Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
zumindest bestehend aus einer Antriebseinheit, einer Schwungmasse und einer
Abtriebseinheit, wobei die Schwungmasse mittels einer Trennkupplung mit der
Antriebseinheit und mittels einer Anfahr- oder Schaltkupplung mit der
Abtriebseinheit koppelbar ist sowie ein Verfahren zum Betrieb desselben.
Antriebsstränge, bei denen eine frei drehbare Schwungmasse mittels zweier
Kupplungen von der Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine und von der
Abtriebseinheit wie Getriebe zum Schwungnutz isolierbar ist, sind bekannt.
Weiterhin sind Antriebsstränge bekannt, bei denen der Rotor einer
Elektromaschine fest mit der Schwungmasse verbunden ist, beziehungsweise
diese bildet, so daß mittels dieser Anordnungen Hybridantriebe möglich sind.
Derartige Antriebsstränge weisen in der Regel Doppelkupplungen auf, die zur
Schaltung der vier möglichen Kupplungszustände (offen/offen, offen/geschlossen,
geschlossen/offen, geschlossen/geschlossen) mit zwei getrennten
Ausrücksystemen zur einzelnen Betätigung der Kupplungen ausgestattet sind, so
daß eine umfassende Nutzung der Elektromaschine beispielsweise als
Startereinheit für die Brennkraftmaschine, Stromgenerator, Teilantrieb, Vollantrieb
sowie als Einheit zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie bei
Verzögerungsvorgängen des Fahrzeugs bei abgekoppelter Brennkraftmaschine
(Rekuperation) möglich ist. Beispielhaft sei hierzu die DE-OS 44 34 019, die eine
derartige Doppelkupplung mit zwei separaten Ausrücksystemen aufweist,
genannt. Nachteil dieser Doppelausrücker ist deren hohes Gewicht, die hohen
Kosten sowie die Anforderungen an den Bauraum und deren Teilevielfalt.
Weiterhin erfordern diese Systeme auch Anpassungen von Seiten des Getriebes,
da in erster Linie radial übereinander geschachtelte Ausrücksysteme vorgesehen
sind, die eine zusätzliche Hohlwelle oder eine hohl gebohrte
Getriebeeingangswelle im Bereich der Unterbringung des Ausrücksystems
erfordern.
Alternativ wurden Lösungen mit einem Ausrücksystem vorgeschlagen, die - wie
an dem Beispiel der DE-OS 29 31 515 gezeigt - keine Möglichkeit zum Schließen
der Anfahrkupplung bei geöffneter Trennkupplung haben. Dies ist insbesondere
dann von Nachteil, wenn ein Fahrzeug in ökonomischer Fahrweise mit
Wiedergewinnung der kinetischen Energie bei Verzögerungen des Fahrzeugs
ausgenutzt werden soll, indem das Fahrzeug bei geschlossener Anfahrkupplung
und bei wegen der den Wirkungsgrad der Rekuperation mindernden
Schleppmomente abgekoppelter Brennkraftmaschine mittels eines
Energierückgewinnungsprozesses wie der Erzeugung von elektrischer Energie
mittels der Elektromaschine verzögert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antriebsstrang und ein entsprechendes
Verfahren zu dessen Betrieb vorzuschlagen, der bei geringem Gewicht und
einfachem Aufbau ermöglicht, das von ihm angetriebene Fahrzeug unter
Energierückgewinnung während des Verzögerungsvorgangs zu betreiben. Eine
weitere Aufgabe ist eine kostengünstige Fertigung und Montage eines
Antriebsstrang mit einer Optimierung der Anzahl der verwendeten Teile.
Die Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
gelöst, der zumindest aus einer Antriebseinheit, einem Schwungmassenelement
und einer Abtriebseinheit besteht, wobei das Schwungmassenelement mittels
einer ersten Kupplung als Trennkupplung mit der Antriebseinheit und mittels einer
zweiten als Anfahr- oder Schaltkupplung mit der Abtriebseinheit koppelbar ist und
die beiden Kupplungen mit jeweils einem geöffneten und geschlossenen Kupp
lungszustand mittels einer einzigen Ausrückvorrichtung mit einem axial verlager
baren Ausrücker betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungszu
stände einer Kupplung unabhängig vom Kupplungszustand der anderen Kupplung
einstellbar sind.
Mit dem vorgeschlagenen Antriebsstrang kann ein Fahrzeug betrieben werden,
das über Schwungnutz kinetische Energie im Schwungmassenelement speichern
kann. Dabei kann bei geöffneter Trennkupplung und geschlossener Anfahrkupp
lung eine rein mechanische Rekuperation vorteilhaft sein, indem die Schwung
masse durch den Verzögerungsvorgang beschleunigt wird und danach bei durch
Öffnen der Anfahrkupplung isoliertem Schwungrad die kinetische Energie gespei
chert wird, mit dem das Fahrzeug wieder angefahren, weitergefahren oder die
Brennkraftmaschine gestartet werden kann, indem die für den Vorgang notwendi
ge Kupplung geschlossen wird.
Hierfür kann es vorteilhaft sein, eine zusätzliche Schwungmasse mit dem
Schwungmassenelement zu koppeln. Vorteilhafte Ausführungsformen zur Koppe
lung der Schwungräder können automatische Schaltkupplungen wie Fliehkraft-
und/oder Magnetkupplungen sein oder beispielsweise Getriebe und/oder Freiläu
fe, die im Zugbetrieb einen Teil der Schwungmasse abkoppeln und im Schubbe
trieb einen Teil der Schwungmasse ankoppeln können. Insbesondere können
dabei Ausgestaltungsformen vorteilhaft sein, die in Abhängigkeit von der
Drehmomentrichtung eine Ankoppelung der zusätzlichen Schwungmasse ermögli
chen. Zu möglichen Ausgestaltungen sei hier auf die Anmeldung mit dem Akten
zeichen DE 199 16 936.6 verwiesen, die hiermit voll inhaltlich in die vorliegende
Anmeldung aufgenommen ist, wobei der dort vorgeschlagene Rotor einer elektri
schen Maschine durch ein Schwungrad ersetzt werden oder als Schwungmasse
wirken kann. Die zusätzliche, an- und abkoppelbare Schwungmasse kann weiter
hin am Ausgang des Getriebes und das Schwungmassenelement am Eingang
des Getriebes positioniert und zwischen den beiden Schwungmassen ein Über
setzungsverhältnis wirksam sein kann. So kann beispielsweise die Ankoppelung
der zusätzlichen Schwungmasse an das Schwungmassenelement im Rekuperati
onsbetrieb und im Startbetrieb mittels eines Getriebes beispielsweise eines Um
laufgetriebes, bei dem mittels einer Schrägverzahnung eine Zuschaltung der
Schwungmasse erfolgen kann, besonders vorteilhaft sein. Dabei kann die zusätz
liche Schwungmasse koaxial oder achsparallel zur Antriebswelle der Antriebsein
heit angeordnet sein und der Kraftfluß über Zahnräder, Riemen, Reibflächen
und/oder dergleichen erfolgen. Ebenfalls kann eine gegenläufige Drehrichtung der
beiden Schwungmassen von Vorteil sein.
Weiterhin kann die Ausgestaltung der Kupplungen den Anforderungen an den
Antriebsstrang angepaßt sein. So können die Kupplungen beispielsweise an sich
bekannte Reibungs- und/oder Formschlußkupplungen sein. Insbesondere kann es
vorteilhaft sein, zumindest eine der beiden Kupplungen als Reibungskupplung mit
einer axial mittels des Ausrückers entgegen eines axial wirksamen, den Reibein
griff festlegenden Energiespeichers verlagerbaren Druckplatte, einem axial festen
Schwungmassenelement mit zumindest einer Reibeingriffsfläche sowie einer axial
zwischen Druckplatte und Schwungmassenelement mittels Reibbelägen in Rei
beingriff bringbaren und mit der Antriebswelle oder Abtriebswelle drehschlüssig
verbundenen Kupplungsscheibe vorzusehen.
Die Ausrückvorrichtung für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang weist vorteil
hafterweise einen einzigen, axial verlagerbaren Ausrücker auf, der beide Kupp
lungen betätigt, das heißt bei einer Ausgestaltung der Kupplungen in der Weise,
daß sie durch axiale Beaufschlagung mittels einer Kraft geschlossen, das heißt
eingerückt werden, wirkt der eine Ausrücker auf beide Kupplungen, indem er
durch Anlegen einer Axialkraft beide Kupplungen sequentiell und unabhängig von
dem Kupplungszustand der anderen Kupplung öffnen und schließen kann.
Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, einen kontinuierlichen Zyklus einer
Axialverlagerung des Ausrückers vorzusehen, bei dem alle vier Kupplungszustän
de durchfahren werden, woraus eine homogene, schnelle Betätigung der Kupp
lungen, verbunden mit einer rationellen Bewegung des Ausrückers resultieren
kann. Beispielsweise kann aus einem Grundzustand mit beiden Kupplungen in
geschlossenem oder eingerücktem Zustand der Ausrücker in eine Richtung be
wegt werden, wodurch zuerst die eine, beispielsweise die Anfahrkupplung geöff
net, anschließend eine zweite, beispielsweise die Trennkupplung geöffnet und
danach die Anfahrkupplung wieder geschlossen wird. In vorteilhafter Weise kann
an diesem Punkt eine Richtungsumkehr des Ausrückers stattfinden und der Ablauf
umgekehrt werde, nämlich für das vorliegende Beispiel in der Weise, daß die
Anfahrkupplung wieder geöffnet, die Trennkupplung geschlossen und abschlie
ßend die Anfahrkupplung wieder geschlossen wird. Daraus folgend können mit
einem Axialhub des Ausrückers alle vier Kupplungszustände geschlos
sen/geschlossen, offen/geschlossen, geschlossen/offen und offen/offen durchfah
ren und in der Gegenbewegung unmittelbar und ohne zusätzliche Ausrückerbe
wegungen nach der Richtungsumkehr des Ausrückers umgekehrt werden.
Dabei ist es unerheblich, auf welche Weise - abgesehen von der axialen Richtung
der Krafteinwirkung - die Kupplungen betätigt werden. So kann beispielsweise
eine oder beide Kupplung durch Änderung der Kraftverhältnisse an einer eine
axial bewegliche Druckplatte mit dem eine Anpreßplatte bildenden Schwungmas
senelement verspannenden Tellerfeder vom Ausrücker betätigt werden, indem
Tellerfederzungen der Tellerfeder oder ein anderes mit ihr verbundenes Bauteil
über einen einarmigen und/oder zweiarmigen Hebel die Kraft an der Druckplatte
als Funktion deren Axialverlagerung mittels des Ausrückers von einer vernachläs
sigbaren Spannung auf die Druckplatte bei geöffneter Kupplung bis zur vollen
Wirkung der Tellerfeder bei eingerückter Kupplung dosieren, wobei die Öffnung
der Kupplung durch Zug oder Druck des Ausrückers geöffnet werden kann.
Vorteilhaft kann weiterhin sein, wenn die Ausrückvorrichtung um die Abtriebswelle,
beispielsweise eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes angeordnet ist und
der Ausrücker eine annähernd kreisförmig um die Drehachse ausgebildete Anla
gefläche für die die Kupplungen betätigenden Anlenkhebel wie beispielsweise
Tellerfederzungen unter axialer Zwischenlegung eines die unterschiedlichen
Relativbewegungen zwischen Anlenkhebeln und Ausrücker ausgleichenden Aus
rücklagers aufweist. In manchen Anwendungsfällen, insbesondere wenn an der
vorgesehenen Stelle für die Ausrückvorrichtung um die Abtriebswelle nicht genü
gend Bauraum zur Verfügung steht, kann es vorteilhaft sein, den Ausrücker in
einer Hohlbohrung der Abtriebswelle als Schubstange vorzusehen und die Aus
rückvorrichtung axial, beispielsweise an das andere Ende der Abtriebswelle zu
verlagern.
Die Ausrückvorrichtung kann in an sich bekannter Weise hydraulisch mittels einer
Geber-/Nehmerzylindereinrichtung, pneumatisch oder direkt elektrisch betrieben
werden, indem ein Elektromotor und/oder Solenoide den Ausrücker gegebenen
falls unter Mitwirkung einer entsprechenden Ruckdämpfungseinrichtung direkt den
Ausrücker axial verlagern. Besonders vorteilhaft können hydraulisch/elektrisch
kombinierte Ausrückeinrichtungen sein, wobei der Ausrücker in vorteilhafterweise
mittels eines Nehmerzylinders axial verlagert, wobei der Geberzylinder elektrisch,
beispielsweise mittels eines Elektromagneten oder eines Elektromotors betätigt
werden kann und das Steuersignal zu dessen Betätigung von einer Steuereinheit,
die zur Auslösung des Steuersignals zumindest einen Parameter wie Drehzahl der
Antriebs- oder Abtriebswelle, Raddrehzahl, Drosselklappenstellung der Treib
stoffversorgungseinrichtung der Antriebseinheit, Ladezustand des elektrischen
Energiespeichers bei Verwendung einer elektrischen Maschine um das
Schwungmassenelement, Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine, Be
schleunigung des Fahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung oder dergleichen
auswertet, oder von einem Schaltsignal des Fahrers, beispielsweise von einem
Schaltabsichtssensor bei Betätigung des Schalthebels bei einer automatischen
Kupplung erzeugt werden kann.
