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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
für eine
im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnete Mehrfach-Reibungskupplungseinrichtung,
insbesondere Doppel-Reibungskupplungseinrichtung,
zum Einleiten von Betätigungskräften, insbesondere
Einrück-
oder Ausrückkräften, in die
Reibungskupplungseinrichtung, umfassend: wenigstens ein einer ersten
Reibungskupplungsanordnung der Reibungskupplungeinrichtung zugeordnetes
erstes Betätigungsglied,
mittels dem die erste Reibungskupplungsanordnung wahlweise im Einrück- oder
Ausrücksinne
betätigbar
ist, wenigstens ein einer zweiten Reibungskupplungsanordnung der Reibungskupplungseinrichtung
zugeordnetes zweites Betätigungsglied,
mittels dem die zweite Reibungskupplungsanordnung wahlweise im Einrück- oder
Ausrücksinne
betätigbar
ist, wenigstens ein axial im Wesentlichen feststehendes Statorglied,
relativ zu dem das erste und das zweite Betätigungsglied zum Betätigen der
jeweils zugeordneten Reibungskupplungsanordnung axial verstellbar
sind, eine Aktuatoranordnung, mittels der auf das erste und das zweite
Betätigungsglied
Stellkräfte
ausübbar
sind zur wahlweisen Verstellung in einer Ausrück-Axialrichtung oder in einer
Einrück-Axialrichtung
relativ zum Stützglied
innerhalb eines jeweiligen axialen Verstellbereichs.
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Derartige
Betätigungseinrichtungen
sind in verschiedenen Ausführungen
und in Zuordnung zu Reibungskupplungseinrichtungen verschiedenen Typs
beispielsweise aus der
DE
102 38 118 A1 , der
DE 103 01 405 A1 , der
EP 1 400 716 A1 und der
DE 10 2004 001 569
A1 bekannt. Gemeinsames Merkmal verschiedener in diesen Druckschriften
gezeigter Betätigungseinrichtung
ist die Ausführung
der Betätigungseinrichtung
mit einem einer ersten Reibungskupplunganordnung der Reibungskupplungseinrichtung
zugeordneten ersten Betätigungsglied
und einem einer zweiten Reibungskupplungsanordnung der Reibungskupplungseinrichtung
zugeordneten zweiten Betätigungsglied,
die relativ zu wenigstens einem axialen wesentlichen feststehenden
Stützglied axial
verstellbar und verdrehbar sind, wobei die Betätigungsglieder jeweils mit
dem Stützglied
derart eingreifen, dass eine unter Vermittlung eines jeweils zugeordneten
Aktuators dem jeweiligen Betätigungsglied
erteilte Drehbewegung relativ zu dem gegen Verdrehung abgestützten Stützglied
in eine axiale Translationsbewegung des Betätigungsglieds relativ zu dem
axial abgestützten
Stützglied
umgesetzt wird, um wahlweise die erste oder/und die zweite Reibungskupplunganordnung
im Einrück-
oder Ausrücksinne
zu betätigen.
Zu den Details der bekannten Lösungen
und deren Hintergründe
wird auf den Inhalt der angesprochenen Druckschriften verwiesen,
deren Offenbarung durch Bezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden
Anmeldung einbezogen wird.
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Die
bekannten Betätigungseinrichtungen
ermöglichen
eine voneinander unabhängige
Betätigung
der beiden Reibungskupplunganordnungen durch Ansteuerung des jeweils
zugeordneten Aktuators, so dass etwa eine Überschneidungsschaltung, bei
der zugleich die eine Reibungskupplungsanordnung eingerückt und
die andere Reibungskupplungsanordnung ausgerückt wird, um zugkraftunterbrechungsfrei
von einem Getriebegang der einen Getriebeeingangswelle zu einem
Getriebegang der anderen Getriebeeingangswelle zu schalten, hinsichtlich der
gegenseitigen Abstimmung des Einrückens der einen und des Ausrückens der
anderen Reibungskupplungsanordnung situationsabhängig vorgenommen werden kann
und auch das über
eine der Reibungskupplungsanordnungen momentan übertragene bzw. übertragbare
Drehmoment momentan abgesenkt oder überhöht werden kann, ohne am Kupplungszustand
der anderen Reibungskupplung etwas zu ändern. Es ist ferner möglich, durch
teilweises Ausrücken
einer der Reibungskupplungsanordnungen diese in einen Schlupfübertragungszustand
zu bringen, ohne dass die andere Reibungskupplungsanordnung ihren
momentanen Zustand, insbesondere teilweise oder vollständig ausgerückten Zustand, ändert. Zu
eine voneinander unabhängige
Betätigbarkeit
der beiden Reibungskupplungsanordnungen voraussetzenden Schaltablauf-Szenarien wird als
Beispiel auf die
DE
101 60 308 A1 verwiesen.
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Bekannte,
insbesondere elektrohydraulisch oder elektromechanisch wirkende
Doppelkupplungs-Betätigungskonzepte
sind allerdings recht kostenintensiv. Die voneinander unabhängige Betätigbarkeit
beider Reibungskupplungsanordnungen erfordert zumindest zwei unabhängig voneinander
betätigbare
Aktuatoren, insbesondere Elektroaktuatoren, oder eine entsprechende
Anzahl von exakt steuerbaren Hydraulikventilen.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung angesprochenen
Art bereitzustellen, die besonders kostengünstig bereitstellbar ist.
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Zur
Lösung
oder zumindest als Lösungsansatz
für diese
Aufgabe schlägt
die Erfindung nach einem ersten Aspekt für die eingangs angesprochene Betätigungseinrichtung
erfindungsgemäß vor, dass das
erste und das zweite Betätigungsglied über wenigstens
ein definiert relativ zum Statorglied und wenigstens einem der Betätigungsglieder
verstellbares mechanisches Koppelglied derart in Bezug auf ihre axiale
Verstellung relativ zum Stützglied
bewegungverkoppelt oder bewegungsverkoppelbar sind, dass zumindest
teilbereichsweise über
die axialen Verstellbereiche der beiden Betätigungsglieder eine Verstellung
des einen der Betätigungsglieder
in einer der Axialrichtungen eine Verstellung des anderen der Betätigungsglieder
in der anderen Axialrichtung bedingt.
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Durch
die erfindungsgemäße Bewegungsverkopplung
der beiden Betätigungsglieder
ist es möglich,
zumindest in einem Teilbereich ihres jeweiligen axialen Verstellbereichs
beide Betätigungsglieder
mittels eines Aktuators simultan derart zu betätigen, dass die eine Reibungskupplungsanordnung eingerückt und
die andere Reibungskupplungsanordnung ausgerückt wird, wie dies für eine zugkraftunterbrechungsfreie Überschneidungsschaltung
im Zusammenwirken mit einem Doppelkupplungsgetriebe erforderlich
ist, um das Antriebsmoment von der einen Getriebeeingangswelle,
auf der ein Gang eingelegt ist, zu der anderen Getriebeeingangswelle,
auf der ein Gang eingelegt ist, zu verlagern.
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Im
Zusammenhang mit dem Erfindungsvorschlag ist bevorzugt vorgesehen,
dass die Aktuatoranordnung genau einen Aktuator, etwa einen elektromechanischen
Aktuator, aufweist, der im Falle eines gegenüber den Betätigungsgliedern gesonderten Koppelgliedes
besonders zweckmäßig an diesem angreift,
um die Betätigungsglieder
bzw. – in
Abhängigkeit
von der Art und Weise der Verkopplung des Koppelglieds mit den beiden
Betätigungsgliedern – in Abhängigkeit
von einem momentanen Betätigungszustand
der Betätigungseinrichtung
eines bzw. beide der Betätigungsglieder
in Einrück-
bzw. Ausrückrichtung
zu verstellen.
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Reicht
ein Aktuator zur Betätigung
beider Reibungskupplungsanordnungen aus, so ergeben sich wesentliche
Kostenvorteile, da die Herstellungs- bzw. Beschaffungskosten etwa
eines elektromotorischen Aktuators gegenüber der Herstellungs- bzw. Beschaffungskosten
der übrigen
Komponenten der Betätigungseinrichtung
deutlich ins Gewicht fallen, häufig
sogar den größeren Teil
der Kosten ausmachen.
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Zusätzliche
bedeutsame Kostenvorteile lassen sich dann erreichen, wenn das erste
und das zweite Betätigungsglied über das
Koppelglied derart in Kraftübertragungsverbindung
stehen oder bringbar sind, dass zumindest in bestimmten Betätigungszuständen der
Betätigungseinrichtung,
insbesondere in zumindest einem teilweisen Einrücken beider Reibungskupplungsanordnungen
oder/und einem beginnenden Einrücken
der einen und beginnenden Ausrücken
der anderen Reibungskupplunganordnung entsprechenden Betätigungszuständen der
Betätigungseinrichtung,
auf das erste Betätigungsglied
von Seiten der ersten Reibungskupplungsanordnung ausgeübte, in
einer Axialrichtung von der Ausrück-Axialrichtung
und der Einrück-Axialrichtung
wirkende Betätigungs-Gegenkräfte oder
Rückstellkräfte, einerseits,
und auf das zweite Betätigungsglied von
Seiten der zweiten Reibungskupplungsanordnung ausgeübte, in
einer Axialrichtung von der Ausrück-Axialrichtung
und der Einrück-Axialrichtung wirkende
Betätigungs-Gegenkräfte oder
Rückstellkräfte, anderseits,
von dem jeweiligen Betätigungsglied aus
gegenläufig
auf das Koppelglied wirken und so sich zumindest teilweise kompensieren
oder zumindest teilweise gegeneinander kompensierbar sind. Es braucht
dann der Aktuator bzw. die Aktuatoranordnung nicht so leistungsstark
ausgeführt
sein, da die Betätigungs-Gegenkräfte bzw.
