DE102006015898A1

DE102006015898A1 - Kupplungseinrichtung mit einer Kupplung und einer Getriebebremse, die gemeinsam betätigbar sind

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Publication number: DE102006015898A1
Application number: DE200610015898
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Busold; Andreas Dipl.-Ing. Ratte (FH); Ralf Steinfeldt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-10-11

Abstract

Eine Kupplungseinrichtung (2) weist eine Kupplung (5) auf, mittels derer eine Kurbelwelle (7) einer Verbrennungskraftmaschine (1) und eine Getriebeeingangswelle (8) eines Schaltgetriebes (3) lösbar miteinander kuppelbar sind. Die Kupplung (5) ist über eine Kupplungsaktuatorik betätigbar, die ein über einen Kupplungselementweg bewegbares Kupplungselement (16, 17) aufweist, dessen Bewegung auf die Kupplung einwirkt. Die Kupplungseinrichtung (2) weist ferner eine Getriebebremse (6) auf, mittels derer die Getriebeeingangswelle (8) bremsbar ist. Die Getriebebremse (6) ist über eine Bremsenaktuatorik betätigbar, die ein über einen Bremsenelementweg bewegbares Bremsenelement (22, 23) aufweist, dessen Bewegung auf die Getriebebremse (6) einwirkt. Die Kupplungseinrichtung (2) weist ein Übertragungselement (27) auf, mittels dessen die Bewegung des Kupplungselements (16, 17) mechanisch auf das Bremsenelement (23, 24) übertragbar ist. Dem Übertragungselement (27) ist eine Übertragungsaktuatorik (29) zugeordnet. Mittels der Übertragungsaktuatorik (29) ist einstellbar, innerhalb welchen Teil des Kupplungselementweges die Bewegung des Kupplungselements (16, 17) mechanisch auf das Bremsenelement (23, 24) übertragen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung mit einer Kupplung, die über eine Kupplungsaktuatorik betätigbar ist und mittels derer eine Kurbelwelle und eine Getriebeeingangswelle eines Schaltgetriebes lösbar miteinander kuppelbar sind, und mit einer Getriebebremse, die über eine Bremsenaktuatorik betätigbar ist und mittels derer die Getriebeeingangswelle bremsbar ist, wobei die Kupplungsaktuatorik ein über einen Kupplungselementweg bewegbares Kupplungselement aufweist, dessen Bewegung auf die Kupplung einwirkt, wobei die Bremsenaktuatorik ein über einen Bremsenelementweg bewegbares Bremenelement aufweist, dessen Bewegung auf die Getriebebremse einwirkt.
Derartige Kupplungseinrichtungen sind allgemein bekannt. Rein beispielhaft wird auf die DE 37 01 744 A1 , die DE 102 44 360 A1 , die DE 198 26 068 A1 und die DE 102 58 505 A1 verwiesen.
Bei der DE 37 01 744 A1 ist die Getriebebremse unabhängig von der Kupplung ansteuerbar. Die DE 102 58 505 A1 weist einen ähnlichen Offenbarungsgehalt auf. Bei der DE 102 44 360 A1 wirkt ein gemeinsamer Aktuator sowohl auf die Kupplung als auch auf die Getriebebremse. Je nach Stellung des Aktuators sind der Zustand der Kupplung (gelöst oder geschlossen) und der Getriebebremse (betätigt oder unbetätigt) eindeutig festgelegt. Die DE 198 26 068 A1 weist einen ähnlichen Offenbarungsgehalt auf.
Getriebebremsen werden hauptsächlich verwendet, um beim Hochschalten des Schaltgetriebes die Getriebeeingangswelle rasch auf die Synchrondrehzahl zur Getriebeausgangswelle des Schaltgetriebes abzubremsen. Manchmal werden Getriebebremsen auch dazu verwendet, eine sogenannte „Hillholder-Funktion" zu realisieren. Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich Kupplungseinrichtungen, bei denen das Abbremsen der Getriebeeingangswelle beim Hochschalten im Vordergrund steht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und insbesondere im Dauerbetrieb zuverlässig arbeitet.
Die Aufgabe wird bei einer Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kupplungseinrichtung ein Übertragungselement aufweist, mittels dessen die Bewegung des Kupplungselements mechanisch auf das Bremsenelement übertragbar ist, und dass dem Übertragungselement eine Übertragungsaktuatorik zugeordnet ist, mittels derer einstellbar ist, innerhalb welchen Teils des Kupplungselementweges die Bewegung des Kupplungselements mechanisch auf das Bremsenelement übertragen wird.
Denn dadurch ist ein individuelles Ansteuern der Getriebebremse möglich, das dennoch auf einfache Weise mit der Bewegung des Kupplungselements synchronisiert ist.