Von besonderem Vorteil für einen Antriebsstrang der beschriebenen Art kann es
sein, wenn am Außenumfang des Schwungmassenelements ein Rotor einer Elek
tromaschine unter Bildung einer zusätzlichen oder alternativen Schwungmasse
drehschlüssig befestigt ist. Derartige als Startergeneratoren bekannte Elektroma
schinen sind multifunktional, deren Anwendungsbreite durch den vorgeschlage
nen Antriebsstrang zusätzlich erweitert wird. Durch die Möglichkeit bei eingerück
ter Schaltkupplung und geöffneter Trennkupplung kann wie im Falle der mechani
schen Rekuperation das Schwungmassenelement mit dem um dieses drehfest
angeordneten Rotor bei Verzögerung des Fahrzeugs beschleunigte werden und
mittels der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt
werden. Dabei kann in weiteren Ausgestaltungsbeispielen eine Kombination von
mechanischer und/oder elektrischer Rekuperation vorgesehen werden, wobei in
bestimmten Fällen nur das Schwungmassenelement mit dem Rotor und eine
gegebenenfalls zusätzliche Schwungmasse beschleunigt wird, beispielsweise bei
geringem Energieverbrauch und/oder vollem Energiespeicher, oder nur der Rotor
der elektrischen Maschine ohne Generatorbetrieb als Schwungmasse beschleu
nigt werden kann. Beispielsweise bei starken Verzögerungen kann es auch vor
teilhaft sein, eine gegebenenfalls vorhandene Zusatzschwungmasse und die
Elektromaschine im Generatorbetrieb zu beschleunigen. Beispielsweise bei
leichten Gefällen oder vergleichbaren Fahrsituationen kann es angezeigt sein, die
elektrische Maschine nicht im Generatorbetrieb oder sogar mit geringem Antrieb
zu betreiben sowie eine gegebenenfalls vorhandene Schwungmasse abzukop
peln, beziehungsweise falls sie einen kinetischen Energievorrat hat, zuzukoppeln,
um das Fahrzeug bei abgekoppelter und damit den Wirkungsgrad wegen ihrer
Schleppmomente nicht beeinträchtigenden Antriebseinheit beispielsweise bei
gemäßigter Geschwindigkeit (Segeln) fortzubewegen.
Die Betriebszustände eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einer um die
Schwungmasse angeordneten Elektromaschine beziehungsweise mit einem von
der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit wie Getriebe mittels der beiden Kupp
lungen abkoppelbaren Rotor sind daher zumindest die Startfunktion mit Direkt-
und/oder Impulsstart, der Generatorbetrieb mit Antrieb der Elektromaschine durch
die Antriebseinheit oder Rekuperation und/oder die Antriebsfunktion, wobei die
Elektromaschine die Antriebseinheit unterstützen oder das Fahrzeug alleinig
betreiben kann.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs sieht eine
Betätigung der zumindest zwei Kupplungen vor, bei der der oder die axial wirksa
men Energiespeicher der ersten Kupplung vom Ausrücker direkt und der oder die
Energiespeicher der zweiten Kupplung mittels eines axial verlagerbaren, die
Druckplatte der ersten Kupplung radial umgreifenden Hebels, der auch als Kupp
lungsdeckel gesehen werden kann, ausgerückt werden. Dabei kann es von Vor
teil sein, wenn die axial ausgerichteten Hebelteile direkt im Bereich des Außen
umfangs der Druckplatte geführt sind und daher bei einem kleineren Umfang als
dem radialen Außenumfang des den Rotor oder die Schwungmasse aufnehmen
den Flanschteils, so daß die axial ausgerichteten Hebelteile durch im Flanschteil
vorgesehene Öffnungen hindurchgreifen können. Außerdem kann es von Vorteil
sein, nicht den axial wirkenden Energiespeicher zur Verspannung von Druckplatte
und Anpreßplatte einer Kupplung zu beaufschlagen sondern die Druckplatte
selbst entgegen der Wirkung des Energiespeichers axial zu verlagern, da in Ab
hängigkeit von der Ausgestaltung der Kupplung der Energiespeicher sich axial auf
der gegenüberliegenden Seite der Druckplatte sich am Schwungmassenelement
oder einem mit ihm verbundenen Bauteil, beispielsweise dem Rotor abstützen
kann. Die beiden Angriffsflächen für die Reibbeläge der Kupplungsscheiben, von
denen eine drehschlüssig mit der Antriebswelle und die andere drehschlüssig mit
der Abtriebswelle verbunden sein kann, sind an dem von den Kupplungen isolier
baren Schwungmassenelement vorgesehen, das ein Flanschteil, das verdrehbar
auf der Antriebswelle oder der Abtriebswelle gelagert sein kann, und eine sich
radial außen anschließenden Schwungmasse, die auch ein Rotor einer elektri
schen Maschine sein kann, aufweisen kann.
In vorteilhafter Weise sind die Energiespeicher zur axialen Verspannung der
Druckplatten und der Anpreßplatten mit axial dazwischen angeordneten Reibbe
lägen der Kupplungsscheiben aus Tellerfedern gebildet, die sich zwischen einem
axial nicht verlagerbaren Bauteil, wie beispielsweise dem Schwungmassenele
ment oder dem Rotor und der Druckplatte entgegen ihrer Federkonstante abstüt
zen und damit die Druckplatte, die axial verlagerbar, jedoch drehschlüssig eben
falls mit dem Schwungmassenelement verbunden ist, axial beaufschlagen. Eine
direkt vom Ausrücker beaufschlagte Tellerfeder kann hierzu Tellerfederzungen
aufweisen die nach radial innen geführt sind und an dem Ausrücklager des Aus
rückers anliegen können. Die Tellerfeder kann sich dabei an dem Schwungmas
senelement unter Ausbildung eines ein- oder zweiarmigen Hebels abstützen, so
daß sich bei einer axialen Verlagerung des Ausrückers die Kupplung durch Zie
hen oder Drücken öffnen läßt.
Entsprechend kann für die zweite, mittels des axial verlagerbaren Kupplungsdec
kels betätigbare Kupplung, die vorteilhafterweise die Trennkupplung zwischen
Antriebseinheit und Schwungmassenelement ist, eine Tellerfeder verwendet wer
den. Der Kupplungsdeckel kann dabei einen axial auf den Arbeitsbereich des
Ausrückers abgestimmten radialen Bereich aufweisen, der radial auf die Höhe des
Ausrückers erweitert und in über den Umfang verteilte, den Tellerfederzungen
ähnliche Ausleger gegliedert sein kann, die ebenfalls vom Ausrücker beaufschlagt
werden. In Abhängigkeit von der gewünschten Abfolge der Kupplungszustände
können die Tellerfederzungen axial beabstandet sein. So hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, die Trennkupplung in Nähe der Antriebseinheit und die Anfahrkupplung
von der Antriebseinheit abgewandt unterzubringen. In dieser Anordnung können
die Tellerfederzungen der Anfahrkupplung axial durch die Zwischenräume der
Ausleger des Kupplungsdeckels geführt sein, damit diese zur Betätigung der
Anfahrkupplung vor der Trennkupplung zuerst vom Ausrücker beaufschlagt wer
den. Ist die Anfahrkupplung ausgerückt, kann die Trennkupplung mittels des Aus
rückers und der radialen Ausleger, die an ihrem Innenumfang zu einem Anschlag
ring verbunden sein können, des Kupplungsdeckels ausgerückt werden, wobei die
Tellerfederzungen der Schaltkupplung axial zwischen dem Ausrücker und den
Auslegern des Kupplungsdeckels axial fixiert werden können. Es kann in einem
anderen Ausführungsbeispiel auch vorteilhaft sein, beide Kupplungen als gezoge
ne Kupplungen auszugestalten, so daß die axiale Verschränkung unterbleiben
kann.
Nach dem erfinderischen Gedanken werden die Kupplungen sequentiell betätigt,
wobei vorzugsweise ausgehend von einem Grundzustand, bei dem beide Kupp
lungen geschlossen sind, während einer sukzessiven Axialverlagerung des Aus
rückers in eine Richtung zuerst die Schaltkupplung und dann die Trennkupplung
geöffnet werden kann. Bei einer weiteren Axialverlagerung des Ausrückers in
dieselbe Richtung kann die Anfahrkupplung wieder geschlossen werden, indem
die mittels der Tellerfederzungen axial auf dem Kupplungsdeckel fixierte Druck
platte gegen die Anpreßplatte gefahren wird, wobei die Reibbeläge entgegen der
Wirkung der beiden Tellerfedern der Kupplungen zwischen der Anpreßplatte und
der Druckplatte verspannt werden. Diese Verspannung ist zum Übertragen der
von den Fahrzeugrädern über die Abtriebseinheit auf die Anfahrkupplung und von
dort auf die Anpreßplatte des Schwungradelements mit der Schwungmasse
und/oder dem Rotor zur Rekuperation ausreichend, wobei eine typische Leistung
der Elektromaschine von 5-40 kW, vorzugsweise 5-20 kW, insbesondere 5-10 kW
vorteilhaft sein kann. Die Energiespeicherkonstanten einer derartigen Kupp
lungsanordnung werden vorteilhafterweise so ausgelegt, daß die effektive Ener
giespeicherkonstante wie die in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
die Tellerfederkonstante der Trennkupplung unter Berücksichtigung der Hebelver
hältnisse größer als die des Energiespeichers wie Tellerfederkonstante der An
fahrkupplung im offenen Zustand ist.
Die Ausgestaltung der Kupplungsanordnung erfolgt in vorteilhafter Weise so, daß
die Druckplatten zur Übertragung eines hohen Drehmoments bei einem möglichst
großen Umfang, das heißt unmittelbar radial innerhalb des Rotors oder eines
Masserings des Schwungmassenelements angeordnet werden. Dabei können
beide Druckplatten annähernd denselben Umfang aufweisen. Die der Antriebsein
heit axial näher liegende Druckplatte kann mittels über den Umfang verteilter
Stehbolzen, die über den Umfang verteilt durch entsprechende Ausnehmungen im
Schwungmassenteil greifen und mit dem radial ausgerichteten Teil des Kupp
lungsdeckels auf die gleiche Weise verbunden sein können, verbunden, bei
spielsweise verschraubt, vernietet oder verstemmt sein.
Es kann für die Anordnung der Kupplungen und deren übertragbares Moment
weiterhin von Vorteil sein, wenn zumindest eine Kupplung konisch angeordnete
Reibflächen mit Reibbelägen aufweist, wobei der kleinere Radius der Kegel
stumpfoberfläche in Richtung Antriebseinheit weisen kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel nach dem erfinderischen Gedanken sieht einen
Antriebsstrang vor, bei dem am isolierbaren Schwungmassenelement, das radial
außen einen Rotor tragen kann, zur Bildung von zumindest einer Kupplung ein
radial nach innen erweitertes Flanschteil vorgesehen ist, das eine axial feste An
preßplatte bildet, wobei die Druckplatte mittels eines axial wirksamen Energie
speichers, der sich an einem zumindest eine Anlagefläche bildenden Bauteil des
Schwungmassenelements abstützt, zwischen dem Schwungmassenteil und der
Anpreßplatte axial verspannt ist und axial zwischen der Druckplatte und der An
preßplatte die Reibbeläge der Kupplungsscheibe angeordnet sind, die bei einem
Reibschluß das in das Schwungmassenelement eingetragene Drehmoment an die
Antriebs- oder Abtriebseinheit oder bei Anordnung zweier Kupplungen in dieser
Weise auf beide übertragen.
Ein nach diesem erfinderischen Gedanken weiter ausgestaltetes Ausführungsbei
spiel weist ein radial nach innen erweitertes und mit dem Schwungmassenelement
verbundenes Flanschteil auf, das für beide Energiespeicher wie Tellerfedern eine
Anlagefläche zu deren Abstützung bildet, wobei sich jeweils ein Energiespeicher
axial an einer Seite abstützen kann.
Zur Ausbildung einer Anordnung, bei der alle vier Kupplungszustände mit einer
Axialbewegung des Ausrückers geschaltet werden können, werden die Energie
speicher zum axialen Verspannen der Kupplungen vorteilhafterweise mittels eines
Hebelmechanismus betätigt, der zumindest einen Energiespeicher einer Kupp
lung - vorzugsweise der Anfahr- oder Schaltkupplung - in Zug- und Schubrich
tung beaufschlagt. Vorteilhaft kann dabei sein, diesen Energiespeicher, in diesem
Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise eine Tellerfeder, in Abhängigkeit von
der Bewegungsrichtung des Ausrückers mittels eines einarmigen und eines zwei
armigen Hebels zu beaufschlagen, so daß die Kupplung in einer Bewegungsrich
tung des Ausrückers mit zunehmender Axialverlagerung geöffnet und danach in
derselben Bewegungsrichtung des Ausrückers wieder geschlossen werden kann.