Rückstellkräfte der
beiden Reibungskupplungsanordnungen, beispielsweise Federkräfte einer
jeweiligen Membranfederanordnung oder Lüftfederanordnung, sich zumindest
teilweise kompensieren.
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Die
Erfindung stellt in diesem Zusammenhang nach einem zweiten Aspekt
ferner auch eine Betätigungseinrichtung
wie eingangs angesprochen bereit, bei der erfindungsgemäß das erste
und das zweite Betätigungsglied über wenigstens
ein definiert relativ zum Stützglied
und wenigstens einem der Betätigungsglieder
verstellbares mechanisches Koppelglied derart in Kraftübertragungsverbindung
stehen oder bringbar sind, dass zumindest in bestimmten Betätigungszuständen der
Betätigungseinrichtung, insbesondere
in zumindest einem teilweisen Einrücken beider Reibungskupplungsanordnungen oder/und
einem beginnenden Einrücken
der einen und beginnenden Ausrücken
der anderen Reibungskupplunganordnung entsprechenden Betätigungszuständen der
Betätigungseinrichtung,
auf das erste Betätigungsglied
von Seiten der ersten Reibungskupplungsanordnung ausgeübte, in
einer Axialrichtung von der Ausrück-Axialrichtung
und der Einrück-Axialrichtung wirkende
Betätigungs-Gegenkräfte oder
Rückstellkräfte, einerseits,
und auf das zweite Betätigungsglied
von Seiten der zweiten Reibungskupplungsanordnung ausgeübte, in
einer Axialrichtung von der Ausrück-Axialrichtung
und der Einrück-Axialrichtung
wirkende Betätigungs-Gegenkräfte oder
Rückstellkräfte, anderseits,
von dem jeweiligen Betätigungsglied
aus gegenläufig
auf das Koppelglied wirken und so sich zumindest teilweise gegeneinander
kompensieren oder zumindest teilweise gegeneinander kompensierbar
sind. Es ergeben sich die angesprochenen Vorteile.
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Weiterbildend
wird als besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass eine auf wenigstes
ein Glied von dem Betätigungsglied
und dem Koppelglied direkt oder indirekt wirkende Kompensationsfederanardnung
vorgesehen ist, mittels der eine resultierende Kraft aus den gegenläufig wirkenden,
sich teilweise gegeneinander kompensierenden Betätigungs-Gegenkräften bzw.
Rückstellkräften zumindest
teilweise kompensierbar ist, um von einem Aktuator der Aktuatoranordnung
aufzubringende Haltekräfte
zum Halten eines momentanen Betätigungszustand
oder/und von dem Aktuator aufzubringende Stellkräfte zum Ändern des momentanen Betätigungszustand,
insbesondere zum Einrücken
der einen und Ausrücken
der anderen der Reibungskupplungsanordnungen, zu reduzieren. Hierdurch
lassen sich besonders große
Kostenvorteile erzielen, da bei entsprechender Auslegung der Kompensationsfederanordnung
in Bezug auf die wirkenden Betätigungs-Gegenkräfte bzw.
Rückstellkräfte, insbesondere bei
richtiger Auslegung in Bezug auf wirkende Federanordnungen (insbesondere
Membranfederanordnungen bzw. Lüftfederanordnungen)
der Reibungskupplungsanordnungen, zweckmäßig auch unter Berücksichtigung
des Kraft-Weg-Verlaufs der maßgebilichen
Federkennlinien, eine weitgehende Kompensation der wirkenden Kräfte erreicht
werden kann, so dass der Aktuator bzw. die Aktuatoranordnung nur
noch vergleichsweise geringe Stellkräfte aufbringen muss und dementsprechend
vergleichsweise leistungsschwach und dementsprechend kostengünstig sein
kann. Die Kompensation kann so weit gehen, dass der Aktuator bzw.
die Aktuatoranordnung über
ihren Verstellbereich bereichsweise in erster Linie nur noch Reibungskräfte überwinden
muss, wobei eine resultierende Gesamtkraft-Verstellweg- bzw. Gesamtkraft-Verstellwinkel-Kennlinie
so gewählt
sein kann, dass im Falle von Kupplungsanordnungen des NORMALERWEISE-OFFEN-Typs benötigte Anpresskräfte zum
Einkuppeln einer der Reibungskupplungsanordnungen im nennenswerten Ausmaß, ggf.
sogar vollständig,
auf Grundlage von von der Kompensationsfederanordnung ausgeübten Federkräften sowie
ggf. auf Grundlage von von der anderen Reibungskupplungsanordnung
her ausgeübten
Betätigungs-Gegenkräften bzw.
Rückstellkräften aufgebracht
werden.
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Es
wird vor allem an einen derartigen Eingriff des Statorglieds mit
wenigstens einem der Betätigungsglieder
und der Betätigungsglieder
miteinander über
das Koppelglied gedacht, das eine mittels eines/des Aktuators des
Aktuatoranordnung wenigstens einem von den Betätigungsgliedern und dem Koppelglied
erteilte Verstellbewegung relativ zum Statorglied gegenläufige Verstellbewegungen
der beiden Betätigungsglieder
relativ zum Statorglied zur Folge hat, wobei die Verstellbewegungen
eine Drehverstellung wenigstens eines Glieds von Koppelglied und
den Betätigungsgliedern
relativ zu dem stationären
Statorglied sowie eine axiale Verstellung des einen Betätigungsglieds
in der Ausrück-Axialrichtung und
des anderen Betätigungsglieds
in der Einrück-Axialrichtung
umfassen.
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Eine
besonders bevorzugte Realisierung der Betätigungseinrichtung zeichnet
sich dadurch aus, dass das Koppelglied ein sowohl gegenüber dem ersten
Betätigungsglied
als auch gegenüber
dem zweiten Betätigungsglied
gesondertes, relativ zu beiden Betätigungsgliedern und dem stationären Statorglied
verdrehbares Glied ist. Ferner wird daran gedacht, dass wenigstens
eines der Betätigungsglieder an
dem Statorglied gegenüber
diesem im Wesentlichen unverdrehbar axial geführt ist, vorzugsweise dass
beide der Betätigungsglieder
an dem Statorglied gegenüber
diesem im Wesentlichen unverdrehbar axial geführt sind.
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Eine
besonders zweckmäßig und
konstruktiv einfach realisierbare Betätigungseinrichtung nach der
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Betätigungsglieder
jeweils an dem Statorglied gegenüber
diesem im Wesentlichen unverdrehbar axial geführt sind, dass das Koppelglied
ein sowohl gegenüber
dem ersten Betätigungsglied
als auch gegenüber
dem zweiten Betätigungsglied
gesondertes, relativ zu dem stationären Statorglied verdrehbares Glied
ist und dass ein Ausgangglied eines/des Aktuators der Aktuatoranordnung
mit dem Koppelglied in Antriebsverbindung steht, um vermittels einer
dem Koppelglied relativ zum Statorglied erteilten Drehverstellung
relativ zu Statorglied die Betätigungsglieder in
Abhängigkeit
von der Drehrichtung des Koppelglieds und gewünschtenfalls in Abhängigkeit
von einem momentanen Drehwinkel relativ zum Statorglied die Betätigungsglieder
definiert axial innerhalb ihres jeweiligen axialen Verstellbereichs
relativ zum Statorglied zu verstellen. Weiterbildend wird vorgeschlagen,
dass durch Verdrehung des Koppelglieds vermittels des Aktuators
das eine Betätigungsglied
in der Ausrück-Axialrichtung
in eine einem ausgerückten
Zustand der zugeordneten Reibungskupplungsanordnung entsprechende
axiale Ausrück-Grenzstellung
seines axialen Verstellbereichs und das andere Betätigungsglied
in der Einrück-Axialrichtung
in eine einem eingerückten
Zustand der zugeordneten Reibungskupplungsanordnung entsprechende
axiale Einrück-Grenzstellung
seines axialen Verstellbereichs verstellbar ist. Die axialen Einrück-Grenzstellungen
können
zweckmäßig jeweils
einem von zwei einen Drehverstellbereich des Koppelglieds begrenzenden
Grenzwinkeln entsprechen.