In der Regel weist die Kupplungsaktuatorik ein Kupplungsschubelement und ein Kupplungsschwenkelement auf, wobei das Kupplungsschubelement in einer Verschieberichtung verschiebbar ist, ein Verschieben des Kupplungsschubelements ein Verschwenken des Kupplungsschwenkelements um eine Kupplungsschwenkachse bewirkt und das Verschwenken des Kupplungsschwenkelements das Einrücken bzw. das Ausrücken der Kupplung bewirkt. Weiterhin weist in der Regel die Bremsenaktuatorik zumindest ein Bremenschwenkelement auf, wobei ein Verschwenken des Bremsenschwenkelements um eine Bremsenschwenkachse das Betätigen bzw. das Lösen der Getriebebremse bewirkt. Oftmals weist die Bremsenaktuatorik auch ein Bremsenschubelement auf. In diesem Fall ist das Bremsenschubelement in derselben Verschieberichtung verschiebbar wie das Kupplungsschubelement. Ein Verschieben des Bremsenschubelements bewirkt ein Verschwenken des Bremsenschwenkelements um die Bremsenschwenkachse.
In einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung entspricht das Kupplungselement dem Kupplungsschubelement und das Bremsenelement dem Bremsenschubelement. In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung entspricht das Kupplungselement dem Kupplungsschwenkelement und das Bremsenelement dem Bremsenschwenkelement. In einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung entspricht das Kupplungselement dem Kupplungsschubelement, das Bremsenelement dem Bremsenschwenkelement.
Im erstgenannten Fall, wenn also das Kupplungselement dem Kupplungsschubelement und das Bremsenelement dem Bremsenschubelement entspricht, ist es möglich, dass das Übertragungselement als Stempel ausgebildet ist, dass die Übertragungsaktuatorik eine Rückstellfedereinrichtung und einen Elektromagneten aufweist, dass der Stempel mittels der Rückstellfedereinrichtung in Richtung auf eine Ruhelage zu federbelastet ist und dass der Stempel mittels des Elektromagneten aus der Ruhelage in eine Betätigungslage auslenkbar ist, in der er das Bremsenschubelement mit dem Kupplungsschubelement verbindet.
In dieser Ausgestaltung kann der Stempel beispielsweise einen Formschluss oder einen Reibschluss zwischen dem Bremsenschubelement und dem Kupplungsschubelement bewirken.
Wenn der Stempel einen Formschluss zwischen dem Bremsenschubelement und dem Kupplungsschubelement bewirkt, ist es möglich, dass die Rückstellfedereinrichtung derart dimensioniert ist, dass sie beim Abschalten des Elektromagneten den Stempel aus dem Formschluss heraus in die Ruhelage überführt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Übertragungsaktuatorik Führungselemente aufweist, die an einem Gehäuseelement der Kupplungseinrichtung und am Stempel angeordnet sind und die derart miteinander zusammenwirken, dass der Formschluss zwangsweise gelöst wird, wenn das Bremsenschubelement in der Verschieberichtung bewegt wird und einen vorbestimmten Wegpunkt entlang des Bremsenelementweges erreicht.
Wenn der Stempel hingegen einen Reibschluss zwischen dem Bremsenschubelement und dem Kupplungsschubelement bewirkt, ist es möglich, dass der Reibschluss mittels einer nicht hemmenden Verzahnung optimiert ist.
Das Kupplungsschubelement kann am Kupplungsschwenkelement kraftschlüssig anliegen. Es kann aber auch mit dem Kupplungsschwenkelement verbunden sein. Ebenso kann das Bremsenschubelement alternativ am Bremsenschwenkelement kraftschlüssig anliegen oder mit dem Bremsenschwenkelement verbunden sein. Wenn das Bremsenschubelement am Bremsenschwenkelement kraftschlüssig anliegt, wird das Kupplungsschubelement vorzugsweise über eine sich am Kupplungsschubelement abstützende Vorspannfedereinrichtung an das Bremsenschwenkelement angedrückt.
Alternativ zu einer form- oder reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Bremsenschubelement und dem Kupplungsschubelement ist es auch möglich, dass das Übertragungselement als Gleitelement ausgebildet ist, das mit einer Kurvenbahn zusammenwirkt. In diesem Fall ist das Gleitelement quer zur Verschieberichtung auf die Kurvenbahn zu mit einer Federkraft belastet, wobei die Federkraft mittels der Übertragungsaktuatorik zwischen einer minimalen Federkraft und einer maximalen Federkraft variierbar ist. Das Bremsenschwenkelement übt auf das Bremsenschubelement eine rücktreibende Kraft aus, die derart auf die minimale und die maximale Federkraft abgestimmt ist, dass die Bewegung des Kupplungsschubelements bei maximaler Federkraft auf das Bremsenschubelement übertragen wird und bei minimaler Federkraft nicht auf das Bremsenschubelement übertragen wird.