Es versteht sich, daß mit einer auf diese Weise umgekehrt beaufschlagten Druck
platte dieselbe Wirkung erzielt wird, wobei in beiden Fällen die Tellerfeder in
einem Schritt mittels eines einarmigen Hebels und im anderen Schritt mittels eines
zweiarmigen Hebels beaufschlagt wird.
Eine beispielhafte Ausgestaltung einer Hebelanordnung zur Beaufschlagung
dieser Anordnung kann dadurch erfolgen, daß an der Druckplatte eine Anlageflä
che für die Tellerfeder bei einem mittleren Umfang und an dem axial festen Bauteil
am Schwungmassenelement radial außerhalb und radial innerhalb dieses Um
fangs Anlageflächen für die Tellerfeder vorgesehen sein können, wobei sich mit
zunehmender Verlagerung des Ausrückers sich die Tellerfeder zuerst an der
einen und dann an der anderen schwungmassenseitigen Anlagefläche abstützen
kann und somit einmal einen einarmigen und das andere Mal einen zweiarmigen
Hebel zur Beaufschlagung der Druckplatte bildet und dadurch die Kupplung zuerst
mittels des zweiarmigen Hebels bei Anlage der Tellerfeder an der radial inneren
Anlagefläche des axial festen Bauteils zugedrückt und dann mittels des einarmi
gen Hebels bei Anlage der Tellerfeder an der radial äußeren Anlagefläche zuge
zogen wird. Entsprechend wird die Kupplung in einem anderen Ausführungsbei
spiel bei umgekehrter Axialverlagerung des Ausrückers zuerst mit dem einarmigen
Hebel zugezogen und anschließend mit dem zweiarmigen Hebel wieder zuge
drückt.
Die zweite Kupplung - vorzugsweise die Trennkupplung - kann während der
Axialverlagerung des Ausrückers vorteilhafterweise über einen mit dem Hebelme
chanismus der ersten Kupplung - vorzugsweise der Anfahrkupplung - verbunde
nen Hebelmechanismus betätigt werden, wobei die Trennkupplung je nach Aus
führung gezogen oder gedrückt betätigt werden kann. Die Betätigung der Trenn
kupplung erfolgt dabei nach dem erfinderischen Gedanken während der Axialver
lagerung des Ausrückers in eine Richtung zwischen dem Öffnen und vor dem
erneuten Schließen der Anfahrkupplung, so daß in einem Ausführungsbeispiel im
Verlauf einer axialen Verlagerung des Ausrückers von den Kupplungen weg mit
den Kupplungen im geschlossenen Zustand zuerst die zugedrückte Anfahrkupp
lung durch Entspannen der Tellerfeder geöffnet, danach die Trennkupplung auf
gezogen und die Anfahrkupplung Weder zugezogen wird. In die andere Ausrüc
kerrichtung wird die zugezogene Kupplung durch Entspannen der Tellerfeder
geöffnet, die Trennkupplung durch Entspannen der zugehörigen Tellerfeder ge
schlossen und die Anfahrkupplung entgegen der Tellerfederkraft zugedrückt. Es
versteht sich, daß nach dem erfinderischen Gedanken, eine Kupplung mit einem
ein- oder zweiarmigen Betätigungshebel mit einer zweiten Kupplung mit einem
ein- und zweiarmigen Hebel zu kombinieren, eine Vielzahl von vorteilhaften An
ordnungsvarianten ergibt, die alle in die Anmeldung eingeschlossen sind.
Ein beispielhafter Hebelmechanismus für beide Kupplungen kann so ausgestaltet
sein, daß eine Hebeleinrichtung zweiteilig aus einem Hebelsystem für eine Kupp
lung, beispielsweise für die Trennkupplung und einen Schaltzustand der anderen
Kupplung wie die Anfahrkupplung, die zwei geschlossenen Schaltzustände auf
weist, vorgesehen ist.
Dabei sind die beiden Hebelsysteme vorteilhafterweise aufeinander gelagert und
gegeneinander axial verlagerbar, so daß bei einem Ausrückvorgang des ersten
Schaltzustands nur das entsprechende Hebelsystem axial verlagert wird und zum
Ausrücken der Trennkupplung und Einrücken des zweiten Schließzustands das
zweite Hebelsystem vom Ausrücker beaufschlagt werden kann, nachdem eine
axiale Distanz gegenüber dem ersten Hebelsystem überwunden wurde und bei
spielsweise ein Anschlag am ersten Hebelsystem das zweite Hebelsystem in den
Ausrückvorgang einkoppelt.
Dabei kann es weiterhin vorteilhaft sein, den Ausrückweg eines Hebels zum Aus
rücken eines Energiespeichers, vorzugsweise des Energiespeichers der Trenn
kupplung, über das Hebelsystem beispielsweise mittels eines Gestänges zu ver
längern, um die Ausrückwege der beiden Kupplungen an den Arbeitsweg des
Ausrückers anzupassen. Hierzu kann besagtes Gestänge vom Innenumfang des
Energiespeichers ausgehend nach radial innen verlängert werden, wobei eine
axial zwischen dem Energiespeicher und dem Gestänge verspannte axial wirksa
me Feder das Gestänge und damit auch das Hebelsystem mit dem Hebelsystem
für die zweite Kupplung beziehungsweise für den zweiten geschlossenen Kupp
lungszustand der zweiten Kupplung, der in diesem Ausführungsbeispiel direkt mit
dem Ausrücker gekoppelt ist, axial zu verspannen. Beispielsweise kann am In
nenumfang des Energiespeichers mittels der Feder ein Flanschteil axial vom
Ausrücker weg gerichtet verspannt sein, das radial innen im Bereich der Drehach
se der Antriebswelle ein zweites Flanschteil entgegen der Kraftrichtung der Feder
kraftschlüssig aufnimmt, wobei das zweite Flanschteil in über den Umfang ver
teilte axiale Anschläge des Hebelsystems für die andere Kupplung eingehängt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann vorsehen, daß eine der beiden Kupplun
gen, vorzugsweise die Trennkupplung, eine Funktionseinheit aus einer Reibungs
kupplung und einer Formschlußkupplung bildet, wobei die Reibungskupplung
mittels der Formschlußkupplung überbrückt wird, so daß die Reibungskupplung
für kleinere Drehmomente als das maximale Drehmoment der Antriebseinheit und
deren Drehmomentspitzen und/oder vorzugsweise zur Übertragung kleinerer
Drehmomente der Elektromaschine auf die Antriebseinheit, beispielsweise beim
deren Start, ausgelegt werden kann. Die Formschlußkupplung kann dabei mittels
eines ähnlichen Hebelsystems ausgerückt werden wie bei einer Ausgestaltung
des Antriebsstrangs lediglich mit zwei Reibungskupplungen mit dem Unterschied,
daß zeitlich zwischen dem Ausrücken der Anfahrkupplung und der Rei
bungstrennkupplung die Formschlußkupplung ausgerückt und nach dem Einrüc
ken der Reibungstrennkupplung die Formschlußkupplung eingerückt werden
kann. Es kann auch vorteilhaft sein, nur die Reibungstrennkupplung zum Übertra
gen des Drehmoments von der Elektromaschine auf die Antriebseinheit zu schal
ten und die Formschlußkupplung nur zur Übertragung des gesamten Drehmo
ments auf die Abtriebseinheit zu schließen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit Formschlußkupplung kann vorse
hen, daß über eine in der Hebeleinrichtung vorgesehene Ziehkeilanordnung ein
ausrückbarer Formschluß, beispielsweise mittels einer Verzahnung zwischen
einem Flanschteil des Schwungmassenelements und der Antriebswelle, gebildet
wird. Der axial verlagerbare Ziehkeil kann mittels eines sich zwischen dem Hebel
system und dem Ziehkeil abstützenden axial wirksamen Energiespeichers axial
beaufschlagt sein und bei Axialverlagerung ein radial verlagerbares Profil, wie
radial verlagerbare, über den Umfang verteilte Klinken des Flanschteils in ein
entsprechendes Profil der Antriebswelle vorzugsweise spielfrei einklinken, wobei
der Energiespeicher eine Verspannung des Ziehkeils in Richtung Formschluß
bewirken kann und der Ziehkeil - entgegen der Wirkung des Energiespeichers
bewegt - das Ausklinken des Profils bewirken kann.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken kann das Schwungmassenele
ment, das gegebenenfalls einen Rotor einer Elektromaschine aufnehmen und
oder als Anpreßplatte Reibeingriffsflächen für zumindest eine Kupplung aufweisen
kann, verdrehbar, beispielsweise mittels eines Wälzlagers, auf einem gehäusefe
sten Bauteil der Antriebseinheit, beispielsweise auf einem an der Gehäusewand
befestigten Lagerflansch befestigt sein, der insbesondere aus Kostengründen bei
kleinen Durchmesser eng radial außerhalb der Antriebswelle angebracht sein
kann. Besonders vorteilhaft kann die Lagerung des Schwungmassenelements mit
einem Rotor gehäusefest sein, wenn der Stator der Elektromaschine ebenfalls an
demselben oder einem nahegelegenen Lagerelement wie Lagerflansch aufge
nommen ist, um beispielsweise den zwischen Rotor und Stator einzuhaltenden
Spalt besser definieren zu können.
Weiterhin kann das Schwungmassenelement auch vorteilhafterweise auf der
Antriebs- oder Abtriebswelle verdrehbar gelagert werden. Dabei kann wiederum
das Schwungmassenelement einen Rotor einer Elektromaschine tragen, der vor
zugsweise am Außenumfang des Schwungmassenelements angeordnet sein
kann und die eigentliche Schwungmasse bilden kann, während ein Flanschteil mit
der Antriebs- oder Abtriebswelle verbunden und der Rotor radial außen aufge
nommen ist, wobei das Flanschteil oder separat ausgebildete Flanschteile, die mit
einer Rotoraufnahme verbunden sein können, die Reibeingriffsflächen für zumin
dest eine der beiden Kupplungen ausbilden. Eine verdrehbare Lagerung des
Schwungmassenelements kann auf der Antriebswelle radial außerhalb der Ver
schraubungen mit der Antriebseinheit erfolgen, in manchen Fällen kann es auch
vorteilhaft sein, den Flansch für den Rotor oder das Schwungmassenelement
radial innerhalb der Antriebswelle bevorzugt mittels eines Wälzlagers aufzuneh
men, wobei radialer Bauraum gewonnen und geringere Kosten für ein Lager klei
neren Durchmessers anfallen.
Da sowohl die Abtriebswelle als auch die Antriebswelle mit dem Schwungmas
senelement mittels jeweils einer Kupplung verbindbar sind, ist eine vorteilhafte
Ausführung dadurch gegebenen, daß die Kupplungsscheiben jeweils drehschlüs
sig mit der Antriebs- beziehungsweise Abtriebswelle verbunden sind. Zum Aus
gleich des Reibbelagverschleißes können beide Kupplungsscheiben axial verla
gerbar auf den Wellen gelagert sein, es kann jedoch vorteilhaft sein, nur eine
Kupplungsscheibe - vorzugsweise die auf der Abtriebswelle angeordnete - axial
verlagerbar auszugestalten, da über die gemeinsame Ausrückvorrichtung bei
Verschleiß auch ein axialer Ausgleich an der axial fest verbundenen Kupplungs
scheibe stattfinden kann. Dabei kann es bei Verwendung einer Kupplung mit
konischen Reibbelägen und entsprechend geformter Druck- und Anpreßplatte
insbesondere zur Vermeidung einer Doppelzentrierung von Vorteil sein, die Reib
beläge an der Kupplungsscheibe axial elastisch, beispielsweise mittels sich in
Umfangsrichtung erstreckender, axial elastischer Blattfedern, die über den Um
fang an einem Ende mit der Kupplungsscheibe und auf der anderen Seite mit den
Reibbelagträgern fest verbunden sind, anzubringen.
Nach dem erfinderischen Gedanken kann es weiterhin von Vorteil sein, im An
triebsstrang zumindest eine Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen der
Antriebseinheit vorzusehen. Dabei kann die wenigstens eine Einrichtung Axial-
und/oder Taumelbewegungen der Antriebswelle, beispielsweise zur Schwin
gungsisolation von Axial- und/oder Taumelschwingungen der Antriebswelle im
Bereich unter 400 Hz, vorzugsweise unter 250 Hz dämpfen und zusätzlich oder
alternativ ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein. Insbesondere emp
fiehlt es sich für ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel mit einem fest mit der
Antriebswelle verbundenen Kupplungsscheibe und axial elastisch angebundenen
Reibbelägen eine Schwingungsisolation durch entsprechende Ausgestaltung
dieser elastischen Verbindung herbeizuführen. Weiterhin können andere Axial-
und/oder Taumelschwingungen dämpfende Maßnahmen, insbesondere im Be
reich der Kupplungsscheibe und/oder im Bereich zwischen der Kupplungsscheibe
und der Antriebswelle, beispielsweise in Form von sich radial erstreckenden, axial
flexiblen Flanschteilen, die beispielsweise radial außen abtriebsseitig und radial
innen mit der Antriebswelle verbunden sind, vorgesehen sein. Vorteilhaft kann es
sein den elastischen Dämpfungselementen Reibelemente parallel und/oder seriell
zuzuordnen.