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Das
Koppelglied kann vorteilhaft über
Einrichtung zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung
mit den Betätigungsgliedern
mechanisch gekoppelt sein. Es kommt durchaus aber auch in Betracht,
dass das Koppelglied Teil von unmittelbar zwischen den Betätigungsglieder wirkenden
Einrichtungen zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in ein Translationsbewegung
ist. Beispielsweise könnte
das Koppelglied als von einem der Betätigungsglieder radial vorstehender
Koppelstift ausgeführt
sein, der in eine Koppelkulisse des anderen Betätigungsglieds eingreift, wobei
die beispielsweise hülsenförmig ausgeführten und
koaxial eines innerhalb des anderen angeordneten Betätigungsglieder
gemäß einem
Verlauf der Kappelkulisse in Umfangsrichtung und in Radialrichtung
gegeneinander verdrehbar und gegeneinander axial verstellbar sind
und eines der Koppelglieder über
Einrichtungen zur. Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung
an dem axial feststehenden und gegen Verdrehung abgestützten Statorglied
verdrehbar und axial verstellbar geführt ist und an einem der Betätigungsglieder
Verstellkräfte
von dem Aktuator eingeleitet werden. Gegenüber einer solchen Ausführung ist
aber die vorstehend angesprochene mit einem gegenüber den
Betätigungsgliedern
gesonderten Koppelglied bevorzugt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt stellt die Erfindung eine Betätigungseinrichtung wie eingangs
angesprochen bereit, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass
die beiden Betätigungsglieder
jeweils an dem Statorglied gegenüber
diesem im Wesentlichen unverdrehbar axial geführt sind und dass ein sowohl
gegenüber
dem ersten Betätigungsglied
als auch gegenüber
dem zweiten Betätigungsglied
gesondertes, relativ zu dem stationären Statorglied verdrehbares
Antriebsglied vorgesehen ist, welches über eine dem ersten Betätigungsglied
zugeordnete erste Einrichtung zur Umsetzung einer Rotationsbewegung
in eine Translationsbewegung und eine dem zweiten Betätigungsglied
zugeordnete zweite Einrichtung zur Umsetzung einer Rotationsbewegung
in eine Translationsbewegung mit den Betätigungsgliedern in Antriebsverbindung
steht, derart, dass bei Verdrehung des Antriebsglieds in einer Drehrichtung
relativ zum Statorglied die Einrichtungen zur Umsetzung einer Rotationsbewegung
in eine Translationsbewegung, soweit sie in einer momentanen Drehstellung
des Antriebsglieds relativ zum Statorglied in Bezug auf das jeweilig
zugeordnete Betätigungglied
antriebswirksam sind, in entgegengesetzte Axialrichtungen auf die
beiden Betätigungsglieder wirken,
so dass durch Verdrehung des Antriebglieds das eine Betätigungsglied
in der Ausrück-Axialrichtung
in eine einem ausgerückten
Zustand der zugeordneten Reibungskupplungsanordnung entsprechende
axiale Ausrück-Grenzstellung
seines axialen Verstellbereichs und das andere Betätigungsglied
in der Einrück-Axialrichtung in
eine einem eingerückten Zustand
der zugeordneten Reibungskupplungsanordnung entsprechende axiale
Einrück-Grenzstellung seines
axialen Verstellbereichs verstellbar ist. Die axialen Einrück-Grenzstellungen
können
zweckmäßig jeweils
einem von zwei einen Drehverstellbereich des Koppelglieds begrenzenden
Grenzwinkeln entsprechen.
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Auf
Grundlage dieses Erfindungsvorschlags lassen sich ebenfalls die
angesprochenen Vereinfachungs- und Kostenvorteile erreichen. Insbesondere reicht
eine Aktuatoranordnung mit nur einem Aktuator aus, um beide Reibungskupplungsanordnungen zu
betätigen,
also einzurücken
bzw. auszurücken. Dabei
kann vorgesehen sein, dass die eine Reibungskupplungsanordnung erst
eingerückt
wird, wenn die andere Reibungskupplungsanordnung schon vollständig ausgerückt ist,
und umgekehrt. Es ist also nicht zwingend eine Bewegungsverkopplung der
beiden Betätigungsglieder
miteinander durch das Antriebsglied erforderlich. Durch entsprechende
Ausgestaltungen der Einrichtungen zur Umsetzung einer Rotationsbewegung
in eine Translationsbewegung etwa hinsichtlich eines Verlaufs von
Rampenführungen
in Umfangs- und
Axialrichtung ist es also ohne weiteres möglich, dass in einem Teilbereich
des Drehverstellbereichs eine Verdrehung des Antriebsglieds nur
zu einer Axialbewegung des einen Betätigungsglieds führt, das
andere Betätigungsglied
also in seiner momentanen Axialstellung verharrt, und in einem anderen
Teilbereich des Drehverstellbereichs eine Verdrehung des Antriebsglieds
nur zu einer Axialverstellung des anderen Betätigungsglieds führt, während das
zuerst angesprochene Betätigungsglied
in seiner momentanen Axialstellung verharrt. Eine Überschneidungsschaltung
ist im Falle einer solchen Auslegung nicht oder nur eingeschränkt möglich. Deswegen
ist die Ausführung
der Betätigungseinrichtung
mit zumindest teilweise in ihren axialen Verstellbereichen oder – besonders
zweckmäßig – mit über ihre
gesamten axialen Verstellbereiche bewegungsverkoppelten Betätigungsgliedern
besonders bevorzugt.
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Weiterbildend
wird vorgeschlagen, dass ein Ausgangglied eines Aktuators der Aktuatoranordnung
mit dem Koppelglied in Antriebsverbindung steht, um vermittels einer
dem Antriebsglied relativ zum Statorglied erteilten Drehverstellung
relativ zu Statorglied die Betätigungsglieder
in Abhängigkeit von
der Drehrichtung des Betätigungsglieds
und gewünschtenfalls
in Abhängigkeit
von einem momentanen Drehwinkel innerhalb des Verstellwinkelbereichs relativ
zum Statorglied die Betätigungsglieder
definiert axial innerhalb ihres jeweiligen axialen Verstellbereichs
relativ zum Statorglied zu verstellen, vorzugweise gegenläufig zu
verstellen.
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Auch
im Zusammenhang mit dem dritten Aspekt der Erfindung wird als besonders
bevorzugt vorgeschlagen, dass eine direkt oder indirekt auf die
Betätigungsglieder
oder/und das Antriebsglied wirkende Kompensationsfederanordnung
vorgesehen ist, mittels der auf das erste Betätigungsglied von Seiten der ersten
Reibungskupplungsanordnung ausgeübte,
in einer Axialrichtung von der Ausrück-Axialrichtung und der Einrück-Axialrichtung
wirkende Betätigungs-Gegenkräfte oder
Rückstellkräfte, einerseits, und
auf das zweite Betätigungsglied
von Seiten der zweiten Reibungskupplungsanordnung ausgeübte, in
einer Axialrichtung von der Ausrück-Axialrichtung und
der Einrück-Axialrichtung
wirkende Betätigungs-Gegenkräfte oder
Rückstellkräfte, anderseits, zumindest
teilweise kompensierbar sind, um von einem/dem Aktuator der Aktuatoranordnung
aufzubringende Haltekräfte
zum Halten eines momentanen Betätigungszustand
oder/und von dem Aktuator aufzubringende Stellkräfte zum Ändern des momentanen Betätigungszustand,
insbesondere zum Einrücken
der einen und Ausrücken
der anderen der Reibungskupplungsanordnungen, zu reduzieren. Es
ergeben sich deutliche Kostenvorteile, da der Aktuator bzw. die
Aktuatoranordnung leistungsschwächer
und dementsprechend kostengünstiger
ausgeführt
sein kann.
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Das
Antriebsglied kann ein die beiden Betätigungsglieder zumindest teilbereichsweise über deren
axialen Verstellbereich bewegungsverkoppelndes Koppelglied sein,
wie schon angesprochen. Dabei kann die Betätigungseinrichtung nach dem
dritten Aspekt entsprechend der Betätigungseinrichtung nach dem
ersten Aspekt oder/und entsprechend der Betätigungseinrichtung nach dem
zweiten Aspekt ausgeführt
sein, einschließlich
der oben angesprochenen Ausgestaltungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten.
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In
Bezug auf die Betätigungseinrichtung nach
allen drei Aspekten der Erfindung wird weiterbildend vorgeschlagen,
dass das Koppelglied die Betätigungsglieder
derart koppelt bzw. das Antriebsglied mit den Betätigungsglieder
derart in Antriebsverbindung steht, dass jeder Verstellstellung
bzw. Drehstellung des Koppelglieds bzw. Antriebsglieds eine definierte
Axialstellung des ersten Betätigungsglied
und eine definierte Axialstellung des zweiten Betätigungsglieds
zugeordnet ist. Dabei kann man besonders zweckmäßig vorsehen, dass jeder Verstellstellung
bzw. Drehstellung des Koppelglieds bzw. des Antriebsglieds genau
eine definierte Axialstellung des ersten Betätigungsglied und genau eine
definierte Axialstellung des zweiten Betätigungsglieds zugeordnet ist,
so dass jeder Axialstellung des ersten Betätigungsglieds eineindeutig
genau eine Axialstellung des zweiten Betätigungsglieds zugeordnet ist.