Vorzugsweise weist die Kurvenbahn zwei Vertiefungen auf, in die das Gleitelement eintauchen kann. Eine der Vertiefungen ist näher am Bremsenschwenkelement angeordnet als die andere der Vertiefungen. Wenn das Gleitelement in die näher am Bremsenschwenkelement angeordnete Vertiefung eintaucht, befindet das Bremsenschubelement sich relativ zum Kupplungsschubelement in einer eingefahrenen Stellung. Wenn das Gleitelement in die andere Vertiefung eintaucht, befindet sich das Bremsenschubelement relativ zum Kupplungsschubelement in einer ausgefahrenen Stellung.
Die Kurvenbahn und das Übertragungselement können derart aufeinander abgestimmt sein, dass das Bremsenschubelement auch bei maximaler Federkraft von der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung verschiebbar ist. In diesem Fall kann die Kupplungseinrichtung einen vorderen Anschlag aufweisen, der derart positioniert ist, dass das Bremsenschubelement, wenn es sich in der ausgefahrenen Stellung befindet und die Bewegung des Kupplungsschubelements auf das Bremsenschubelement übertragen wird, nach Zurücklegen eines Vorwärtsweges am vorderen Anschlag anstößt. Das Bremsenschubelement wird in diesem Fall auf Grund des Anstoßens am vorderen Anschlag von der ausgefahrenen Stellung in die einge fahrene Stellung überführt. Auf diese Weise kann insbesondere beim Ausrücken der Kupplung und gleichzeitigem Betätigen der Getriebebremse gewährleistet werden, dass die Getriebebremse (verursacht durch das Rücküberführen des Bremsenschubelements in die eingefahrene Stellung) wieder gelöst wird.
In analoger Weise können die Kurvenbahn und das Übertragungselement derart aufeinander abgestimmt sein, dass das Bremsenschubelement auch bei maximaler Federkraft von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung verschiebbar ist. In diesem Fall weist die Kupplungseinrichtung vorzugsweise einen hinteren Anschlag auf, der derart positioniert ist, dass das Bremsenschubelement, wenn es sich in der eingefahrenen Stellung befindet und die Bewegung des Kupplungsschubelements auf das Bremsenschubelement übertragen wird, nach Zurücklegen eines Rückwärtsweges am hinteren Anschlag anstößt. Das Bremsenschubelement wird in diesem Fall auf Grund des Anstoßens am hinteren Anschlag von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung überführt.
Vorzugsweise sind die Kurvenbahn und das Übertragungselement derart aufeinander abgestimmt, dass das Bremsenschubelement sowohl in der eingefahrenen Stellung als auch in der ausgefahrenen Stellung stabilisiert ist. Die Stabilisierung in der ausgefahrenen Stellung ist vorzugsweise stärker als die Stabilisierung in der eingefahrenen Stellung.
Wenn das Kupplungselement dem Kupplungsschwenkelement und das Bremsenelement dem Bremsenschwenkelement entspricht, ist es möglich, dass das Kupplungsschwenkelement in der Nähe der Kupplungsschwenkachse am Bremsenschwenkelement anliegt, das Übertragungselement als Abstandhalter ausgebildet ist, der in einem radialen Abstand von der Kupplungsschwenkachse zwischen dem Kupplungsschwenkelement und dem Bremsenschwenkelement angeordnet ist, und der radiale Abstand mittels der Übertragungsaktuatorik einstellbar ist.
Der Abstandhalter kann beispielsweise als Rolle oder als Keil ausgebildet sein.
Die Übertragungsaktuatorik kann einen Elektromagneten und eine Rückstellfedereinrichtung aufweisen. In diesem Fall ist der Abstandhalter bei unbestromtem Elektromagneten mittels der Rückstellfedereinrichtung in einer Ruhelage gehalten. Ein Bestromen des Elektromagneten bewirkt ein Auslenken des Abstandhalters in eine Betätigungslage.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Übertragungsaktuatorik einen Motor aufweist, der über eine Verstellmechanik auf den Abstandhalter einwirkt.
Es ist möglich, dass das Kupplungsschwenkelement und das Bremsenschwenkelement über eine Abhubbegrenzung miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist ein stabilerer Betrieb der Kupplungseinrichtung realisierbar.