Die Dämpfung von Torsionsschwingungen kann im erfindungsgemäßen Antriebs
strang insbesondere zwischen der Antriebswelle und der Trennkupplung und/oder
zwischen der Anfahrkupplung und der Abtriebswelle erfolgen. Dabei kann bei
Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen der Anfahrkupplung
und der Abtriebswelle vorteilhaft sein, diesen in an sich bekannter Weise in der
Kupplungsscheibe zu integrieren, wobei eine vorteilhafte Ausgestaltung einen
Hauptdämpfer und eine Vordämpfer mit jeweils entsprechenden Reibeinrichtun
gen aufweisen kann.
Bei einer Anordnung des Torsionsschwingungsdämpfers zwischen der Antriebs
welle und der Trennkupplung kann es von Vorteil sein, diesen als geteiltes
Schwungrad mit zumindest zwei über den Umfang verteilten Schwungmassen
vorzusehen, wobei die beiden Schwungmassen entgegen der Wirkung von in
Umfangsrichtung wirksamen Energiespeichern relativ gegeneinander verdrehbar
sind. Seriell und/oder parallel zu diesen Energiespeichern können Reibeinrichtun
gen und/oder Rutschkupplungen geschaltet sein.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einem geteilten Schwungrad
kann zwei - nämlich beispielsweise eine antriebsseitige primäre und eine ab
triebsseitige sekundäre - Schwungmassen mit dazwischen angeordneten, in
Umfangsrichtung wirksamen Energiespeichern enthalten, wobei die Trennkupp
lung im Kraftfluß nach dem geteilten Schwungrad angeordnet sein kann, so daß
das isolierbare Schwungmassenelement gegebenenfalls mit dem Rotor einer
Elektromaschine eine weitere sekundärseitige, von dem ersten sekundärseitigen
Schwungmassenteil mittels der Trennkupplung abkoppelbare Schwungmasse
bilden kann. Beide sekundären Schwungmassenteile können dabei zu einer se
kundären Gesamtschwungmasse abgestimmt werden, wobei es vorteilhaft sein
kann, die sekundäre Schwungmasse im Kraftfluß zwischen der Antriebseinheit
und der Trennkupplung minimal zu gestalten oder ganz wegzulassen. Hieraus
können Anordnungen vorteilhaft sein, bei denen das geteilte Schwungrad ein
primäres Schwungmassenteil aufweist und das Schwungmassenelement und/oder
der Rotor einer Elektromaschine das sekundäre Schwungmassenteil darstellten.
Die Kupplungsscheibe mit den Reibbelägen der Trennkupplung kann dabei mit
dem primärseitigen Schwungmassenteil verbunden sein, falls das Schwungmas
senelement die sekundäre Schwungmasse bildet. Die in Umfangsrichtung wirk
samen Energiespeicher können dabei im Kraftweg zwischen der Kupplungsschei
be und der Antriebseinheit oder im Kraftweg zwischen der Kupplungsscheibe und
dem Schwungmassenelement sein. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, derartige
Energiespeicher an beiden Stellen vorzusehen. Beispielsweise können derartige
Energiespeicher in der Kupplungsscheibe und/oder in der Druckplatte der Trenn
kupplung angeordnet sein, wobei sie durch jeweils ein Ausgangs- und ein Ein
gangsteil beaufschlagt werden und das Ausgangs- gegenüber dem Eingangsteil
relativ verdrehbar ist.
Im Falle einer Ausbildung eines geteilten Schwungrads mit einer im Kraftfluß
nachfolgenden Trennkupplung kann die Kupplungsscheibe der Trennkupplung an
einem Scheibenteil der sekundären Schwungmasse fest angebracht werden,
beispielsweise an einem mit dieser fest verbundenen, axial zur eigentlichen
Schwungmasse benachbarten Flansch.
Die Schwungmassen sind vorzugsweise aufeinander gelagert, wobei beispiels
weise auf der Antriebswelle ein Lagerflansch vorgesehen sein kann, der zentriert
auf der primären Schwungscheibe aufgenommen ist und auf dem zumindest das
isolierbare Schwungmassenelement und gegebenenfalls die sekundäre
Schwungscheibe im Kraftfluß zwischen der Antriebseinheit und der Trennkupp
lung verdrehbar aufgenommen sein können.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht ein isolierbares Schwung
massenelement mit einem Rotor einer Elektromaschine vor, bei dem die Energie
speicher des geteilten Schwungrads im Bereich dessen Außenumfangs angeord
net sind. Es kann dabei von besonderem Vorteil sein, wenn der Außenumfang des
Rotors auf annähernd gleichen Radius wie der Umfangs der in Umfangsrichtung
zwischen den beiden Schwungmasseelementen wirksamen Energiespeicher des
geteilten Schwungrads angeordnet ist.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel kann zur Verschleißkom
pensation der Reibbeläge der Kupplungsscheiben entsprechende Vorrichtungen
aufweisen. Vorzugsweise wird im Gegensatz zu zwei an den jeweiligen Kupplun
gen angebrachten Verschleißkompensationsvorrichtungen eine einzige für beide
Kupplungsscheiben vorgeschlagen. Die Vorrichtung kann dabei insbesondere an
der Anfahrkupplung zwischen der die Kupplung beaufschlagenden Tellerfeder und
dem Kupplungsdeckel angeordnet sein und einen Reibbelagsverschleiß mittels
über den Umfang angeordneter, selbst in Abhängigkeit vom Verschleiß nachstel
lender Rampen einstellen, wobei der Verschleiß mittels eines Kraft- und/oder
Wegsensors detektiert werden kann. Die Nachstellung zur Kompensation des
Verschleißes der Reibbeläge der Anfahrkupplung kann dabei direkt, die der Reib
beläge der Trennkupplung über die Kompensation eines vergrößerten Kupp
lungswegs der Anfahrkupplung durch einen sich bei Verschleiß der Reibbeläge
der Trennkupplung verlagernden Kupplungsdeckel erfolgen. Es versteht sich, daß
in manchen Anwendungsfällen eine Verschleißkompensationseinrichtung an der
Trennkupplung unter Beachtung der geänderten Nachstellungsverhältnisse vor
teilhaft sein kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betätigen
eines zumindest aus zwei Aggregaten, die mittels zumindest zweier Kupplungen
mit einer Welle verbindbar sind, bestehenden Antriebsstrangs gelöst, mit einer
Ausrückvorrichtung, wobei Kupplungszustände einer ersten und einer zweiten
Kupplung mittels einer Ausrückvorrichtung mit einem axial verlagerbaren Ausrüc
ker betätigt werden und mit der Ausrückvorrichtung die Kupplungszustände
- a) erste Kupplung geschlossen, zweite Kupplung geschlossen,
- b) erste Kupplung geschlossen, zweite Kupplung geöffnet,
- c) erste Kupplung geöffnet, zweite Kupplung geöffnet,
- d) erste Kupplung geöffnet, zweite Kupplung geschlossen
schaltbar sind.
Es kann bei diesem Verfahren weiterhin von Vorteil sein, die unter den Punkten a)
bis d) beschriebenen Kupplungszustände a-d sequentiell in der Reihenfolge a,
b, c, d zu schalten, wobei die Kupplungszustände vorzugsweise mittels einer in
axiale Richtung in einer kontinuierlich verlaufenden Vor- und Rückwärtsbewegung
des Ausrückers geschaltet werden können. Dabei kann es besonders vorteilhaft
sein, das Verfahren so auszugestalten, daß die Kupplungszustände a-d in einem
Hub eine Vor- und Rückwärtsbewegung des Ausrückers geschaltet werden kön
nen. Die Umkehrung der Betätigung mit den sequentiell ablaufenden Kupplungs
zuständen d, c, b, a kann in der Rückwärtsbewegung erfolgen, wodurch der Aus
rücker im Verlauf der Betätigung der Kupplungszustände kontinuierliche Vor- und
Rückwärtszyklen beschreibt.
Weiterhin kann ein Verfahren vorteilhaft sein, bei dem die erste Kupplung eine
Trennkupplung ist, die die beiden Aggregate miteinander kraftschlüssig koppelt
und die zweite Kupplung eine Anfahrkupplung ist, die die Aggregate in Abhängig
keit vom Kupplungszustand der Trennkupplung mit einer Abtriebswelle koppelt
und/oder die beiden Aggregate eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschi
ne sind. Es kann auch vorteilhaft sein, statt der Elektromaschine lediglich ein
Schwungmassenelement vorzusehen, das durch Speicherung von kinetischer
Energie sowohl die Drehmoment auf die Brennkraftmaschine, beispielsweise zu
deren Start, als auch auf die Abtriebseinheit, wie beispielsweise einem Getriebe
mit im Kraftfluß folgenden Antriebsrädern, beispielsweise zum Antrieb dieser
übertragen kann.
Beispielsweise kann ein Verfahren derart ausgeführt werden, daß ausgehend von
einem Ausgangspunkt, an dem beide Kupplungen geschlossen sind, die Betäti
gung der Kupplungen in eine Richtung entgegen der axialen Wirkung zumindest
eines Energiespeichers erfolgt, wobei der zumindest eine Energiespeicher axial
wirksam zur Verspannung einer Kupplung vorgesehen sein kann und vorzugswei
se zumindest zwei axial wirksame Energiespeicher wie Tellerfedern vorgesehen
sein können, von denen jeweils eine eine axial verlagerbare Druckplatte einer
Kupplung beaufschlagt und damit einen Reibeingriff zwischen Reibbelägen einer
anzukoppelnden Welle oder Aggregat einerseits und der Druck- und Anpreßplatte
einer Welle oder eines Aggregats definiert. Die Betätigung der Kupplungen über
die Auslenkung der axial wirksamen Energiespeicher kann verfahrensgemäß
mittels Hebel durch Ziehen und/oder Drücken dieser mittels des Ausrückers erfol
gen.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen
Antriebsstrangs,
Fig. 2 einen Teilschnitt einer beispielhaften Ausführungsform eines
Antriebsstrangs,
Fig. 3 einen Teilschnitt einer beispielhaften Ausführungsform eines
Antriebsstrangs,
Fig. 4 einen Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 5a-d Teilschnitte der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bei den
einstellbaren Kupplungszuständen,
Fig. 6a-d Teilschnitte der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform bei den
einstellbaren Kupplungszuständen,
Fig. 7a-b eine doppelt ansteuerbare Kupplung in zwei Ausführungsformen
im Teilschnitt
und
Fig. 8a-b Details einer Betätigungseinrichtung einer Formschlußkupplung.
Die Fig. 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 mit einer Antriebseinheit 2, die eine
Brennkraftmaschine sein kann und mittels einer Antriebswelle 3 Drehmoment an
eine erste Kupplung 4 abgibt, die als Trennkupplung die Antriebseinheit 2 mit
einem Schwungmassenelement 5 koppelbar macht. Das Schwungmassenelement
5 ist mittels einer zweiten Kupplung 6, die die Funktion einer Anfahrkupplung
aufweisen kann, mit der Abtriebseinheit 7, die ein
Geschwindigkeitswechselgetriebe, wie automatisch oder manuell betätigtes
Schaltgetriebe, ein automatisches Stufengetriebe, ein
Umschlingungsmittelgetriebe (CVT) oder dergleichen sein kann, verbindbar,
wobei im Falle eines Schaltgetriebes die Kupplung auch als Schaltkupplung bei
Gangwechseln einsetzbar ist.
Die mit der Kupplung 6 drehfest verbundene Abtriebswelle 8 oder
Getriebeeingangswelle speist das von der Antriebseinheit 2 eingeleitete
Drehmoment in die Abtriebseinheit 7 ein, von dort wird es an eine in Abhängigkeit
von der in der Abtriebseinheit 7 anliegenden Übersetzung über die
Getriebeausgangswelle 9 und das Differential 10 an die Antriebsräder 11
ausgeleitet, wobei der gezeigte Antrieb auch ein Vierradantrieb in an sich
bekannter Weise sein kann.