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Betreffend
die Ausgestaltungen mit der Kompensationsfederanordnung und dem
gegenüber
den Betätigungsgliedern
gesonderten verdrehbaren Antriebsglied bzw. Koppelglied kann eine
derartige Kompensation durch die Kompensationsfederanordnung vorgesehen
sein, dass eine auf das Koppelglied bzw. Antriebglied wirkende resultierende
Kraft aus den Betätigungs-Gegenkräften bzw.
Rückstellkräfte und
von der Kompensationsfederanordnung ausgeübten Kompensationskräften an
einer einem mittleren Drehwinkel innerhalb eines/des Drehverstellbereichs
des Koppelglieds bzw. Antriebsglieds entsprechenden Drehstellung,
vorzugsweise in einem einem mittleren Drehwinkelbereich innerhalb
des Drehverstellbereichs entsprechenden Drehstellungsbereich des
Koppelgliedes bzw. Antriebsglieds verschwindet oder nahezu verschwindet
und von diesem für
Drehstellungen entsprechend sich den Grenzwinkeln annähernden
Drehwinkeln betragsmäßig zunimmt
und zumindest für
größere Drehwinkel
jeweils im Drehsinne einer Annäherung
der Drehstellung des Koppelglieds bzw. Antriebsglieds an eine dem
Grenzwinkel entsprechende Drehstellung auf das Koppelglied bzw.
Antriebsglied wirkt. Es kann ein Übertotpunkt-Verlauf der resultierenden
Kraft über
den Drehwinkel des Koppelglieds bzw. Antriebsglieds realisiert sein,
wodurch das Ein- und Ausrücken
der beiden Reibungskupplungsanordnungen und das Halten einer jeweiligen
Reibungskupplungsanordnung in einem momentanen Einrückzustand
bzw. Ausrückzustand
unterstützt
sein kann, unter Entlastung des Aktuators bzw. der Aktuatoranordnung,
so dass diese weniger leistungsstark sein muss und überdies
keinen oder nur wenig Energie zur Kupplungsanordnungsbetätigung bzw.
zum Halten eines momentanen Kupplungsanordnungszustands benötigt, mit entsprechenden
Kostenvorteilen und einer hohen Betriebssicherheit.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Aktuatoranordnung genau einen Aktuator,
vorzugsweise genau einen elektromechanisschen Aktuator, aufweist.
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Zu
der Einrichtung bzw. den Einrichtungen zur Umsetzung einer Rotationsbewegung
in eine Translationsbewegung ist anzumerken, dass diese entweder
zur Umsetzung einer auftretenden Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung
oder zur Umsetzung einer auftretenden Rotationsbewegung in eine
Translationsbewegung eingesetzt sein können. Es kommt also durchaus
in Betracht, dass ein Aktuator einem Glied eine Translationsbewegung insbesondere
in axialer Richtung erteilt und über
eine solche Einrichtung ein weiteres Glied in Drehung, besonders
zweckmäßig in eine
kombinierte Dreh- und Translationsbewegung,
versetzt wird. Wenn vorstehend also von einer Einrichtung bzw. Einrichtungen zur
Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung gesprochen
ist, umfasst dieser Begriff auch die Umkehrung, nämlich die
Umsetzung einer Traslationsbewegung in eine Rotationsbewegung. Eine
solche Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung
bzw. umgekehrt einer Translationsbewegung in eine Rotationsbewegung
kann zweckmäßig auf
Grundlage einer Nocken-Nockenfolger-Kombination
(beispielsweise in der angesprochenen Art eines in eine Koppelkulisse
eingreifenden Koppelstifts oder ähnliches),
auf Grundlage einer Gewinde-Gegengewinde-Kombination oder auf Grundlage
einer Rollkörper-Rollkörperbahn
oder Wälzkörper-Wälzkörperbahnkombination (beispielsweise
in der Art von mit Kugel- oder
Rollenlagern zusammenwirkenden Rampenführungen) erfolgen.
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Zu
den beiden Betätigungsgliedern
und deren axialen Verstellbereiche ist anzumerken, dass diese einander
entsprechen oder – sich
dabei ggf. teilweise überlappend – gegeneinander
versetzt sein können.
Es ist so eine optimale Bauraumausnutzung durch die Reibungskupplungseinrichtung
und die Betätigungseinrichtung
innerhalb einer gegebenen Getriebeglocke möglich.
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Zur
Ankopplung des Aktuators an das Koppelglied bzw. Antriebsglied kann
dieses zweckmäßig ein
Zahnradsegment aufweisen, das beispielsweise an einem radial vorstehenden
Segment des Koppelglieds bzw. Antriebsglieds vorgesehen ist und
das mit einem Antriebsritzel oder einer Antriebsschnecke oder einem
Zahnradsegment des Aktuators kämmt. Verschiedene
alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten
der Ankopplung des Aktuators an dem Koppelglied bzw. Antriebsglied
oder allgemein einem der angesprochenen Glieder ergeben sich aus
dem eingangs in Bezug genommenen Stand der Technik.
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Die
Erfindung stellt ferner bereit eine Mehrfach-Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere Doppel-Reibungskupplungseinrichtung,
zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer
Antriebseinheit, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Elektromotor,
ggf. Hybridmotoranordnung, und einem Getriebe, mit einer einer ersten
Getriebeeingangswelle zugeordneten ersten Reibungskupplungsanordnung
und einer zweiten Getriebeeingangswelle zugeordneten zweiten Reibungskupplungsanordnung
und einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
nach einem oder mehreren der angesprochenen Aspekte der Erfindung,
gewünschtenfalls einschließlich den
verschiedenen Weiterbildungsmerkmalen. Die erste Reibungskupplungsanordnung
ist mittels des ersten Betätigungsglieds
der Betätigungseinrichtung
und die zweite Reibungskupplungsanordnung ist mittels des zweiten
Betätigungsglieds
der Betätigungseinrichtung
betätigbar.
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Betreffend
die Ausführung
der Reibungskupplungsanordnung wird vor allem daran gedacht, dass
wenigstens eine der Reibungskupplungsanordnungen, vorzugsweise beide
der Reibungskuplungsanordnungen, vom NORMALERWEISE-OFFEN-Kupplungstyps sind.
Man kann durchaus aber auch vorsehen, dass wenigstens eine der Reibungskupplungsanordnungen,
ggf. beide der Reibungskuplungsanordnungen, vom NORMALERWEISE-GESCHLOSSEN-Kupplungstyps
sind.
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Hinsichtlich
der in Frage gekommenen Konstruktion der Reibungskupplungsanordnungen
selbst bestehen keine Einschränkungen.
So kann wenigstens eine der Reibungskupplungsanordnungen, können vorzugsweise
beide der Reibungskupplungsanordnungen vom nasslaufenden Lamellenkupplungstyp
sein. Ferner kann wenigstens eine der Reibungskupplungsanordnungen,
können
vorzugsweise beide der Reibungskuplungsanordnungenen vom trockenlaufenden
Reibscheibentyp sein. Es kann sich um gezogene oder um gedrückte Kupplungsanordnungen
handeln.
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Die
Erfindung stellt ferner bereit einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang,
mit einer zwischen wenigstens einer Antriebseinheit und wenigstens
einem Getriebe wirksamen Reibungskupplungseinrichtung, umfassend
eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung
und einer eine Aktuatoranordnung der Betätigungseinrichtung und eine
Aktuatoranordnung des Getriebes ansteuernden Steuereinheit, die
dafür ausgelegt
oder programmiert ist, durch entsprechende Ansteuerung der Aktuatoranordnungen
aufeinander abgestimmt einerseits Getriebegänge in Zuordnung zu den Getriebeeingangswellen
einzulegen und auszulegen und andererseits die Reibungskupplungsanordnungen
in Zuordnung zu den Getriebeeingangswellen einzurücken und
auszurücken.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dafür ausgelegt
oder programmiert ist, einen Zustand eines unterbrochenen Momentenflusses
zwischen der Antriebseinheit und einer Ausgangswelle des Getriebes
durch Ausrücken
einer der Reibungskupplungsanordnugen und Auslegen eines in Zuordnung
zu der der anderen der Reibungskupplungsanordnungen zugeordneten
Getriebeeingangswelle eingelegten Getriebegangs herzustellen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
mit zwei unverdrehbar axial. an einem Statorglied geführten Betätigungsgliedern
und einem relativ zu diesen verdrehbaren Koppelglied, das von einem
zugeordneten elektromotorischen Aktuator drehantreibbar ist und
als Antriebsglied auf die beiden Betätigungsglieder zur Erteilung
einer axialen Verstellbewegung in Einrück-Axialrichtung bzw. Ausrück-Axialrichtung
wirkt.
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2 zeigt
die Betätigungseinrichtung
der 1 in einem anderen Betätigungszustand.
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3 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Betätigungseinrichtung der 1 und 2.
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4 zeigt
die Betätigungseinrichtung
im Betätigungszustand gemäß 1 in
einer Schnittansicht.
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5 zeigt
die Betätigungseinrichtung
im Betätigungszustand
gemäß 2 in
einer Schnittansicht.
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6 zeigt
eine das Statorglied, eine Aufnahme für den elektromotorischen Aktuator
und zwei Anlenkpunkte für
Kompensationsfedern aufweisende Grundplatte.