Wenn das Kupplungselement dem Kupplungsschubelement und das Bremsenelement dem Bremenschwenkelement entspricht, ist es möglich, dass das Übertragungselement als im Kupplungsschubelement axial verschieblich gelagerter Stößel ausgebildet ist, die Übertragungsaktuatorik am Kupplungsschubelement angeordnet ist und einen Motor und ein vom Motor rotierbares Umsetzelement aufweist, das Umsetzelement und der Stößel über eine Gewindeverbindung miteinander zusammenwirken, so dass ein rotierendes Umsetzelement in eine Axialverschiebung des Stößels umgesetzt wird, und der Stößel auf das Bremsenschwenkelement einwirkt.
Es ist möglich, dass die Gewindeverbindung derart ausgebildet ist, dass eine auf den Stößel wirkende Axialkraft ein Rotieren des Umsetzelements bewirkt. In diesem Fall ist die Gewindeverbindung als nicht hemmende Gewindeverbindung ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Übertragungsaktuatorik eine Spiralfedereinrichtung aufweist, die sich am Kupplungselement abstützt und mittels de rer das Umsetzelement in eine Rückdrehrichtung vorbelastet ist. In diesem Fall kann die Gewindeverbindung alternativ als selbsthemmende oder als nicht selbsthemmende Gewindeverbindung ausgebildet sein.
Alternativ ist es möglich, dass das Übertragungselement als am Kupplungsschubelement axial verschiebbar gelagerter Stößel ausgebildet ist, die Übertragungsaktuatorik im Kupplungsschubelement angeordnet ist und einen Motor und ein vom Motor rotierbares Umsetzelement aufweist, das über eine Gewindeverbindung mit einer Klemmeinrichtung zusammenwirkt, so dass ein Rotieren des Umsetzelements in eine Axialverschiebung eines Klemmelements der Klemmeinrichtung umgesetzt wird, der Stößel mittels der Klemmeinrichtung mit dem Kupplungsschubelement lösbar klemmbar ist und der Stößel auf das Bremsenschwenkelement einwirkt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
1 schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs,
2 einen Teil einer Kupplungseinrichtung,
3 einen Ausschnitt einer Variante von 2,
4 eine Variante von 2,
5 einen Ausschnitt einer Variante von 2,
6 eine Modifikation von 5,
7 einen Ausschnitt einer Variante von 2 und
8 einen Ausschnitt einer weiteren Variante von 2.
1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Gemäß 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 über eine Kupplungseinrichtung 2 und ein mehrstufiges Schaltgetriebe 3 mit einer angetriebenen Achse 4 des Kraftfahrzeugs verbunden. Der Verbrennungskraftmaschine 1 ist ein Steuerbefehl zuführbar. Auf Grund des Steuerbefehls wird ein Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 1 (z.B. Drehzahl, Drehmoment, Drosselklappenstellung,...) entsprechend eingestellt.
Der Kupplungseinrichtung 2 ist ebenfalls ein Steuerbefehl zuführbar. Auf Grund dieses Steuerbefehls wird eine Kupplung 5 der Kupplungseinrichtung 2 eingerückt bzw. ausgerückt und/oder eine Getriebebremse 6 der Kupplungseinrichtung 2 betätigt oder gelöst. Insbesondere ist eine Kurbelwelle 7 der Verbrennungskraftmaschine 1 mittels der Kupplung 5 mit einer Getriebeeingangswelle 8 des Schaltgetriebes 3 lösbar kuppelbar.
Das Getriebe 3 weist zusätzlich zur Getriebeeingangswelle 8 auch eine Getriebeausgangswelle 9 auf. Auf den Getriebewellen 8, 9 sind Zahnräder 10 angeordnet, die paarweise miteinander kämmen. Auch dem Schaltgetriebe 3 wird ein Steuerbefehl zugeführt. Der Steuerbefehl legt fest, ob ein Gang eingelegt oder ausgelegt werden soll. Je nach eingelegtem Gang ist die Getriebeausgangswelle 9 mit einem oder mit keinem der Paare von Zahnrädern 10 momentschlüssig mit der Getriebeeingangswelle 8 verbunden.
Die Steuerbefehle für die Verbrennungskraftmaschine 1, die Kupplungseinrichtung 2 und das Schaltgetriebe 3 können diesen Einheiten 1, 2, 3 direkt von einem Fahrer 11 des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden. In der Regel werden sie den Einheiten 1 bis 3 von einer elektronischen Steuereinrichtung 12 vorgegeben.