Mittels der beiden Kupplungen 4, 6 kann das Schwungmassenelement 5,
bestehend aus einem Verbindungsteil wie Flanschteil 5a und einer bevorzugt
radial außen vorgesehenen Schwungmasse 5b von der Antriebseinheit 2 und der
Abtriebseinheit 7 isoliert werden und frei drehen, wodurch bei einer
Beschleunigung des Schwungmassenelements 5 durch die Antriebseinheit 2 bei
zumindest geschlossener Trennkupplung 4 oder durch die Abtriebseinheit 7,
beispielsweise bei einer Verzögerung des Fahrzeugs und geschlossener
Anfahrkupplung durch Übertragung von kinetischer Energie, Rotationsenergie
gespeichert und anschließend wieder an die Antriebseinheit 2, beispielsweise zu
deren Start und/oder an die Abtriebseinheit 7 als Antriebshilfe abgegeben werden
kann.
Es versteht sich, daß es von großem Vorteil sein kann, die Schwungmasse 5b des
Schwungmassenelements 5 durch einen Rotor 12 einer Elektromaschine 13 zu
ersetzen, wodurch der Schwungnutzeffekt durch weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen erzielt werden können, wobei der Rotor 12 radial innerhalb des
gehäusefest an der Antriebseinheit 2 und/oder an der Abtriebseinheit 7
befestigten Stators 14 angeordnet ist. In manchen Ausgestaltungsformen kann der
Stator 14 radial innerhalb des Rotors 12 angeordnet sein, wobei in diesem Fall der
Rotor 12 über entsprechende Verbindungsmittel den Stator 14 nach radial innen
umgreift.
Ausführungsbeispiele mit einer Elektromaschine 13 können beispielsweise
zusätzlich elektrische Energie aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs durch
den Betrieb der Elektromaschine 13 als Generator bei geschlossener
Anfahrkupplung 6 erzeugen, wodurch zwischen einer Verwertung der
Rekuperationsenergie auf elektrische und/oder mechanische Art gewählt werden
kann. Es versteht sich, daß es weiterhin vorteilhaft sein kann, in diesem Fall die
Antriebseinheit 2 mit ihrem Schleppmoment abzukoppeln, um den Wirkungsgrad
der Energiekonversion zu steigern, wobei es auch möglich sein kann, vor oder
gleichzeitig mit dem Benutzen der Fahrzeugbremsen zur schnelleren Verzögerung
die Trennkupplung 4 zu schließen und das Schleppmoment zur Verzögerung des
Fahrzeugs zu nutzen. Weiterhin ist mittels der Elektromaschine 13 ein Direkt- oder
Impulsstart der Antriebseinheit 2 sowie ein die Antriebseinheit 2 unterstützender
oder alleiniger Betrieb des Fahrzeugs möglich.
Weiterhin kann bei vorzugsweise geöffneter Anfahrkupplung 6 die Antriebseinheit
2 unabhängig von der im Schwungmassenelement 5 gespeicherten
Rotationsenergie mittels der Elektromaschine 13 im Motorbetrieb gestartet
werden, wahlweise und beispielsweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur
und/oder der Temperatur der Antriebseinheit 2 mittels eines Direktstarts bei
geschlossener Trennkupplung 4, eines Impulsstarts bei anfangs geöffneter
Trennkupplung 4 zur Beschleunigung der Schwungmassenelements und
anschließendem Schließen der Kupplung 4, wobei die Elektromaschine 13 nach
dem Schließen der Kupplung 4 abgeschaltet oder bei erschwertem Startverhalten
bei geschlossener Trennkupplung 4 weiterhin antreibend wirken kann.
Hierzu werden die Kupplungen 4, 6 entsprechend durch den axial verlagerbaren
Ausrücker 15 als Bestandteil der Ausrückvorrichtung 16 betätigt. Die
Ausrückvorrichtung 16 kann dabei direkt axial zwischen der Antriebseinheit 2 und
der Abtriebseinheit 7, vorzugsweise axial zwischen der Kupplung 6 und der
Abtriebseinheit 7 und/oder koaxial um die Abtriebswelle 8 angeordnet vorgesehen
sein, wobei in vorteilhafter Weise der Ausrücker 15 direkt auf die Kupplung 6
einwirken kann, oder an anderer Stelle, beispielsweise am der Kupplung 6
abgewandten Ende der Abtriebswelle 8, wobei mit entsprechenden Mitteln,
beispielsweise einen in der hierzu hohlgebohrten Antriebswelle 8 geführten
Schub- beziehungsweise Zugstange, die Ausrückbewegung des Ausrückers 15
auf die Kupplungen 4, 6 übertragen wird.
Das Ausrücksystem wird dabei von einer Versorgungseinrichtung 17 angesteuert
und versorgt. Die Versorgungseinrichtung 17 kann im einfachsten Fall eine
Druckversorgungseinrichtung, Bowdenzug oder dergleichen sein, die nach
Eingang eines Anforderungssignals zum Betätigen einer oder beider Kupplungen
4, 6 die Ausrückvorrichtung 16 ansteuert und den Ausrücker 15 entsprechend
verlagert. Es versteht sich, daß Versorgungseinheit 17 und Ausrückvorrichtung 15
zu einem Bauteil vereinheitlicht sein können und diese Einheit an anderer Stelle
im Fahrzeug untergebracht sein kann, so daß nur der Ausrücker 15,
beispielsweise als Nehmerzylindereinheit einer hydraulischen, beispielsweise
mittels eines Elektromotors betriebenen Ausrückvorrichtung 16 im Bereich der
Kupplungen 4, 6 untergebracht wird.
Zur Betätigung der beiden Kupplungen 4, 6 durch den Ausrücker 15 sind
Hebeleinrichtungen 19, 20 vorgesehen, die von dem Ausrücker 15 so angesteuert
werden, daß die Kupplungen 4, 6 vorzugsweise sequentiell ausgerückt werden.
Dabei können während des Verlaufs eines axialen Ausrückerhubs beide
Kupplungen 4, 6 ausgerückt und die Kupplung 4 kann bei geöffneter Kupplung 6
wieder eingerückt werden. Auf diese Weise können mittels eines Ausrückerhubs
alle Kupplungszustände der beiden Kupplungen 4, 6 geschaltet werden.
Die Schaltung der Kupplungszustände erfolgt dabei vorzugsweise nach der
Abfolge a, b, c, d, wobei für die einzelnen Kupplungszustände gilt:
- a) Trennkupplung 4 geschlossen, Anfahrkupplung 6 geschlossen,
- b) Trennkupplung 4 geschlossen, Anfahrkupplung 6 geöffnet,
- c) Trennkupplung 4 geöffnet, Anfahrkupplung 6 geöffnet,
- d) Trennkupplung 4 geöffnet, Anfahrkupplung 6 geschlossen.
Die einzelnen Kupplungszustände werden beispielsweise bei folgenden
Betriebszuständen des Fahrzeugs genutzt:
Kupplungszustand a während des Fahrbetriebs;
Kupplungszustand b beim Start der Antriebseinheit 2, zum Laden des - nicht
gezeigten - elektrischen Energiespeichers durch die Antriebseinheit 2 und/oder
während des Gangwechsels bei einem Schaltgetriebe 7;
Kupplungszustand c während eines Stops des Fahrzeugs, Schwungnutzbetrieb
des Schwungmassenelements 5, Beschleunigen des Schwungmassenelements 5
beziehungsweise des Rotors 12 durch die Elektromaschine 13;
Kupplungszustand d zur Rekuperation bei vorzugsweise abgestellter
Antriebseinheit 2.
Ein möglicher Fahrzyklus eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen
beispielhaften Antriebsstrang 1 mit einem Rotor 12 als Schwungmassenelement 5
und einem Schaltgetriebe 7 gestaltet sich beispielsweise mit in Klammern
gesetzten Kupplungszuständen folgendermaßen:
Fahrzeug steht (c), Antriebseinheit 2 wird gestartet (b), Fahrzeug fährt (a),
Schalten (b), Fahrzeug fährt (a), Rekuperation (d), Fahrzeug fährt (a),
Rekuperation (d), Fahrzeug hält (c).
Die Fig. 2 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel 101 des Antriebsstrangs 1 der Fig. 1,
bei dem nur die Anordnung des Bereichs axial zwischen der Antriebs- und
Abtriebseinheit dargestellt ist. Dieser Bereich wird durch das von der
Abtriebseinheit und der Antriebseinheit isolierbare Schwungmassenelement 105
mit einem radial außen angeordneten Rotor 112 einer Elektromaschine, deren
Stator nicht näher dargestellt ist, und den beiden Kupplungen 104, 106 gebildet.
Das Schwungmassenelement 105 weist ein sich radial erstreckendes Scheibenteil
155 auf, das mittels eines Wälzlagers 150 verdrehbar und axial fest auf einer axial
ausgebildeten Schulter 153 eines Flanschteils 132, das über die Schrauben 151
mit der Antriebswelle 103 verbunden ist, gelagert ist, wobei die Lagerung
unmittelbar radial außerhalb der Schrauben 151 erfolgt, jedoch auch in
vorteilhafter Weise radial innerhalb der Schrauben 151 erfolgen kann. Das Lager
151 ist mittels den mit dem Flanschteil 132 vernieteten Haltelaschen 154 axial
fixiert. Am Außenumfang des Scheibenteils 155 ist ein sich axial erstreckender
rohrförmiger Flansch 156 zur Aufnahme des Rotors 112 vorgesehen, der
einstückig an das Scheibenteil 155 angeformt oder als separates Bauteil mit
diesem verbunden wie verschweißt, verschraubt und/oder vernietet sein kann und
zur axialen Fixierung des Rotors 112 zwei Anschläge 156a, 156b aufweist. Am der
Antriebswelle 103 zugewandten Ende des Flanschs 156 ist weiterhin ein radial
nach innen erweiterter Ansatz 157 mit einer umlaufend oder ringsegmentartig
angeformten Wulst 157a zur Anlage des die Druckplatte 130 der Trennkupplung
104 axial beaufschlagenden Energiespeichers 158, mittels Spannstiften 157b,
Nieten, Schrauben, Bolzen oder dergleichen angebracht.
In dem Flanschteil 155 sind für jede Kupplung 104, 106 zur Ausbildung des
Reibeingriffs der beiden Kupplungen 104, 106 mit den Reibbelägen 137
beziehungsweise 138 Reibflächen 134, 135 und dazu jeweils komplementäre
Reibflächen 130a, 131a in den Druckplatten 130, 131 vorgesehen. Die
Druckplatte 131 der Anfahrkupplung 106 wird entgegen der axialen Wirkung eines
axial wirksamen Energiespeichers wie beispielsweise der Tellerfeder 159 an
einem dafür vorgesehenen Ringwulst oder über den Umfang verteilten
Ringwulstsegmenten 131 bei eingerückter Kupplung 106 mit dem Flanschteil 155
unter axialer Zwischenlegung der Reibbeläge 138 zur Bildung des Reibschlusses
verspannt. Die Tellerfeder 159 stützt sich axial an einem axial wirksamen
Energiespeicher wie Sensorfeder 160 ab, die sich ihrerseits mittels eines
Außenprofils 160a an entsprechenden Ausnehmungen 161a im axial in Richtung
Antriebswelle 103 angeformten Innenumfangsbereich des Kupplungsdeckels 161
entgegen der Wirkung der Tellerfeder 159 abstützt. Die radial nach innen
verlängerten Tellerfederzungen 162 der Tellerfeder 159 werden von dem
Ausrücklager 163 des - nicht näher dargestellten - Ausrückers axial beaufschlagt
und bilden einen zweiarmigen Hebel mit dem Drehpunkt am Kontakt 164 mit der
Sensorfeder 160. Die Druckplatte 131 ist axial verlagerbar und in Umfangsrichtung
drehschlüssig mittels der in Umfangsrichtung ausgerichteten Blattfedern 165 an
dem Kupplungsdeckel 161 befestigt, wobei jeweils ein Ende der Blattfedern 165
mittels der über den Umfang verteilten Nieten 166 an der Druckplatte 131 und das
jeweils andere Ende am Kupplungsdeckel mittels nicht näher gezeigter Nieten
befestigt ist. Es versteht sich, daß auch andere Befestigungsmittel wie Schrauben,
zumindest im Kupplungsdeckel 161 vorgesehene Nietwarzen, die nach dem
Einlegen der Blattfedern 165 gestaucht werden, von Vorteil sein können.
Die Reibbeläge 138 der Kupplungsscheibe 133 sind mit dieser über die
Reibbelagträger 140 verbunden, beispielsweise vernietet. Die Kupplungsscheibe
133 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem zweistufigen
Torsionsschwingungsdämpfer 133a mit einer Hauptdämpferstufe 133b und einer
Vordämpferstufe 133c und den gegebenenfalls zugehörigen Reibeinrichtungen
ausgestattet. Derartige Torsionsschwingungsdämpfer sind an sich bekannt. Ein im
wesentlichen mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel übereinstimmender
Torsionsschwingungsdämpfer ist in der Anmeldung DE 198 20 354 näher
beschrieben und hiermit vollständig in die hier beschriebene Anmeldung
aufgenommen. Es versteht sich, daß auch Kupplungsscheiben anderer
Ausführung, beispielsweise ohne Dämpfer oder mit nur einer oder mehreren
Dämpferstufen vorteilhaft sein können. Die Nabe 133d der Kupplungsscheibe 133
ist drehfest mit der Abtriebswelle, beispielsweise mit der Getriebeeingangswelle
108 des im Kraftfluß folgenden - nicht näher dargestellten - Getriebes verbunden.