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7 zeigt
das mit den Betätigungsgliedern über Rampenführungen
zusammenwirkende Antriebsglied oder Koppelglied, welches Anlenkpunkte für zwei Kompensationsfedern
und an einem radial vorstehenden Armabschnitt ein Zahnradsegment
zur Ankopplung an einem Antriebsritzel des elektromotorischen Aktuators
aufweist.
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8 zeigt
ein radial inneres der beiden Betätigungsglieder.
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9 zeigt
ein radial äußeres der
beiden Betätigungsglieder.
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10 zeigt
exemplarisch einen typischen Verlauf einer Rückstell-Federkraft einer mit Hebelfederzungen
ausgeführten
Membranfederanordnung einer Reibungskupplung des NORMALERWEISE-OFFEN-Typs.
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11 zeigt
exemplarisch das resultierende Drehmoment aus an dem Koppelglied
oder Antriebsglied wirkenden Drehmomenten aufgrund der Rückstell-Federkräfte einer
ersten und einer zweiten Reibungskupplungsanordnung einer der Betätigungseinrichtung
zugeordneten Doppel-Reibungskupplungseinrichtung,
das resultierende Drehmoment einer zwei Kompensationsfedern aufweisenden,
an dem Koppelglied bzw. Antriebsglied wirkenden Kompensationsfederanordnung
und das hieraus insgesamt resultierende, auf das Koppelglied bzw.
Antriebsglied wirkende Drehmoment.
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12 zeigt
beispielhaft über
die beiden Reibungskupplungsanordnungen der Reibungskupplungseinrichtung übertragbare
Momentbeiträge und
das insgesamt über
die Reibungskupplungsanordnung übertragbare
Moment skaliert auf eine Antriebskraft bei einer Überschneidungsschaltung.
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Im
Folgenden werden Doppelkupplungen für Doppelkupplungs-Lastschaltgetriebe
hinsichtlich ihres grundsätzlichen
Funktionsprinzips und in Frage kommenden konstruktiven Aufbaus als
bekannt vorausgesetzt, ebenso wie das Grundprinzip einer mechanischen
Betätigung
der beiden Reibungskupplungsanordnungen einer solchen Doppelkupplungseinrichtung
durch zwei vermittels eine Aktuatoranordnung axial relativ zu einem
Statorglied (ggf. zutreffend auch als Stützglied bezeichenbar) axial
verstellbare Betätigungsglieder
einer zugehörigen
Betätigungseinrichtung,
die in der Regel zwischen der eigentlichen Doppelkupplung und dem
Getriebe angeordnet ist, üblicherweise
zusammen mit der. Doppelkupplung in einer Gehäuseglocke des Getriebes. Typischerweise
erstrecken sich zwei radial geschachtelte Getriebeeingangswellen
des Getriebes durch die Betätigungsglieder,
zur Ankopplung an einer Ausgangsseite einer jeweils zugeordneten
Reibungskupplungsanordnung, wobei die gemeinsame Eingangsseite der
beiden Reibungskuplungsanordnungen an einer Ausgangswelle einer
Antriebseinheit des Antriebsstrangs, beispielsweise eines Verbrennungsmotors
oder allgemein einer Brennkraftmaschine oder auch eines Elektromotors
angekoppelt oder ankoppelbar ist, beispielsweise über eine
Flexplatte oder eine Torsionsdämpfereinrichtung,
beispielsweise Zwei-Massen-Schwungrad. Es wird hierzu auf einschlägige Lösungen des
Stands der Technik verwiesen, wie in den Druckschriften
DE 102 38 118 A1 ,
DE 103 01 405 A1 ,
EP 1 400 716 A1 und
DE 10 2004 001 569
A1 offenbart, deren Offenbarung durch Bezugnahme in den
Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Die
dort gezeigten Doppelkupplungskonstruktionen können ohne weiteres in Kombination
mit einer hinsichtlich der Dimensionen und räumlichen Verhältnisse
angepassten Betätigungseinrichtung
nach der Erfindung eingesetzt werden, speziell auch mit einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung,
die dem grundsätzlichen Aufbau
des im Folgenden erläuterten
Ausführungsbeispiels
entspricht.
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Die
Betätigungseinrichtung 10 des
Ausführungsbeispiels
der 1 bis 9, kurz treffend auch als Doppelkupplungsaktuator
bezeichenbar, ist dafür
konzipiert, die beiden NORMALERWEISE-OFFEN-Kupplungsanordnungen („normally open"-Kupplungsanordnungen,
kurz Kupplungen) einer Doppelkupplungseinrichtung (im Folgenden
auch einfach nur als Doppelkupplung bezeichnet) mit geringem mechanischen
Aufwand über
nur einen Elektromotor, also nur einen elektromotorischen Aktuator, zu
betätigen.
Um die vom Elektromotor aufzubringende elektrische Energie möglichst
gering zu halten, ist eine von zwei Kompensationsfedern gebildete Kompensationsfederanordnung
vorgesehen.
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Eine
getriebeseitig, an einer Stirnseite des Getriebes, zu montierende
Grundplatte 12 weist ein hier auch als Statorglied bezeichnetes
Führungsrohr 14 auf,
durch welches sich die Getriebeeingangswellen (eine der einen Kupplungsanordnung
(Reibungskupplung) der Doppelkupplung zugeordnete Hohlwelle und
eine sich durch die Hohlwelle erstreckende, der anderen Kupplungsanordnung
(Reibungskupplung) der Doppelkupplung zugeordnete weitere Welle)
erstrecken. Zur getriebeseitigen Befestigung weist die Grundplatte 12 (vgl.
insbesondere 6) mehrere Befestigungsöffnungen 16 auf.
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An
dem Statorglied oder Führungsrohr 14 sind
an dessen Außenumfang
zwei jeweils einer der beiden Reibungskupplungsanordnungen zugeordnete
Betätigungsglieder 18 und 20 axial
verschieblich und gegenüber
dem Statorglied im Wesentlichen unverdrehbar geführt, nämlich ein unmittelbar außen am Führungsrohr
geführtes
inneres Betätigungsglied 18 und
ein unmittelbar außen
am inneren Betätigungsglied 18 und
damit mittelbar am Führungsrohr 14 geführtes äußeres Betätigungsglied 20.
Das innere Betätigungsglied 18 und
das Führungsrohr 14 sind mit
zueinander komplementären
Nuten und Nuteingriffsstegen ausgeführt, so dass Nuteneingriffsstege 22 des
inneren Betätigungsglieds 18 in
Nuten 24 des Führungsrohrs
und Nuteneingriffsstege 26 des Führungsrohrs in Nuten 28 des
inneren Betätigungsglieds 18 eingreifen
und so das innere Betätigungsglied 18 gegen
ein Verdrehen relativ zum Führungsrohr 14 sichern.
Die Nuteneingriffsstege 22 des inneren Betätigungsglieds 18 stellen
sich am Außenumfang
des inneren Betätigungsglieds 18 als
Nuten 30 dar, in die von einem Hülsenabschnitt des äußeren Betätigungsglieds 20 nach
radial innen vorstehende Eingriffszungen 32 mit einem jeweils
sich axial erstreckenden Führungsabschnitt 34 eingreifen
und so das äußere Betätigungsglied 20 gegen
ein Verdrehen relativ zum inneren Betätigungsglied 18 und
damit zum Statorglied 14 sichern.
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An
einem getriebefernen Endringabschnitt 36 bzw. 38 sind
die beiden Betätigungsglieder
jeweils mit einem Einrücklager 40 bzw.
Einrücklager 42 (vgl. 8 und 9 in
Verbindung mit 3 bis 5) versehen,
mit dem die Betätigungsglieder
zum Einrücken
auf eine jeweilige Eingangsseite der zugeordneten Reibungskupplungsanordnung,
beispielsweise Federzungen einer jeweiligen Membranfeder oder Membranfederanordnung,
wirken, um Einrückkräfte in die
Reibungskupplung einzuleiten bzw. einen momentanen teilweisen oder vollständigen Einrückzustand
zu halten, je nach der momentanen axialen Schiebestellung des inneren
bzw. äußeren Betätigungsglieds.
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Die
beiden Einrücklager 40 und 42 werden bei
der Betätigung
der jeweils zugeordneten Reibungskupplungsanordnung nur auf Druck
belastet, entsprechend der Realisierung der hier angenommenen Reibungskupplungen
der Doppelkupplung als gedrückte
Kupplungen. In entsprechender Weise könnten die Betätigungsglieder
auch zur Betätigung von
als gedrückte
Kupplungen ausgeführten
Kupplungsanordnungen des NORMALERWEISE-GESCHLOSSEN-Typs dienen.
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Auf
der Grundplatte 12 und speziell an einem Führungsringabschnitt 44 der
Grundplatte ist vermittels eines Dreh- und Axiallagers 45 (ggf.
Kugel- oder Wälzkörperlager)
ein Koppelglied oder Antriebsglied 46 verdrehbar geführt, und
zwar mit einem Ringabschnitt 48, an den sich in axialer
Richtung ein Hülsenabschnitt 50 anschließt, der
an einem getriebefernen Rand Führungsrampen 52 für Kugel-
oder Rollenlager 54 und 56 des inneren Betätigungsglieds 18 bzw. des äußeren Betätigungsglieds 20 bildet.