Beim Schalten des Schaltgetriebes 3 muss die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 8 angepasst werden. Insbesondere muss beim Hochschalten des Schaltgetriebes 3 die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 8 reduziert werden. Insbesondere zu diesem Zweck, also zum Bremsen der Getriebeeingangswelle 8 beim Hochschalten des Schaltgetriebes 3, ist die Getriebebremse 6 vorhanden. Ein derartiger Schaltvorgang wird nachstehend in Verbindung mit 2 näher erläutert. Diese Erläuterungen sind für alle Ausführungsbeispiele gültig, also nicht nur für das Ausführungsbeispiel gemäß 2, sondern auch für die Ausführungsbeispiele der 3 bis 8.
Gemäß 2 ist an einer Hülse 13 der Kupplungseinrichtung 2 ein Ausrückelement 14 gelagert. Das Ausrückelement 14 wirkt über Membranfedern 15 auf die eigentliche Kupplung 5, um diese auszurücken bzw. einzurücken. Im eingerückten Zustand ist die Kurbelwelle 7 der Verbrennungskraftmaschine 1 mit der Getriebeeingangswelle 8 momentschlüssig verbunden, also gekuppelt. Im ausgerückten Zustand ist die momentschlüssige Verbindung zwischen der Kurbelwelle 7 und der Getriebeeingangswelle 8 unterbrochen. Die Kurbelwelle 7 und die Getriebeeingangswelle 8 sind in diesem Zustand also entkuppelt.
Das Ausrückelement 14 und die Membranfedern 15 sind Bestandteile einer Kupplungsaktuatorik, mittels derer die Kupplung 5 betätigbar ist. Die Kupplungsaktuatorik weist weiterhin ein Kupplungsschubelement 16 und ein Kupplungsschwenkelement 17 auf.
Zum Ausrücken der Kupplung 5 wird auf das Kupplungsschubelement 16 eine Ausrückkraft ausgeübt. Auf Grund dieser Kraft wird das Kupplungsschubelement 16 in einer Verschieberichtung x verschoben. Das Verschieben des Kupplungsschubelements 16 bewirkt ein Verschwenken des Kupplungsschwenkelements 17 um eine Kupplungsschwenkachse 18. Das Verschwenken des Kupplungsschwenkelements 17 bewirkt, dass das Ausrückelement 14 gegen die Federkraft der Membranfedern 15 ausgelenkt und so die Kupplung 5 ausgerückt wird. Das Einrücken der Kupplung 5 wird durch die Umkehrung des beschriebenen Bewegungsvorgangs erreicht.
Die Getriebebremse 6 weist eine Bremsscheibe 19 auf. Die Getriebebremse 6 ist also als Einscheibenbremse ausgebildet. Sie könnte auch als Lamellenbremse oder Mehrscheibenbremse ausgebildet sein.
Gemäß 2 ist die Bremsscheibe 19 auf der Getriebeeingangswelle 8 derart angeordnet, dass sie auf der Getriebeeingangswelle 8 axial verschiebbar ist, mit der Getriebeeingangswelle 8 aber drehfest verbunden ist. Sie wirkt mit zwei Bremsbelägen 20, 21 zusammen, die beidseits der Bremsscheibe 19 in der Hülse 13 gelagert sind. Die Lagerung der Bremsbeläge 20, 21 in der Hülse 13 ist derart, dass sie in Richtung einer Drehachse 22 der Getriebeeingangswelle 8 axial verschiebbar sind, aber nicht um die Drehachse 22 der Getriebeeingangswelle 8 drehbar sind.
Die Getriebebremse 6 ist über eine Bremsaktuatorik betätigbar, die zumindest ein Bremsenschwenkelement 23 aufweist, in einigen Fällen auch ein Bremsenschubelement 24.
Das Bremsenschwenkelement 23 ist um eine Bremsenschwenkachse 25 schwenkbar. Das Verschwenken des Bremsenschwenkelements 23 bewirkt, dass zunächst der an das Bremsenschwenkelement 23 angrenzende Bremsbelag 21 gegen die Kraft von Rückstellfedern 26 gegen die Bremsscheibe 19 angedrückt wird. Dadurch wird die Bremsscheibe 19 axial ausgelenkt und an den anderen Bremsbelag 20, der nicht am Bremsenschwenkelement 23 anliegt, angedrückt und so die Getriebebremse 6 betätigt. Das Lösen der Getriebebremse 6 wird durch die Umkehrung des beschriebenen Bewegungsvorgangs bewirkt.
Wenn das Bremsenschubelement 24 vorhanden ist (wie dies bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 der Fall ist), ist das Bremsenschubelement 24 in derselben Verschieberichtung x verschiebbar wie das Kupplungsschubelement 16. Das Verschieben des Bremsenschubelements 24 bewirkt in diesem Fall das Verschwenken des Bremsenschwenkelements 23 um die Bremsenschwenkachse 25.