Der Kupplungsdeckel 161 ist zur Ansteuerung der Kupplung 104 axial verlagerbar
vorgesehen, wobei im Bereich dessen Außenumfangs mittels Befestigungsmitteln
wie Schrauben 167b, Nieten und/oder dergleichen in axiale Richtung auf die
Druckplatte 130 zuweisende, über den Umfang verteilte Bolzen 167 befestigt sind,
die durch entsprechende Öffnungen 168 in dem Flanschteil 155 greifen und mit
der Druckplatte 130 drehfest und axial fest verbunden sind, beispielsweise mit
einem an den Bolzen 167 vorgesehen Außengewinde 167a.
Durch axiales Beaufschlagen der Tellerfederzungen 162 durch das Ausrücklager
163 wird die Kupplung 106 ausgerückt, wobei die Tellerfeder 159 axial gegen den
Kupplungsdeckel 161 verspannt wird, der sich über die Druckplatte 130 und die
Reibbeläge 137 an dem Flanschteil 155 abstützt.
Die Kupplung 104 wird ausgerückt, wenn nach axialer Verlagerung des
Ausrücklagers 163 die Tellerfederzungen 162 bei ausgerückter Kupplung 106
axial gegen einen am Innenumfang des Kupplungsdeckels 161 vorgesehenen
Bund 169 gedrückt werden und das Ausrücklager 163 weiter axial in dieselbe
Richtung verlagert wird. Mit der dazu notwendigen Ausrückkraft wird dann der
Kupplungsdeckel 161 unter Mitnahme der Druckplatte 131 der Kupplung 106 axial
entgegen der Federkonstante der Tellerfeder 158 axial verlagert, wodurch die
Verspannung und damit der Reibschluß zwischen der Druckplatte 130 und dem
Flanschteil 155 und den axial dazwischen liegenden Reibbelägen 137
aufgehoben wird. Es ergibt sich dadurch ein Zustand, in dem beide Kupplungen
104, 106 geöffnet sind. In diesem Zustand wird von den Reibbelägen 137 über die
Reibbelagträger 139, die mit dem Flanschteil 132 der Antriebswelle 103 über
bezüglich ihrer Anordnung den Blattfedern 165 ähnlichen Blattfedern 170 drehfest
und axial verlagerbar verbunden sind, kein Drehmoment von der Antriebseinheit
auf das Flanschteil 155 und umgekehrt übertragen.
Wird das Ausrücklager weiter axial verlagert, verkleinert sich der Abstand
zwischen dem axial festen Flanschteil 155 und Druckplatte 131 wieder und der
Reibeingriff der Kupplung 106 wird wieder ausgebildet, während die Kupplung 104
geöffnet bleibt. Der Reibeingriff wird dabei durch die beiden Federkonstanten der
beiden Tellerfedern 158, 159 festgelegt und kann so ausgebildet sein, daß er das
maximale Drehmoment der Elektromaschine mit ihrem Rotor 112 auf die
Abtriebswelle 108 oder ein entsprechendes Moment von der Antriebswelle 108 im
Falle von Rekuperation über die Reibbeläge 138 auf den Rotor 112 übertragen
kann.
Die Kupplung 104 ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Optimierung des
übertragbaren Drehmoments, das infolge von Torsionsschwingungen auch die
Drehmomentspitzen der Antriebseinheit umfaßt, als Konuskupplung 104
vorgesehen. Die Reibflächen 130a, 134 sind daher aus der Drehrichtungsebene
geneigt und die Reibbelagträger 139 sind entsprechend angepaßt und zur
Vermeidung einer Doppelzentrierung des Flanschteils 132 auf der Antriebswelle
103 und über die Reibbeläge 137 im Reibeingriff axial über die Blattfedern 170
axial verlagerbar. Es versteht sich, daß die Kupplung 104 auch als gewöhnliche
Kupplung oder als Mehrscheibenkupplung ausführbar ist und/oder
Torsionsschwingungen über entsprechende im Kraftfluß zwischen der
Antriebseinheit und der Trennkupplung 104 mittels entsprechender
Torsionsschwingungsdämpfer gemindert oder eliminiert werden können.
Die gezeigte Anordnung verfügt weiterhin über eine Verschleißnachstellung,
insbesondere für den Verschleiß der Reibbeläge 137, 138. Dabei ist besonders
vorteilhaft, daß lediglich ein Verschleißnachstelleinrichtung 180 auf die
Reibbeläge 137, 138 beider Kupplungen 104, 106 wirkt. Die Einrichtung 180 ist in
diesem Ausführungsbeispiel abhängig von einem Kraftsensor wie Sensorfeder
160 wirksam. In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch eine
Verschleißnachstelleinrichtung, die in Abhängigkeit von einem Wegsensor, der
den Verschleiß der Reibbeläge detektiert, wirksam ist, vorteilhaft sein. Die
Sensorfeder 160 des gezeigten Beispiels wandert bei Verschleiß durch eine
infolge einer mit einem stumpferen Winkel an die Nocken 131b angestellten
Tellerfeder 159 erhöhten Ausrückkraft an den Tellerfederzungen 162 axial in
Richtung Antriebswelle 103 aus und gibt damit bei gedrückter Kupplung 106
einem die Tellerfeder 159 axial der Sensorfeder 160 entgegengesetzt am
Drehpunkt 164 abstützenden Rampenring 181 Spiel, worauf dieser das Spiel
durch eine Umfangsverdrehung ausgleicht, indem in axiale Richtung angeformte,
über den Umfang verteilte Rampen 181a den Kontakt zur Tellerfeder 159 wieder
herstellen. Der Rampenring 181 wird dabei in seiner Umfangsverdrehung durch in
Umfangsrichtung wirksame Energiespeicher 182 unterstützt, die einerseits auf
radial ausgerichtete Ausleger 181b des Rampenring 181 einwirken und sich
andererseits an Beaufschlagungseinrichtungen 161b des Kupplungsdeckels 161
abstützen, wobei die Energiespeicher 182 in fensterförmigen Öffnungen des
Kupplungsdeckels 161 untergebracht sein können und eine umfangsseitige
Begrenzung der fensterförmigen Öffnungen die Beaufschlagungseinrichtung 161b
bildet.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels, bei dem die beiden
Kupplungen 204, 206 und das Schwungmassenelement 205 mit dem Rotor 212
prinzipiell wie in der Fig. 2 gezeigt und beschrieben angeordnet sind, wobei zur
Verminderung von Torsionsschwingungen der Antriebseinheit im Kraftfluß
zwischen der Antriebswelle 203 und der Trennkupplung 204 ein
Torsionsschwingungsdämpfer 290 vorgesehen ist. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel fällt dadurch ein Torsionsschwingungsdämpfer in der
Kupplungsscheibe 233 weg, die dadurch einfacher wird und lediglich aus einer
den Drehschluß zur Getriebeeingangswelle 208 herstellenden Nabe 233c und
einem mit dieser fest verbundenen Flanschteil 233a mit Öffnungen 233b zum
Durchgriff von Montagewerkzeugen für die Schrauben 251 zur Montage der
gesamten Anordnung 201 auf der Antriebswelle 203 und den radial außen fest
angeordneten Reibbelagträgern 240 mit den Reibbelägen 238 besteht. Es
versteht sich, daß in besonderen Anwendungsfällen zusätzlich ein
Torsionsschwingungsdämpfer in der Kupplungsscheibe 233 vorgesehen sein
kann.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 290 ist axial zwischen der Antriebswelle 203
und dem Rotor 212 aufgenommen und als geteiltes Schwungrad mit einem an der
Antriebswelle 203 montierten Scheibenteil 291 als erster, primärseitiger Masse
und einem zweiten Scheibenteil 292 als zweiter, sekundärseitiger Masse, wobei
die Scheibenteile 291, 292 aufeinander gelagert sind und eine weitere
Schwungmasse 292a mit dieser zumindest drehschlüssig verbunden sein kann.
Die beiden Scheibenteile 291, 292 sind gegen die zumindest in Umfangsrichtung
vorgesehene Wirkung der Energiespeicher 293 relativ verdrehbar. Es versteht
sich, daß die zweite Schwungmasse auch durch das Schwungmassenelement
205 gebildet werden kann, so daß das Scheibenteil 292 und/oder die
Schwungmasse 292a entfallen kann. Dabei kann das Schwungmassenelement
205 über die Trennkupplung 204 an das Scheibenteil 292 angekoppelt sein, wobei
das Flanschteil 232 mit dem Reibbelagträger 239 und den Reibbelägen 237 einen
Reibeingriff mit dem Schwungmassenelement 205 bildet und entgegen der
Wirkung der Energiespeicher 293 relativ gegen das Scheibenteil 291 verdrehbar
ist. Die Trennkupplung 204 kann dabei so ausgebildet sein, daß sie bei starken
Drehmomentstößen durchrutscht und die Funktion einer Rutschkupplung aufweist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel 201 ist das Scheibenteil 291 mittels der
Schrauben 251 auf der Antriebswelle 203 axial zwischen dieser und einem
Lagerflansch 294 aufgenommen, wobei das Scheibenteil 291 im Bereich seines
Innenumfangs eine axial angeformte Schulter 291a zur Zentrierung des
Lagerflanschs 294 aufweist. Das Scheibenteil 291 ist radial außen mittels eines
weiteren mit ihm verbundenen, beispielsweise verschweißten Ringflansches 291c
zur Bildung einer die Energiespeicher 293, die kurze Schraubendruckfedern oder
sich über einen großen Umfang - beispielsweise annähernd den halben Umfang -
erstreckende, vorteilhafterweise auf annähernd den Einsatzdurchmesser
vorgebogene Bogenfedern sein und ineinander geschachtelt sein können,
aufnehmenden Ringwulst 291b geformt, in der mittels der Einschnürungen 291d,
291e über den Umfang verteilte, der Anzahl der über den Umfang verteilten
Energiespeicher 293 entsprechende Kammern 295, die zumindest teilweise mit
Schmiermittel gefüllt sein können und radial außen eine Verschleißschutzschale
radial zwischen der Kammerwand und den Energiespeichern aufweisen können,
zur Aufnahme der Energiespeicher 293 vorgesehen sind, wobei die
Einschnürungen 291d, 291e weiterhin als Beaufschlagungseinrichtungen für
jeweils eine Seite der Energiespeicher 293 in Umfangsrichtung dienen.
Die andere Seite der Energiespeicher 293 wird von dem sekundärseitigen
Scheibenteil 292 mittels von radial innen in die hier offene Kammer 295
eingreifender radialer Ausleger 297 beaufschlagt. Im weiteren Verlauf nach radial
innen weist das Scheibenteil 292 über den Umfang verteilte Öffnungen 292b auf
in die entsprechend axial ausgeformte Nocken 292c der Schwungmasse 292a
eingreifen, wodurch zwischen dem Scheibenteil 292 und der Schwungmasse 292a
eine drehschlüssige Verbindung hergestellt wird. Radial innerhalb der Nocken
292c sind in der Schwungmasse 292a Öffnungen 292d über den Umfang verteilt,
die räumlich auf die Öffnungen 292b Belüftungsöffnungen für die Trennkupplung
204 bilden, wobei es auch zweckmäßig sein kann, die Öffnungen 292d radial
außen, beispielsweise annähernd auf radial gleicher Höhe wie die Reibbeläge
237 der Kupplung 204 anzuordnen und die Nocken 292c radial innen
anschließend anzuordnen. Weiterhin können anders ausgestaltete Verbindungen
zwischen der Schwungmasse 292a und dem Scheibenteil 292 mit entsprechender
Ausgestaltung der Öffnungen 292b, 292d vorteilhaft sein.
Radial innen zwischen dem Scheibenteil 292 und dem Lagerflansch 294 ist die
Reibeinrichtung 298 vorgesehen. Hierzu weist das Scheibenteil 292 zur
drehfesten Aufnahme der Reibscheibe 292f ein Innenprofil 292e wie
Innenverzahnung auf, die axial unter Zwischenlegung einer Feder 298a und einer
in die Verzahnung 294a des Lagerflansches 294 vorzugsweise mit Verdrehspiel
eingreifenden Reibsteuerscheibe 298b zwischen dem Scheibenteil 291 und einem
mit dem Lagerflansch 294 drehfest verbundenen sich radial nach außen
erweiternden Ringflansch 294b verspannt ist.