Die Führungsrampen
oder Rampenführungen 52 (auch
als Einrückrampen 52 bezeichenbar)
weisen einen definiert gewählten
Verlauf in axialer Richtung und Umfangsrichtung entsprechend einer
gewünschten
axialen Steigung über
den Umfangswinkel auf, um eine Verdrehung des Koppelglieds bzw.
Antriebsglieds 46 relativ zum Statorglied 14 in
eine entsprechende Axialbewegung des inneren und äußeren Betätigungsglieds
umzusetzen. Im Ausführungsbeispiel
sind Lagerrollen 54 und 56 gezeigt, die auf einem
jeweiligen Lagerstift 58 bzw. 60 des Betätigungsglieds 18 bzw. des
Betätigungsglieds 20 drehbar
gelagert sind und ein jeweiliges Rollenlager bilden. Allgemein können beliebige
Drehlager, beispielsweise Kugellager, Wälzkörperlager und dergleichen,
vorgesehen sein. Die Rollen 56 rollen bei Verdrehung des
Koppelglieds bzw. Antriebsglieds 46 auf den Führungsrampen 52 ab und
erteilen entsprechend deren Steigung dem jeweiligen Betätigungsglied
eine Verschiebebewegung vom Getriebe weg zum Einrücken bzw.
weiteren Einrücken
der zugeordneten Kupplungsanordnung bzw. erlauben dem jeweiligen
Betätigungsglied
eine Rückverschiebung
in Richtung zum Getriebe aufgrund von von der jeweiligen Reibungskupplung
her auf das Betätigungsglied
wirkenden Druckkräfte
entsprechend einem Ausrücken
bzw. weiteren Ausrücken
der jeweiligen Kupplungsanordnung.
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Das
innere Betätigungsglied 18 und
das äußere Betätigungsglied 20 bilden
zusammen mit jeweils drei auf den Einrückrampen der Rampenführungen
abrollenden Rollenlagern 54 bzw. 56 und den Einrücklagern 40 bzw. 42 jeweils
ein inneres bzw. äußeres Einrückmodul.
Wird das Antriebsglied über den
Elektromotor um das Führungsrohr
der Grundplatte verdreht, so rollen die Lager der Einrückmodule
auf den Einrückrampen 52 ab
und bewegen diese aufgrund der Sicherung gegen ein Verdrehen an
dem Führungsrohr 14 in
axialer Richtung in Richtung hin zur Doppelkupplung bzw. ermöglichen
eine Rückbewegung
hin zum Getriebe, wie erläutert.
Die Einrückrampen
können
eine im Prinzip beliebige Kontur aufweisen, beispielsweise in Polygonform
entsprechend einem eine gewünschte
Axialsteigung über
den Drehwinkel definierenden Polygonzug oder einer sonstigen Kurvenform.
Hierdurch kann der Drehmomentübergang
zwischen den beiden Kupplungsanordnungen dem jeweiligen Fahrzeug
angepasst werden bzw. eine gewünschte
Kupplungscharakteristik erhalten werden.
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Das
Antriebsglied 46 ist mit einem von dem den Hülsenabschnitt 50 und
die Rampenführungen 52 aufweisenden
Zentralabschnitt 62 radial vorstehenden Armabschnitt 64 ausgeführt, aus
dem in einem mittleren Bereich ein Endanschlag 66 herausgearbeitet
ist, der in Richtung zum Getriebe axial vorsteht und mit Gegen-Endanschlägen 68 der
Grundplatte 12 zusammenwirkt und einen Drehwinkelbereich
des Antriebsglieds relativ zur Grundplatte begrenzt. Der Endanschlag 66 kann
auf die gleiche Art und Weise aus dem Armabschnitt 64 herausgearbeitet
sein wie dies für
die aus der Grundplatte herausgearbeiteten Gegen-Endanschläge 68 in 6 gezeigt
ist.
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An
einem radial äußeren Endabschnitt
des Armabschnitts 64 ist das Antriebsglied 46 mit
einem darin eingearbeiteten oder – vorzugsweise – daran angebrachten
Zahnradsegment 70 ausgeführt, welches mit einem Antriebsritzel 72 eines
elektromotorischen Aktuators oder Elektromotors 74 kämmt. Der Elektromotor 74 ist
mit Befestigungslaschen 76 der Grundplatte 12 verschraubt,
um den mit einem Ringbund 78 in einer Aufnahmeöffnung 80 der
Grundplatte 12 aufgenommenen Elektromotor 74 an
der Grundplatte zu fixieren.
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Durch
entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 74 kann das
Antriebsglied 46 in seinem durch die Endanschläge definierten
Drehverstellbereich beliebig hin und her gedreht werden werden.
Die 1 und 4 zeigen eine Drehstellung des
Antriebsglieds entsprechend dem einen Grenzwinkel des Drehverstellbereichs
und die 2 und 5 zeigen
eine Drehstellung des Antriebsglieds entsprechend dem anderen Grenzwinkel
des Drehverstellbereichs. Gemäß 1 und 4 ist das
innere Betätigungsglied 18 in
seiner getriebefernsten Endstellung, die einem vollständig eingerückten Zustand
der zugeordeten Reibungskupplungsanordnung entspricht, wohingegen
das äußere Betätigungsglied 20 in
seiner getriebenächstens
Axialstellung ist, in der die zugeordnete Reibungskupplungsanordnung
vollständig
bzw. maximal ausgerückt
ist. Im Zustand gemäß 2 und 5 ist
umgekehrt das äußere Betätigungsglied 20 in
seiner getriebefernsten Axialstellung, entsprechend einem vollständigen oder
maximal eingerückten
Zustand der zugeordneten Reibungskupplung, und das innere Betätigungsglied 18 ist
in seiner getriebenächsten Endstellung,
entsprechend einem vollständig
oder maximal ausgerückten
Zustand der zugeordneten Reibungskupplung.
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Jede
Drehbewegung des Antriebsglieds in der einen oder anderen Richtung
führt in
Zusammenwirken mit den auf die Betätigungsglieder in Richtung zum
Getriebe drückenden
Eingangsseiten der beiden Reibungskupplungsanordnungen, die insoweit einen
ständigen
Führungseingriff
zwischen den Rollenlagern 54 und 56 und den Führungsrampen 52 aufrecht
erhalten, zu gegenläufigen
Axialbewegungen der beiden Betätigungsglieder,
wie dies für
eine Überschneidungsschaltung
im Zusammenwirken mit dem zugehörigen
Doppelkupplungsgetriebe erforderlich ist, also zu einem aufeinander
abgestimmten Ausrücken
der einen Reibungskupplung und Einrücken der anderen Reibungskupplungsanordnung
zur Verlagerung des Antriebsmoments von der Antriebseinheit von
der einen Getrebeeingangswelle zur anderen Getriebeeingangswelle,
auf denen jeweils ein Getriebegang, in der Regel benachbarte Getriebegänge, eingelegt
ist. Jeder Axialstellung des einen Betätigungsglieds ist eineindeutig
eine Axialstellung des anderen Betätigungsglieds zugeordnet, so
dass durch Ansteuerung des Antriebsmotors 74 neben der Betätigungsrichtung
nur die Geschwindigkeit des Einrückens
der einen Reibungskupplungsanordnung und des hierzu synchronen Ausrücken der
anderen Reibungskupplungsanordnung wählbar ist. Einen Kupplungszustand
der Doppelkupplung, in dem beide Reibungskupplungen vollständig oder
maximal ausgerückt
sind, gibt es nicht. Ein solcher Kupplungszustand ist durch eine
oder mehrere Kombinationszustände
der Reibungskupplungseinrichtung und des Getriebes ersetzt, in denen
die eine Reibungskupplungsanordnung vollständig oder maximal ausgerückt ist
und in Zuordnung zu der der anderen Reibungskupplungsanordnung zugeordneten
Getriebeeingangswelle kein Getriebegang eingelegt ist. Zur Unterbrechung
des Kraftflusses von der Antriebseinheit zu den angetriebenen Rädern des
Kraftfahrzeugs ist also in Zuordnung zu der momentan kein Antriebsmoment
empfangenen Getriebeeingangswelle der momentan eingelegte Gang auszulegen und
dann die momentan das Antriebsmoment zur anderen Getriebeeingangswelle übertragende
Reibungskupplungsanordnung auszurücken. Dieses Ausrücken bedingt
zwar ein Einrücken
der anderen Reibungskupplungsanordnung, auf der dieser zugeordneten
Getriebeeingangswelle ist dann aber kein Getriebegang eingelegt,
so dass ausgehend vom Zustand der Momentenübertragung zu den Antriebsrädern diese
Momentenübertragung
dann unterbrochen wird, wie dies auch bei herkömmlichen Einfachkupplungen
erfolgt.