Die obigen Ausführungen zu 2 sind, wie bereits erwähnt, für alle Ausführungsbeispiele gültig, also auch für die Ausführungsbeispiele gemäß den 3 bis 8.
Nachfolgend wird nunmehr auf einige Besonderheiten des ersten Ausführungsbeispiels von 2 näher eingegangen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 entspricht das Kupplungsschubelement 16 einem Kupplungselement im Sinne des Anspruchs 1. Es ist über einen – in diesem Fall linearen – Kupplungselementweg bewegbar. Das Bewegen des Kupplungsschubelements 16 über diesen Weg bewirkt – je nach Bewegungsrichtung – das Ausrücken bzw. das Einrücken der Kupplung 5.
Weiterhin entspricht bei dem Ausführungsbeispiel von 2 das Bremsenschubelement 24 einem Bremsenelement im Sinne des Anspruchs 1. Es ist über einen Bremsenelementweg bewegbar. Das Bewegen des Bremsenschubelements 24 über diesen Weg bewirkt – je nach Bewegungsrichtung – das Betätigen bzw. das Lösen der Getriebebremse 6.
Gemäß 2 – und diese Ausführungen gelten auch für die Ausführungsbeispiele der 3 bis 8 – weist die Kupplungseinrichtung 2 ein Übertragungselement 27 auf. Mittels des Übertragungselements 27 ist die Bewegung des Kupplungselements mechanisch auf das Bremsenelement übertragbar. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist das Übertragungselement 27 als Stempel 28 ausgebildet.
Das Übertragungselement 27 ist – und auch diese Aussage gilt für alle Ausführungsbeispiele – eine Übertragungsaktuatorik 29 zugeordnet. Mittels der Übertragungsaktuatorik 29 ist einstellbar, innerhalb welchen Teils des Kupplungselementweges die Bewegung des Kupplungselements (bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 also des Kupplungsschubelements 16, bei den anderen Ausführungsbeispielen entweder des Kupplungsschubelements 16 oder des Kupplungsschwenkelements 17) mechanisch auf das Bremsenelement (bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 das Bremsenschubelement 24, bei den anderen Ausführungsbeispielen entweder das Bremsenschubelement 24 oder das Bremsenschwenkelement 23) übertragen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist die Übertragungsaktuatorik 29 eine Rückstellfedereinrichtung 30 auf. Mittels der Rückstellfedereinrichtung 30 ist der Stempel 28 in Richtung auf eine Ruhelage zu federbelastet. In der Ruhelage wirkt der Stempel 28 nicht mit dem Bremsenschubelement 24 zusammen. Wenn daher das Kupplungsschubelement 16 ausgelenkt wird, wird das Bremsenschubelement 24 zwar mittels einer Vorspannfedereinrichtung 31, die sich am Kupplungsschubelement 16 abstützt, gegen das Bremsenschwenkelement 23 angedrückt. Es liegt also am Bremsenschwenkelement 23 kraftschlüssig an. Die von der Vorspannfedereinrichtung 31 ausgeübte Kraft ist aber erheblich kleiner als die von den Rückstellfedern 26 der Bremsbeläge 20, 21 ausgeübte Kraft. Das Bremsenschwenkelement 23 wird daher nicht ausgelenkt, sondern verharrt in seiner Ruhelage.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist die Übertragungsaktuatorik 29 weiterhin einen Elektromagneten 32 (d. h. einen elektromagnetischen Aktuator) auf. Mittels des Elektromagneten 32 ist der Stempel 28 aus seiner Ruhelage in eine Betätigungslage auslenkbar. In der Betätigungslage, in der der Stempel 28 in 2 dargestellt ist, verbindet der Stempel 28 das Bremsenschubelement 24 mit dem Kupplungsschubelement 16. Auf Grund dieser Verbindung wird das Bremsenschubelement 24 daher zusammen mit dem Kupplungsschubelement 16 bewegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 bewirkt der Stempel 28 einen Reibschluss zwischen dem Kupplungsschubelement 16 und dem Bremsenschubelement 24. Die Zeitspanne, während derer die Bewegung des Kupplungsschubelements 16 mechanisch auf das Bremsenschubelement 24 übertragen wird, korrespondiert daher 1:1 mit der Zeitspanne, während derer der Elektromagnet 32 bestromt wird. Der Teil des Kupplungselementweges, innerhalb dessen die Bewegung des Kupplungsschubelements 16 mechanisch auf das Bremsenschubelement 24 übertragen wird, korrespondiert mit dem Weg, den das Kupplungsschubelement 16 während der Bestromung des Elektromagneten 32 zurücklegt.