Die Lagerung des aus Scheibenteil 292 und Schwungmasse 292a bestehenden
Sekundärteils erfolgt auf dem Lagerflansch 294 mittels eines Wälzlagers 299,
wobei auch eine Gleitlagerung zu dessen Aufnahme vorgesehen sein kann. Axial
versetzt ist auf demselben Lagerflansch auch das Flanschteil 255 des
Schwungmassenelements 205 mittels des Wälzlagers 250 gelagert. Die Lagerung
der beiden Teile 292a, 255 erfolgt dabei bei unterschiedlichen Durchmessern
radial innerhalb der Aufnahme des Lagerflansches auf dem Scheibenteil 291. Bei
Wegfall der Schwungmasse 292a kann in vorteilhafter Weise auf eine Lagerung
verzichtet und das als Sekundärteil wirkende Schwungmassenelement 205 auf
dem Lagerflansch 294 gelagert werden.
Das die Reibbeläge 237 aufnehmende Flanschteil 232 ist drehfest mittels der
Schrauben 251a auf der Schwungmasse 292a drehfest aufgenommen und
zentriert.
Das Scheibenteil 291 kann bezüglich seiner Materialstärke und Formgebung so
ausgestaltet sein, daß es zur Verminderung oder Isolation von axialen
Schwingungen oder Taumelschwingungen der Antriebswelle 203 eine axiale
Flexibilität aufweist. Beispielsweise können die zur Belüftung insbesondere der
Kupplung 204 vorgesehenen Öffnungen 291f so ausgestaltet sein, daß die
geforderte axiale Flexibilität bevorzugt durch die verbleibenden Stege zwischen
den Öffnungen 291f bestimmt wird. Um eine Fortpflanzung der Schwingungen in
das Sekundärteil, beispielsweise ins Scheibenteil 292 zu verhindern, weisen die
beiden Scheibenteile 291, 292 ein entsprechendes Axialspiel auf, das durch einen
axial wirksamen Energiespeicher, beispielsweise die am Scheibenteil 291 mittels
über den Umfang verteilter Nasen 296a befestigte Membranfeder 296, die auch
zur Dichtfunktion für die Kammer 295 vorgesehen sein kann, festgelegt ist, wobei
der Energiespeicher 296 durch seine Kompression ein Reibmoment,
beispielsweise in radiale Richtung ausbilden kann, wodurch eine
Dämpfungseinrichtung mit einer Reibeinrichtung gegen Axial- und/oder
Taumelschwingungen der Antriebswelle 203 vorgeschlagen werden kann.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres, beispielsweise in der Kupplungsglocke 307a eines
nicht näher dargestellten Getriebes angeordnetes Ausführungsbeispiel einer
Kupplungseinheit 301 bestehend aus der Trennkupplung 304, der Anfahrkupplung
306 und dem Schwungmassenelement 305 mit dem Rotor 312 einer nicht näher
dargestellten Elektromaschine.
Das Schwungmassenelement 305 ist verdrehbar mittels des Flanschteils 355 auf
der Antriebswelle 303 oder wie hier gezeigt auf einem mit der Antriebswelle 303
mittels der Schrauben 351 befestigten und vorzugsweise auf dieser zentrierten
Lagerflansch 394 mittels eines Wälzlagers 350 gelagert, wobei das Lager 350
mittels einer Scheibe 394a, die mit dem Lagerflansch 394 vorzugsweise an der
Drehachse verschraubt ist, axial auf diesem gesichert ist. Im weiteren Verlauf nach
radial außen sind in dem Flanschteil 355 über den Umfang verteilte Öffnungen
355a zum Durchgriff der Montagewerkzeuge für die Schrauben 351 vorgesehen.
Radial außerhalb der Schrauben 351 umgreift das Flanschteil 355 diese und
bildet ein axial verlaufendes Teilstück 385 mit der Formschlußkupplung 386 aus,
die den Lagerflansch 394 mit dem Flanschteil 355 formschlüssig und trennbar
verbindet. Die Funktion und weitere Details sind aus den Fig. 8a und 8b
ersichtlich.
Fig. 8a zeigt die Formschlußkupplung 386 im Längsschnitt mit dem Lagerflansch
394, der ein Außenprofil 394b aufweist, in das bei Axialverlagerung von über den
Umfang verteilten Ziehkeilen 386c ein von über den Umfang verteilten, radial
verlagerbaren Klinken 386b gebildetes komplementäres Innenprofil 386a mittels
e 23793 00070 552 001000280000000200012000285912368200040 0002010025853 00004 23674iner Bewegung durch Verschiebung entlang der von beiden Teilen 386c, 386b
gebildeten Rampe 386d nach radial innen formschlüssig eingreift. Dabei greifen
die Klinken durch entsprechende im axial ausgebildeten Teilstück 385 des
Flanschteils 355 vorgesehene Öffnungen. Eine Rückverlagerung der Klinken 386b
bei zurückgezogenen Ziehkeilen 386c zum Öffnen der Formschlußkupplung 386
kann mittels eines dafür vorgesehenen - nicht näher dargestellten - nach radial
außen wirksamen Energiespeichers und/oder Fliehkraft erfolgen.
Fig. 8b zeigt Ausschnitte 386e der in Fig. 8a gezeigten Formschlußkupplung
386 im Querschnitt im eingerücktem Zustand, bei dem der Ziehkeil 386c das
Innenprofil 386a der Klinke 386b in das Außenprofil 394b des Lagerflanschs 394
drückt, wobei die Klinke 386b radial durch eine Öffnung im axial ausgebildeten
Teilstück 385 radial verlagert wird. Derartige Ausschnitte 386e können über den
Umfang verteilt die Formschlußkupplung bilden, wobei ein bis zwölf, vorzugsweise
drei bis acht Ausschnitte 386e vorteilhaft sind.
Im weiteren Verlauf des Flanschteils 355 schließt sich - wie in Fig. 4 gezeigt -
an das axial ausgerichtete Teilstück 385 ein im wesentlichen radial ausgerichtetes
Teilstück 387 mit einer axialen Anformung 388 im Außenumfangsbereich an, an
der stirnseitig eine Aufnahme 389 mittels eines radial verlaufenden Flanschteils
389e für den Rotor 312 angebracht, beispielsweise angeschraubt, angenietet oder
dergleichen ist. Die Aufnahme 389 umgreift den Rotor 312 radial, bildet einen
axialen Anschlag 389a für den Rotor 312 und ist gemeinsam mit einem als
Ringflansch 390 ausgeführten Anpreßplatte für die Kupplung 304 mit dem Rotor
312 verbunden. Es kann vorteilhaft sein, die Anpreßplatte 391 für die Kupplung
306, die den Anschlag 392 für den Rotor 312 auf der gegenüberliegenden Seite
bildet, mittels den über den Umfang verteilten, durchgehenden Schrauben 312a
mit der Rotoraufnahme 389 und der Anpreßplatte 390 zu verschrauben, wobei
letztere hierfür ein Gewinde für die Verschraubung aufweisen können und
prinzipiell auch die Führung der Schrauben 312 von der Anpreßplatte 390 zu der
dann mit einem Gewinde ausgestatteten Anpreßplatte 391 zweckmäßig sein kann.
Im radial nach innen ausgerichteten Flanschteil 389a der Rotoraufnahme 389 sind
an der der Kupplung 304 zugewandten Seite radial außen eine Ringwulst oder
Ringwulstsegmente 389b zur Anlage der Tellerfeder 358 vorgesehen, die die
Druckplatte 330 mittels der radial weiter innen liegenden, über den Umfang
verteilten Nocken 330a unter Ausbildung eines einarmigen Hebels gegen die
Anpreßplatte 390 mit den axial dazwischen liegenden Reibbelägen 337 verspannt,
so daß es sich um eine gezogene Kupplung 304 handelt, die mittels einer
Axialverlagerung des Ausrückers 315 von der Kupplung 304 weg über die
Hebeleinrichtung 319, wobei der Ausrückvorgang der Kupplung 304 und der
Formschlußkupplung 386 so abgestimmt ist, daß die Trennkupplung 304 einen
schlupfenden Ausrück- oder Einrückvorgang einleitet und anschließend die
Formschlußkupplung 386 schließt beziehungsweise öffnet, so daß die
Trennkupplung 304 nicht auf das maximale Drehmoment der Antriebseinheit
ausgelegt werden muß.
Auf der der Anfahrkupplung 306 zugewandten Seite des Flanschteils 389e sind
zwei Ringwülste, Ringwulstsegmente oder über den Umfang verteilte Nocken
389c, 389d bei unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen wobei die über den
Umfang verteilten Nocken 331a der Druckplatte 331 radial zwischen den Nocken
389c, 389d angeordnet ist.
Die Abb. 7a, 7b zeigen zwei mögliche Ausführungsbeispiele einer derart
betätigten Kupplung 306, wobei das in Fig. 7a gezeigte Beispiel in der Fig. 4
verwendet wird. Zwischen den Segmenten 389c, 389d einerseits und den Nocken
331a andererseits ist die Tellerfeder 359 in Abhängigkeit von der Stellung des
Ausrückers 315 (Fig. 4) verspannbar, so daß die in diesem Fall zugedrückte
Kupplung 306, wenn sich die Tellerfeder 359 unter Ausbildung eines zweiarmigen
Hebels an den radial inneren Nocken 389d abstützt, bei einer Verlagerung des
Ausrückers 315 in Richtung Kupplung 306 und bei einer axialer Verlagerung von
der Kupplung 306 weg, wenn sich die Tellerfeder 359 an den radial äußeren
Nocken 389d unter Ausbildung eines einarmigen Hebels abstützt, zugedrückt
wird. Es versteht sich, daß die Druckplatte 331 ebenso wie die Druckplatte 330
mittels nicht gezeigter Mittel wie beispielsweise die Druckplatte 330
beziehungsweise 331 und die Anpreßplatten 390 beziehungsweise 391
verbindende Blattfedern, axial verlagerbar und drehfest mit der Anpreßplatte 391
beziehungsweise 391 verbunden ist.
Die Fig. 7b zeigt ein Ausführungsbeispiel einer aufgedrückten Kupplung 306', bei
der mittels der Tellerfeder 359' die Druckplatte 331' mit der Anpreßplatte 391'
unter Zwischenlegung der Reibbeläge 338' verspannt ist, wobei die Druckplatte
331' entgegen der Wirkung der Tellerfeder 359' zum Ausrücken der Kupplung
306' mittels einer Axialverlagerung des vorzugsweise steifen Hebels 359a, der
sich in eine Richtung an den Nocken 389c' und in der anderen Richtung an den
Nocken 389d abstützt, axial verlagert wird und der Hebel sich an über den
Umfang verteilten Nocken 331a' in Richtung der Druckplattenverlagerung
entgegen der Wirkung der Tellerfeder 359' abstützt.
Die Drehmomentübertragung auf und vom Schwungmassenelement 305 erfolgt
zwischen der Antriebswelle 305 und dieser über den Reibbelagträger 339 der die
Reibbeläge 337 radial außen aufnimmt und mit dem Lagerflansch 394 drehfest
verbunden, beispielsweise vernietet ist. Über die Materialstärke des
Reibbelagträgers ist eine axiale Anpassung der Reibbeläge an die Anpreßplatte
390 beziehungsweise Druckplatte 330 möglich. Zwischen dem
Schwungmassenelement 305 und der Abtriebswelle ist eine - hier nur grob
angedeutete - Kupplungsscheibe 333 vorgesehen, die mittels der Nabe 333d
drehfest und axial verschiebbar aufgenommen ist. Die Drehmomentübertragung
bei geschlossener Kupplung 306 erfolgt mittels der radial angeordneten
Reibbeläge 338, die über den Reibbelagträger 340 und einen sich
anschließenden Nabenflansch 333e das Drehmoment in die Nabe 333d einleiten,
wobei im Kraftfluß zwischen dem Reibbelagträger 340 und der Nabe 333d eine
Dämpfungseinrichtung 333b mit beispielsweise einem Hauptdämpfer und
gegebenenfalls einem Vordämpfer und/oder einer Reibeinrichtung wie an sich
bekannt aktiv sein kann. Zu weiteren Möglichkeiten von Dämpferanordnungen in
diesem Ausführungsbeispiel sei auf die Fig. 2 und 3 verwiesen, wobei die
Anordnung eines geteilten Schwungrads in diesem Ausführungsbeispiel dadurch
erfolgen kann, daß beispielsweise der Bereich der Anpreßplatte 390 mit
Beaufschlagungsmitteln für ein Ende von über den Umfang wirksamen
Energiespeichern versehen wird, während das andere Ende von einem mit der
Antriebswelle 303 oder einem mit ihm verbundenen Bauteil drehfest verbundenen
Scheibenteil, wie beispielsweise dem Flansch 303a, der in dem gezeigten Beispiel
ein Impulsgeber für die Steuerung der Antriebseinheit, beispielsweise ein
Zündmarkierungsring mit radial außen angebrachten Markierungen ist und
bezüglich der Materialstärke anzupassen wäre, mittels entsprechend
ausgestalteten Beaufschlagungsmitteln beaufschlagt wird.