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Ein
wichtiger Gesichtspunkt der Bewegungsverkopplung der beiden Betätigungsglieder 18 und 20 über die
Rampen 52 des Antriebsglieds 46, das aus diesem
Grund zugreffend auch als Koppelglied 46 zu bezeichnen
ist, ist, dass sich die auf die beiden Betätigungsglieder wirkenden Gegenkräfte bzw. Rückstellkräfte von
Seiten der jeweils zugeordneten Reibungskupplungsanordnung, insbesondere
Kupplungshebelfeder-Gegenkräfte,
zu einem gewissen Grad gegenseitig kompensieren, so dass der Antriebsmotor 74 entsprechend
geringere Verstellkräfte bzw.
Haltekräfte
ausüben
muss, um die Kupplungszustände
gegenläufig
zu ändern,
insbesondere die Überschneidungsschaltung
durchzuführen,
bzw. die momentanen Kupplungszustände der beiden Reibungskupplungsanordnungen
zu halten. Das in Abhängigkeit
von der momentanen Drehstellung des Antriebsglieds 46 resultierende
Drehmoment auf das Antriebsglied 46, das auf den auf die
beiden Betätigungsglieder
wirkenden Axialkräften
beruht, die durch die Rollenlager 54 und 56 und
die Führungsrampen 52 in
das auf das Antriebsglied 46 wirkende resultierende Drehmoment
umgesetzt werden, wird durch zwei Kompensationsfedern 80 und 82 weiter reduziert
bzw. kompensiert.
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Die
Kompensationsfedern sind als Druckfedern ausgeführt und wirken zwischen der
Grundplatte 12 und dem Antriebsglied 46. Die Druckfedern
sind jeweils auf einer auch als Knicksicherung dienenden Federführung geführt, gebildet
von einem an einer jeweiligen Anlenkung 84 der Grundplatte
schwenkbar angelenkten Führungsstift 88 und
einem den Führungsstift 88 aufnehmenden
Führungsrohr 90,
das an einer jeweiligen Anlenkung 86 des Antriebsglieds schwenkbar
angelenkt ist. Die Drehfedern werden so in einen sich linear zwischen
den beiden Anlenkungen erstreckenden Zustand gehalten.
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Die
beiden Anlenkungen 84 sind an diametral von einem das Führungsrohr 14 aufweisenden Zentralabschnitt
der Grundplatte 12 sich nach radial außen erstreckenden Armabschnitten 92 angeordnet,
zu denen sich bezogen auf jeweilige Mittellinien orthogonal ein
weiterer Armabschnitt 94 nach radial außen erstreckt, der die Motoraufnahme 80 aufweist. In ähnlicher
Weise erstrecken sich kurze Armabschnitte 98 bezogen auf
jeweilige Mittellinien orthogonal zum das Zahnradsegment 70 aufweisenden
Armausschnitt 64 des Antriebsglieds 46 zur Bereitstellung
der Anlenkungen 86.
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Die
beiden Kompensationsfedern sind einander diametral gegenüberliegend
angeordnet, um die resultierenden Lagerkräfte auf das Führungsrohr 14 der
Grundplatte 12 möglichst
gering zu halten. Zwar entspannen sich die Druckfedern 80 und 82 in einem
gewissen Ausmaß bei
Verdrehung des Antriebsglieds 46 aus einer Mittelstellung
zwischen den beiden Grenzwinkelstellungen, in der die Anlenkzapfen 84 und 86 minimalen
Abstand haben und dementsprechend die Druckfedern 80 und 82 maximal gestaucht
sind. Die in der Mittelstellung von den beiden Druckfedern auf das
Antriebsglied 46 ausgeübten
Druckkräfte
sind aber exakt entgegengesetzt gerichtet und kompensieren sich
deswegen zu Null. Bei einer Verdrehung des Antriebsglieds aus dieser
Mittelstellung verlängert
sich eine wirksame Hebelarmlänge
kontinuierlich, ausgehend von einer verschwindenden Hebelarmlänge in der
Mittelstellung, so dass beide Druckfedern ein in gleicher Drehrichtung
gerichtetes und mit der Verdrehung des Antriebsglieds 46 aus
der Mittelstellung streng monoton ansteigendes, vorzugsweise zumindest
näherungsweise
linear mit dem Drehwinkel zunehmendes Drehmoment auf das Antriebsglied 46 auszuüben, um
das resultierende Drehmoment aufgrund der von Seiten der Kupplungen
eingeleiteten Kräfte
teilweise bzw. weitgehend zu kompensieren. Diese Kompensation wird weiter
unten anhand der 10 und 11 exemplarisch
weiter erläutert.
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Durch
die gegenseitige Kompensation der Kräfte von Seiten der beiden Kupplungsanordnungen einerseits
und die zusätzliche
Kompensation vermittels der Kompensationsfedern wird erreicht, dass
der Elektromotor 74 zum Halten eines momentanen Betätigungszustands
der Betätigungseinrichtung 10 bzw.
eines momentanen Kupplungszustands der Doppelkupplung nur geringe
Haltekräfte
oder sogar gar keine Haltekräfte
auf das Antriebsglied 46 ausüben muss und das zur Änderung
des momentanen Kupplungszustands, also zum Einrücken bzw. weiteren Einrücken der
einen Kupplungsanordnung und Ausrücken bzw. weiteren Ausrücken der
anderen Kupplungsanordnung nur ein vergleichsweise geringes Antriebsmoment
vom Elektromotor auf das Antriebsglied 46 ausgeübt werden
muss, unter Umständen
sogar nur ein vor altem zur Überwindung
von reibungsbedingten Gegenkräften
gegen eine Verstellung der angesprochenen Komponenten dienendes Antriebsmoment.
Die Auslegung der Druckfedern 80 und 82 und deren
Anordnung relativ zum Antriebsglied 46 einerseits und der
Grundplatte 12 andererseits ist derart, dass das Antriebsglied 46 auch
ohne Haltekräfte
von Seiten des Elektromotors 74 in den beiden Endanschlagspositionen,
also den den Grenzwinkeln des Drehverstellbereichs entsprechenden
Drehstellungen, verharrt, so dass zum Halten eines momentanen vollständigen bzw.
maximalen Einrückzustands
einer der beiden Reibungskupplungsanordnungen der Elektromotor 74 nicht
bestromt werden muss. Die von den Kompensationsfedern 80 und 82 auf
das Antriebsglied 46 ausgeübten Kräfte reichen also in Verbindung
mit wirksamen Reibungskräften
und Gegenkräften
des Elektromotors 74 im stromlosen Zustand gegen ein Verdrehen
des Antriebsritzels 72 aus, die von der eingerückten Kupplungsanordnung
her eingeleiteten Rückstellkräfte aufzunehmen.
Da der Elektromotor also nur zum Umkuppeln zwischen den beiden Reibungskupplungsanordnungen
benötigt
wird bzw. zum Auskuppeln für eine
Unterbrechung des Kraftflusses zu den angetriebenen Rädern des
Kraftfahrzeugs, wird knappe elektrische Energie gespart und zu einem
sparsamen Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs insgesamt merklich
beigetragen.
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Zu
der Konstruktion der Betätigungseinrichtung
ist noch Folgendes nachzutragen. Das zentrale Führungsrohr 14, welches
die beiden Getriebeeingangswellen umschließt, kann im Falle einer nasslaufenden
Doppelkupplung dazu dienen, Kühlöl zu den
beiden Kupplungsanordnungen, insbesondere Lamellen-Kupplungsanordnungen,
zu fördern.
Für eine
getriebeseitige Lagerung bzw. Abstützung der zugeordneten Doppelkupplung
mittels eines etwa einen Nassraum der Doppelkupplung abschließenden Kupplungsdeckels
in axialer oder/und radialer Richtung kann eine optional am Antriebsglied 46 angebrachte
Stützhülse 96 vorgesehen
sein, die über
ein Drehlager in axialer bzw. radialer Richtung wirkende Kräfte aufnimmt
und so für
eine entsprechende Abstützung,
ggf. Zentrierung, der Doppelkupplung sorgen kann. Im Falle der hier
angesprochenen nasslaufenden Doppelkupplung kann die Stützhülse 96 insoweit
auch eine wichtige Funktion hinsichtlich des Abschließens des
Nassraums der Doppelkupplung nach außen, insbesondere hin zum übrigen Innenraum
einer Getriebegehäuseglocke, übernehmen.
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Anhand
der 10 und 11 soll
nun die gegenseitige Kompensation der von den Reibungskupplungen
her in die Betätigungseinrichtung
eingeleiteten Kräfte
und der Druckkräfte
der Kompensationsfedern andererseits erläutert werden. 10 zeigt
eine typische Federkraftkennlinie über den Einrückweg für eine übliche Membranfeder
oder Membranfederanordnung, bei der die betreffende Reibungskupplung
durch Betätigung
von radial nach innen vorstehenden Federzungen eingerückt wird.
Die dem Einrücken
entgegenwirkende Rückstellkraft steigt über den
Einrückweg
progressiv an.