Die reibschlüssige Verbindung kann im einfachsten Fall durch entsprechendes Aufrauen des Stempels 28 und des mit dem Stempel 28 zusammenwirkenden Teils des Bremsenschubelements 24 realisiert werden. Es ist aber möglich, dass der Reibschluss mittels einer nicht hemmenden Verzahnung 33 optimiert ist.
Das Ausführungsbeispiel von 3 stimmt über weite Strecken mit dem Ausführungsbeispiel von 2 überein. Nachfolgend wird daher nur auf die Unterschiede des Ausführungsbeispiels von 3 näher eingegangen. Die übrigen Ausführungen zu 2 bleiben gültig.
Gemäß 3 weisen der Stempel 28 und das Kupplungsschubelement 16 eine miteinander zusammenwirkende Verzahnung 34 auf. Bei dem Ausführungsbeispiel von 3 ist die Verzahnung 34 derart ausgebildet, dass der Stempel 28 einen Formschluss zwischen dem Bremsenschubelement 24 und dem Kupplungsschubelement 16 bewirkt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 wird durch das Bestromen des Elektromagneten 32 der Formschluss hergestellt. Die momentane Position des Kupplungsschubelements 16 zu dem Zeitpunkt, ab dem der Elektromagnet 32 bestromt wird, definiert somit den Beginn des Kupplungselementweges, ab dem die Bewegung des Kupplungsschubelements 16 mechanisch auf das Bremsenschubelement 24 übertragen wird.
Es ist möglich, dass die Rückstellfedereinrichtung 30 derart dimensioniert ist, dass sie beim Abschalten des Elektromagneten 32 den Stempel 28 aus dem Formschluss heraus in die Ruhelage überführt. In diesem Fall muss die Rückstellfedereinrichtung 30 entsprechend stark dimensioniert sein. Wenn die Rückstellfedereinrichtung 30 derart dimensioniert ist, bestimmt der Zeitpunkt, zu dem das Bestromen des Elektromagneten 32 beendet wird, den Zeitpunkt, zu dem die formschlüssige Verbindung zwischen Kupplungsschubelement 16 und Bremsenschubelement 24 beendet wird. Die zu diesem Zeitpunkt gegebene Lage des Kupplungsschubelements 16 bestimmt das Ende des Teils des Kupplungselementweges, bis zu dem die Bewegung des Kupplungsschubelements 16 mechanisch auf das Bremsenschubelement 24 übertragen wird.
Es ist auch möglich, die Rückstellfedereinrichtung 30 so schwach auszulegen, dass der Formschluss beim Abschalten des Elektromagneten 32 beibehalten bleibt. In diesem Fall muss die Übertragungsaktuatorik 29 Führungselemente 35, 36 aufweisen, die an einem Gehäuseelement 37 der Kupplungseinrichtung 2 und am Stempel 28 angeordnet sind. Die Führungselemente 35, 36 wirken in diesem Fall derart miteinander zusammen, dass der Formschluss zwangsweise gelöst wird, wenn das Bremsenschubelement 24 in (nicht entgegen) der Verschieberichtung x bewegt wird und einen vorbestimmten Wegpunkt entlang des Bremsenelementweges erreicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das Bremsenschubelement 24 mit dem Bremsenschwenkelement 23 verbunden. Es könnte aber auch – analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 – am Bremsenschwenkelement 23 kraftschlüssig anliegen. Ebenso könnte umgekehrt auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 das Bremsenschubelement 24 mit dem Bremsenschwenkelement 23 verbunden sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 liegt weiterhin das Kupplungsschubelement 16 am Kupplungsschwenkelement 17 kraftschlüssig an. Es könnte aber auch – analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 – eine direkte Verbindung zwischen Kupplungsschubelement 16 und Kupplungsschwenkelement 17 bestehen. Ebenso könnte umgekehrt auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 das Kupplungsschubelement 16 am Kupplungsschwenkelement 17 kraftschlüssig anliegen.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 entspricht das Kupplungsschubelement 16 dem Kupplungselement im Sinne des Anspruchs 1, das Bremsenschubelement 24 dem Bremsenelement im Sinne des Anspruchs 1. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist das Übertragungselement 27 als Gleitelement 38 ausgebildet, das mit einer Kurvenbahn 39 zusammenwirkt, die in das Bremsenschubelement 24 eingebracht ist. Zu diesem Zweck ist das Gleitelement 38 mittels einer Andrückfedereinrichtung 40 quer zur Verschieberichtung x auf die Kurvenbahn 39 zu mit einer Federkraft belastet.
Die Federkraft ist mittels der Übertragungsaktuatorik 29 – beispielsweise wieder mittels eines Elektromagneten 32 – zwischen einer minimalen Federkraft und einer maximalen Federkraft variierbar. Die Übertragungsaktuatorik 29 kann zu diesem Zweck beispielsweise wieder als Elektromagnet 32 ausgebildet sein, der mittels eines Ankers die Andrückfedereinrichtung 40 stärker oder schwächer vorspannt.