Die Hebeleinrichtung 361 zur Betätigung der beiden Kupplungen 304, 306 wird
von dem Ausrücker 315 mit einem nicht drehenden Ausrückhebel 315a, der auf
einer mit der Abtriebswelle 308 drehenden Aufnahme 315c mittels eines
Wälzlagers 315b gelagert ist, wobei der Ausrückhebel 315a mittels eines - nicht
gezeigten - Aktors, beispielsweise einem Elektromotor oder einer hydraulischen
Einheit, in beide Richtungen mit Kraft beaufschlagbar und damit aktiv in beide
Richtungen axial verlagerbar ist.
Die Ausrückbewegungen werden vom Ausrückhebel 315a über die Aufnahme
315c auf über den Umfang verteilte, axial ausgerichtet, mit dieser axial und
drehfest verbundene Bolzen 367 übertragen, die durch entsprechend in der
Nabe 333d ausgesparte Öffnungen 333f greifen. In weiteren
Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, den Zugriff auf eine
Betätigungseinrichtung wie beispielsweise Tellerfederzungen einer Kupplung,
beispielsweise der Kupplungen 304, 306, von dem Ausrückhebel oder einem
Ausrücklager so zu gestalten, daß ein Druckring eine Anlagefläche für das
Ausrücklager und in Richtung des Betätigungshebels oder der Tellerfederzungen
über den Umfang verteilte, axial ausgerichtete Druckstifte aufweist, die radial
zwischen der Nabe 333d und der Abtriebswelle 308 in der Verzahnung axial
geführt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, in der Abtriebswelle 308
entsprechende axiale Führungen für die Druckstifte einzuarbeiten, beispielsweise
einzufräsen und/oder die Druckstifte in den Zahnlücken der Verzahnung 308a zu
führen und entsprechend die Zähne der Nabe 333d an dieser Stelle auszusparen.
Die Druckstifte können dann unmittelbar oder zweckmäßigerweise an ihrem freien
Ende über eine mittels eines Wälzlagers verdrehbar angebrachte Aufnahme auf
den Betätigungshebel oder auf die Tellerfederzungen zur Betätigung der die
Druckplatte der Kupplung verspannenden Tellerfeder axial einwirken. Es versteht
sich, daß die vorgeschlagenen Lösung zur Betätigung jeder Doppelkupplung, bei
der axial zwischen dem Ausrücker 315 und dem Betätigungshebel 365 oder den
Tellerfederzungen einer Tellerfeder 359 eine Kupplungsscheibe 333 angeordnet
ist, vorteilhaft sein kann.
In dem in Fig. 4 näher erläuterten Ausführungsbeispiel 301 sind die Bolzen 367
fest an ihrem dem Ausrückhebel 315a abgewandten Ende mit einer ringförmigen
Aufnahme 364 verbunden, auf der mittels des Wälzlagers 364a der
Betätigungshebel 365 für die Tellerfeder 359 axial fest und gegenüber der
Aufnahme 364 verdrehbar aufgenommen ist. Der Betätigungshebel 365
beaufschlagt die Tellerfeder 359 axial mittels über den Umfang verteilter, axial
abgekröpfter Zungen 365a bei einer Verlagerung des Ausrückers 315 in Richtung
in Richtung Antriebswelle 303 und drückt dadurch die Kupplung 306 zu, indem die
Tellerfeder sich an den Nocken 331 als Drehpunkt abstützt und die Druckplatte
331 an den Nocken 389d mit den Reibbelägen 338 und der Anpreßplatte 391
verspannt. Die dabei gewählte Ausrückerstellung ist bezüglich der
Axialverlagerung des Ausrückers 315 in Richtung Antriebswelle 303 die
Extremposition.
Den Betätigungshebel 365 durchgreifend sind unmittelbar radial innerhalb der
abgekröpften Zungen 365a weitere über den Umfang verteilte, axial verlagerbare
Bolzen 366 mit jeweils an ihren Enden vorgesehenen Anschlägen 366a, 366b
vorgesehen. Bei einer Axialverlagerung des Ausrückers 315 weg von der
Antriebswelle 303 wird die Verspannung der Tellerfeder 359 durch die Zungen
365a gelöst und die Anfahrkupplung 306 wird wieder ausgerückt und der
Betätigungshebel 365 schlägt am Anschlag 366b an und nimmt die Bolzen 366b
mit, wodurch die an dem Anschlag 366a anliegenden Zungen 368a des
Betätigungshebels 368 zum Ausrücken der Trennkupplung 304 und der
Formschlußkupplung 386 mitgenommen werden und eine Axialverlagerung des
mit dem über einen Anschlag 319a axial fest mit dem Betätigungshebel 368
verbundenen Betätigungshebels 319 bewirkt entgegen der axialen Wirkung der
Tellerfeder 319b, die zwischen der Kupplungstellerfeder 358 und dem
Betätigungshebel 319 verspannt ist, bewirkt wird. Durch diese Axialverlagerung
des Betätigungshebels 319, der als Ziehkeil 386d (Fig. 8a) wirkt, wird die
Formschlußkupplung 386 ausgerückt und vom Betätigungshebel 319 unter axialer
Zwischenlegung der Tellerfeder 319b die Kupplungstellerfeder 358 von den
Nocken 330a der Druckplatte 330 abgehoben und damit die Kupplung 304
geöffnet. Bei weiterer Axialverlagerung des Ausrückers 315 von der Antriebswelle
303 weg schlägt die Tellerfeder 359 der Kupplung 306 am Anschlag 366a an und
verspannt die Druckplatte 331 mit den Reibbelägen 338, indem sie sich an den
Nocken 389c unter Ausbildung eines einarmigen Hebels abstützt und auf die
Nocken 331a der Druckplatte 331 einwirkt und somit die Kupplung 306 einrückt.
Die Fig. 5a-5c zeigen die einstellbaren Kupplungszustände a, b, c, d der
Kupplungsanordnung 101 zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die vier Kupplungszustände a, b, c, d sind mittels des Ausrückers 115 in einem
Hub in Richtung Antriebswelle 103 schaltbar und unmittelbar durch eine
Rückwärtsverlagerung des Ausrückers 115 umkehrbar, das heißt, ein Zyklus einer
stetigen Vor- und Rückwärstbewegung des Ausrückers 115 kann die Reihenfolge
der Kupplungszustände a, b, c, d, c, b, a schalten.
Im Kupplungszustand a der Fig. 5a sind beide Kupplungen 104, 106
geschlossen und der Ausrücker 115 befindet sich in seiner gegenüber der
Antriebswelle 103 am weitesten abgewandten Position. In diesem Zustand a wird
das Fahrzeug mit einem Antriebsstrang unter Verwendung der
Kupplungsanordnung 101 in Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt betrieben oder
abgestellt, wobei als Parksperre in einem nachfolgenden Getriebe ein Gang
eingelegt sein kann. Die Elektromaschine mit dem Rotor 112 kann im Zustand a
aktiv betrieben werden oder abgeschaltet sein, wobei der aktive Zustand der
Elektromaschine ein Drehmomenteintrag zur Unterstützung der Antriebseinheit
eintragen oder im Generatorbetrieb ein Drehmoment von der Antriebseinheit
aufnehmen kann.
Der zweite Kupplungszustand b ist in Fig. 5b gezeigt. Der Ausrücker 115 der
Kupplungsanordnung 101 wird soweit axial verlagert, daß die Tellerfederzungen
162 axial beaufschlagt werden und die Kupplung 106 ausgerückt wird. Dadurch ist.
Das Schwungmassenelement 105 mit dem Rotor 112 von der Abtriebswelle 108
abgekoppelt. In diesem Kupplungszustand b kann in einem nachfolgenden
Schaltgetriebe ein Gangwechsel durchgeführt werden oder die Antriebseinheit in
einem Direktstart gestartet werden. Ein Laden der elektrischen Energiespeicher
mittels Antrieb der Elektromaschine durch die Antriebseinheit ist ebenfalls
möglich.
Fig. 5c zeigt den Kupplungszustand c der Kupplungsanordnung 101, in dem
beide Kupplungen 104, 106 geöffnet sind. Der Zustand c wird durch weiteres
axiales Verlagern des Ausrückers 115 in Richtung Antriebswelle 103 aus dem
Zustand b geschaltet, wobei der Ausrücker 115 die Tellerfederzungen 162 axial
gegen einen Anschlagring 169 des Kupplungsdeckels 161 drückt und axial
verlagert, wobei die mit dem Kupplungsdeckel fest verbundene und sich ebenfalls
verlagernde Druckplatte 130 die Kupplung 104 öffnet. In diesem Zustand c dreht
das Schwungmassenelement 105 mit dem vor dem Öffnen der Kupplung 104
anliegenden Drehimpuls bei vernachlässigter Reibung weiter. Die dabei
gespeicherte Rotationsenergie, kann dem Rotor 112 zur Erzeugung elektrischer
Energie oder der Antriebseinheit zu einem Impulsstart dienen, wobei die Kupplung
104 wieder geschlossen wird. Sie kann auch bei entsprechenden Fahrsituationen
wieder zum Anrollen oder Weiterbewegen des Fahrzeugs verwendet werden,
indem die Kupplung 106 wieder geschlossen wird. Impulsstart und
Bewegungshilfe durch das Schwungmassenelement 105 können auch durch den
Antrieb der Elektromaschine unterstützt werden. Weiterhin ist es möglich bei
stehendem Schwungmassenelement 105 dieses zuerst mittels der
Elektromaschine mit dem Rotor 112 zu beschleunigen.
Der Kupplungszustand d der Kupplungsanordnung 101, bei dem die Kupplung
104 geöffnet und die Kupplung 106 geschlossen ist, wird mittels einer weiteren
Axialverlagerung des Ausrückers 115 und damit des Kupplungsdeckels 161 in
Richtung Antriebswelle 103 eingestellt, wobei die Druckplatte 131 gegen das
Schwungmassenelement 105 gedrückt und die Kupplung 106 geschlossen wird.
Die Antriebseinheit ist von dem übrigen Antriebsstrang abgekoppelt, so daß in
diesem Zustand d das Fahrzeug ausschließlich elektrisch mittels der
Elektromaschine mit dem Rotor 112 betreibbar ist oder die Elektromaschine im
Generatorbetrieb kinetische, von den Antriebsrädern über das Getriebe oder
direkt auf die Abtriebswelle eingespeiste Energie in elektrische Energie
transformiert, wobei das Fahrzeug verzögert wird. Eine Rückkehr in die anderen
Fahrmodi c, b, a ist direkt durch eine Axialverlagerung des Ausrückers in die
entgegengesetzte Richtung täglich.
Ein Kupplungsverfahren zur Schaltung der Kupplungszustände a, b, c, d des
Ausführungsbeispiels einer Kupplungsanordnung 301 des erfindungsgemäßen
Antriebsstrangs wird in den Fig. 6a-6d beschrieben. Der Ausrücker 315 wird
dabei von der - nicht näher dargestellten - Ausrückvorrichtung so unterstützt, daß
der Ausrücker 315 bei einer Axialverlagerung in Zug- und Druckrichtung mit Kraft
beaufschlagt werden kann, indem er beispielsweise in eine Ausrückvorrichtung mit
einem Elektromotor eingehängt ist, der in beide Richtung betrieben werden kann.
Die Kupplungszustände a-d der Fig. 6a-6d entsprechen bezüglich ihrer
Verwendung im Fahrzeug den Zuständen a-d der Fig. 5a-5d.
Im Kupplungszustand a der Fig. 6a befindet sich der Ausrücker 315 in seiner der
Antriebswelle 303 nächst gelegenen Position und drückt die Kupplung 306 zu. Die
Kupplung 304 und die Formschlußkupplung 386 sind ebenfalls geschlossen.
Im Zustand b der Fig. 6b befindet sich der Ausrücker 315 nach einer
Axialverlagerung von der Antriebswelle 303 weg in einem von Axialkräften
annähernd freien Zustand, bei dem die Anfahrkupplung 306 geöffnet und die
Trennkupplung 304 mit der Formschlußkupplung 386 geschlossen ist.
Im Zustand c der Fig. 6c wird infolge einer weiteren Axialverlagerung des
Ausrückers 315 die Trennkupplung 304 und die zu ihrer Unterstützung
vorgesehene Formschlußkupplung 386 geöffnet, so daß der Rotor 312 mit dem
Schwungmassenelement 305 frei drehen kann.
In Fig. 6d ist nach weitere Axialverlagerung des Ausrückers 315 in seine von der
Antriebswelle 303 weitest entfernte Position der Zustand d gezeigt, bei dem die
Kupplungen 304, 386 als gemeinsam agierende Trennkupplung weiterhin geöffnet
sind und die Anfahrkupplung 306 durch den Ausrücker 315 wieder zugezogen
worden ist.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder
Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil
dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili
gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines
selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der
rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik
am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die
Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei
lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun
gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü
che unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste
hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände
rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente
und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination
oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be
schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in
den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrens
schritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar
sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu
neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie
Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.