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In 11 zeigt
die mit H gekennzeichnete Kurve das aufgrund der Hebelfederkräfte auf
das Antriebsglied 46 resultierende Drehmoment in Abhängigkeit
vom Drehwinkel des Antriebsglieds in beide Drehrichtungen, ausgehend
von einer einem Drehwinkel von 0° entsprechenden
Mittelstellung hin zu einem maximalen Drehwinkel von 25° entsprechend einem
maximalen Einrücken
einer jeweiligen der beiden Reibungskupplungsanordnungen. Die Steigung der
Einrückrampen 52 in
axialer Richtung über
den Umfang ist derart gewählt,
dass zusammen mit der gegenseitigen Kompensation der Hebelfederkräfte aufgrund
der Bewegungsverkopplung der beiden Betätigungsglieder eine näherungsweise
lineare Abhängigkeit
des resultierenden Drehmoments auf das Antriebsglied über den
Drehwinkel erhalten wird. Das aus den von den Kompensationsfedern 80 und 82 auf das
Antriebsglied 46 ausgeübten
Kräfte
resultierende Drehmoment auf das Antriebsglied ist in 11 mit
K bezeichnet. Das insgesamt aufgrund der von den von Seiten der
Reibungskupplungsanordnungen und den Kompensationsfedern stammenden
Kräften
resultierende Drehmoment ist mit R bezeichnet. Dieses resultierende
Drehmoment R verschwindet in der mittleren Drehstellung (Drehwinkel
0°), bleibt
bei einer Verdrehung im Drehwinkelbereich zwischen 0 und 5° bzw. zwischen
0 und –5° nahezu bei
0, mit einer leichten Tendenz ins Negative zwischen 0 und 5° und einer
leichten Tendenz ins Positive zwischen 0 und –5°, und steigt dann beginnend
von 5° hin
zu größeren positiven
Drehwinkeln ins Positive an bzw. steigt von –5° hin zu betragsmäßig größeren negativen Drehwinkeln
betragsmäßig ins
Negative an, um etwa bei 18 bzw. –18° ein betragsmäßiges Maximum
zu erreichen und dann hin zu betragsmäßig größeren Drehwinkeln geringfügig wieder
abzufallen. Das bei den Drehwinkeln von 25° und –25° verbleibende resultierende Drehmoment
reicht zumindest in Verbindung mit wirksamen Reibungskräften aus,
den maximal eingerückten
Zustand der jeweils zugeordneten Reibungskupplungsanordnung zu halten,
ohne dass der Elektromotor bestromt werden muss. Zwischen 0 und
5° bzw.
0 und –5° wirkt das
resultierende Drehmoment auf das Antriebsglied zurück in Richtung
zur Mittelstellung von 0°,
wohingegen das resultierende Drehmoment zwischen 5 und 25° in Richtung
zum maximalen Drehwinkel von 25° und
das resultierende Drehmoment zwischen –5° und –25° in Richtung zum maximalen Drehwinkel
von –25° wirkt. Es
ist insoweit eine Über-Totpunkt-Konfiguration
realisiert.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass das tatsächlich vom Elektromotor aufzubringende
Antriebsmoment im Bereich zwischen –5 und 5° vom für die Überwindung der Reibung benötigten Drehmoment maßgeblich
bestimmt ist.
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12 zeigt
als Beispiel einen durch entsprechenden Verlauf der Einrückrampen 52 erreichbares
Verhalten des insgesamt über
die Doppelkupplung übertragbaren
Antriebsmoments in Abhängigkeit
vom Drehwinkel – des
Antriebsglieds und damit den hierdurch bestimmten Einrück- und
Ausrückzuständen der
beiden Reibungskupplungsanordnungen. In 12 ist
das von beiden Reibungskupplungsanordnungen der Doppelkupplung insgesamt übertragende
Antriebsmoment mit DK bezeichnet und die Beiträge der beiden Reibungskupplungsanordnungen
jeweils einzeln sind mit K1 und K2 bezeichnet. Das Antriebsmoment
ist jeweils skaliert auf die an den Antriebsrädern wirksame Kraft über dem Drehwinkel
des Antriebsglieds angegeben. 12 zeigt
exemplarisch, dass durch entsprechende Wahl des axialen Anstiegs
der Einrückrampen 52 der
Verlauf des resultierenden Antriebsmoments DK im Detail eingestellt
werden kann. Hier ist speziell eine Überhöhung des resultierenden Drehmoments
DK am mittleren Drehwinkel 0° realisiert,
um während der Überschneidungsschaltung
möglichst
viel Antriebsmoment zu den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs zu übertragen.
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Es
sollte der Vollständigkeit
halber darauf hingewiesen werden, dass auch ein solcher Verlauf der
Einrückrampen 52 möglich ist,
dass zuerst beginnend von einem vollständig oder maximal eingerückten Zustand
der einen Reibungskupplungsanordnung bei einer Verdrehung des Antriebsglieds
von der einen zur anderen Grenzdrehstellung zuerst die eingerückte Reibungskupplungsanordnung
vollständig
ausgerückt
wird, bevor dann das Einrücken
der anderen Reibungskupplungsanordnung beginnt. Es könnte in
diesem Falle in einer mittleren Drehstellung des Antriebsglieds
ein Zustand der Doppelkupplung realisiert sein, in dem beide Reibungskupplungsanordnungen
vollständig
ausgerückt
sind. Eine ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten ermöglichende Überschneidungsschaltung
wäre in
diesem Falle aber nicht möglich
und es könnten
sich auch die von Membranfedern bzw. Hebelfedern auf das jeweilige Betätigungsglied
ausgeübten
Rückstellkräfte oder Gegenkräfte nicht
gegenseitig kompensieren, da in diesem Falle die Betätigungsglieder
nicht für
eine gegenläufige
Verstellung bewegungsverkoppelt wären. Das Antriebsglied würde in diesem
Falle tatsächlich nur
allein zum Antreiben jeweils nur eines der beiden Betätigungsglieder
für eine
axiale Verstellung dienen.
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Es
ist noch darauf hinzuweisen, dass beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 die
realisierte Bewegungsverkopplung der beiden Betätigungsglieder auf den von
den beiden Reibungskupplungen her auf die Betätigungsglieder wirkenden Axialkräfte mit
beruht, da diese Axialkräfte
dafür sorgen, dass
die Rollen 54 und 56 bei einer Verdrehung des Antriebsglieds 46 stets
mit den Führungsrampen 52 in
Abrolleingriff bleiben. Ohne die von Seiten der Reibungskupplungsanordnungen
her wirkenden Axialkräfte
in Richtung zum Getriebe wäre
ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der jeweiligen Axialposition
der beiden Betätigungsglieder
einerseits und der Drehstellung des Antriebsglieds 26 andererseits nicht
unbedingt gewährleistet.
Da derartige Rückstellkräfte bzw.
Gegenkräfte
von Seiten der Reibungskupplungsanordnungen aber ohnehin stets vorhanden
sind bzw. prinzipbedingt zwingend vorhanden sein müssen, kann
trotzdem davon gesprochen werden, dass das Koppelglied die beiden
Betätigungsglieder
miteinander bewegungsverkoppelt, nämlich im Sinne zwangsgekoppelter
gegenläufiger Axialbewegungen.
Es kommt durchaus aber auch in Betracht, eine auch ohne derartige
Kräfte
von Seiten der Reibungskupplungen stets wirksame Bewegungsverkopplung
zu realisieren, indem in beide Axialrichtungen wirksame Führungsrampen
oder andere, von sich aus in beide Axialrichtungen wirksame Einrichtungen
zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung bzw. einer
Axialbewegung in eine Drehbewegung vorgesehen sind.
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Die
hier vorgestellte Konstruktion der Betätigungseinrichtung nach der
Erfindung hat viele Vorteile. So ist eine modulare Bauweise realisiert,
die ohne ein Gehäuse
und zwischen einem Aktuator und Betätigungsgliedern wirksame Ausrückhebel
auskommt, mit entsprechender Reduktion der Herstellungs- bzw. Beschaffungskosten.
Ferner ergeben sich wesentliche Kostenvorteile daraus, dass die
Betätigungseinrichtung
mit nur einem Aktuator auskommt, der überdies vergleichsweise leistungsschwach
ausgeführt sein
kann.
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Die
Erfindungsvorschläge
sind hinsichtlich Wirkprinzip der Betätigungseinrichtung und strukturellem
Aufbau auch auf die Betätigung
von Kupplungen des NORMALERWEISE-GESCHLOSSEN-Typs („normally closed"-Typs) in Verbindung
mit konventionellem manuellen Getriebe anwendbar, sowie vor allem
auch auf die Betätigung
von Doppelkupplungen des NORMALERWEISE-GESCHLOSSEN-Typs. Eine Anwendung bei
Kupplungen bzw. Doppelkupplungen des gezogenen Typs ist ebenfalls
möglich, durch
Ausführen
der Betätigungsglieder
mit Zugkräfte
aufnehmenden Drehlagern (Einrücklager
bzw. Ausrücklager)
und einer entsprechenden Ausgestaltung der Verkopplung der Betätigungsglieder
mit dem Antriebs- bzw. Koppelglied mit zumindest in Richtung zum
Getriebe wirksamen Führungsrampen
oder sonstigen Einrichtungen zur Umsetzung einer Drehbewegung in
eine Axialbewegung bzw. eine Axialbewegung in eine Drehbewegung.