Das Bremsenschwenkelement 23 übt – beispielsweise mittels der Rückstellfedern 26 oder mittels einer relativ schwachen Koppelfederung 41 – auf das Bremsenschubelement 24 eine rücktreibende Kraft aus. Die rücktreibende Kraft ist derart auf die minimale und die maximale Federkraft abgestimmt, dass bei maximaler Federkraft die Bewegung des Kupplungsschubelements 16 auf das Bremsenschubelement 24 übertragen wird und bei minimaler Federkraft die Bewegung des Kupplungsschubelements 16 nicht auf das Bremsenschubelement 24 übertragen wird.
Die Kurvenbahn 39 weist an ihren Enden je eine Vertiefung 42, 43 auf, in die das Gleitelement 37 eintauchen kann. Zwischen den beiden Vertiefungen 42, 43 befindet sich eine Erhebung 44. Wenn das Gleitelement 38 sich in der näher am Bremsenschwenkelement 23 angeordneten Vertiefung 42 befindet, befindet sich das Bremsenschubelement 24 relativ zum Kupplungsschubelement 16 in einer eingefahrenen Stellung. Wenn das Gleitelement 38 sich in der anderen Vertiefung 43 befindet (sie he 4), befindet sich das Bremsenschubelement 24 relativ zum Kupplungsschubelement 16 in einer ausgefahrenen Stellung. Auf Grund der von der Andrückfedereinrichtung 40 ausgeübten Federkraft ist das Bremsenschubelement 24 relativ zum Kupplungsschubelement 16 sowohl in der eingefahrenen Stellung als auch in der ausgefahrenen Stellung stabilisiert. Auf Grund der Ausgestaltung der Vertiefungen 42, 43 (insbesondere der Steilheit der Anstiege zur Erhebung 44 hin) ist die Stabilisierung in der ausgefahrenen Stellung größer als die Stabilisierung in der eingefahrenen Stellung.
Auf Grund der Stabilisierung gleitet das Gleitelement 38 zwar auf der Kurvenbahn 39, solange die Federkraft der Andrückfedereinrichtung 40 minimal ist. Wenn die Federkraft auf ihren Maximalwert erhöht wird, wird das Bremsenschubelement 24 aber relativ zum Kupplungsschubelement 16 zunächst derart verschoben, dass das Bremsenschubelement 24 sich entweder in der eingefahrenen Stellung oder in der ausgefahrenen Stellung befindet. Das Gleitelement 38 taucht also in diejenige der Vertiefungen 42, 43 ein, in deren Nähe es sich beim Betätigen der Übertragungsaktuatorik 29, also dem Bestromen des Elektromagneten 32, gerade befindet.
Zu Beginn eines Schaltvorgangs befindet sich das Gleitelement 38 in der Regel in der ausgefahrenen Stellung, die in 4 dargestellt ist. Wenn die Übertragungsaktuatorik 29 nicht angesteuert wird, gleitet während des Verschiebens des Kupplungsschubelements 16 das Gleitelement 38 entlang der Kurvenbahn 39 in die Vertiefung 42, die mit der eingefahrenen Stellung korrespondiert. Bereits während dieses Verschiebens des Kupplungsschubelements 16 wird in der Regel die Kupplung 5 ausgerückt. Falls das Kupplungsschubelement 16 noch weiter verschoben wird, wird auch das Bremsenschubelement 24 geringfügig ausgelenkt. Es wird aber nur so weit verschoben, dass es nicht am Bremsenschwenkelement 23 anstößt, das Bremsenschwenkelement 23 also nicht verschwenkt und damit die Getriebebremse 6 nicht betätigt wird.
Wenn später das Kupplungsschwenkelement 16 wieder zurückbewegt wird, wird die Kupplung 5 wieder eingerückt. Während dieser Bewegung gleitet das Gleitelement 38 auf der Kurvenbahn 39, bis es wieder die Vertiefung 43 erreicht, die mit der ausgefahrenen Stellung korrespondiert.
Der obenstehend beschriebene Bewegungsablauf erfolgt in der Regel, wenn das Schaltgetriebe 3 zurückgeschaltet wird, beispielsweise vom dritten Gang in den zweiten Gang. Wenn hingegen das Schaltgetriebe 3 hochgeschaltet wird, beispielsweise vom zweiten Gang in den dritten Gang, wird die Übertragungsaktuatorik 29 angesteuert, beispielsweise durch Bestromen des Elektromagneten 32. Auf Grund der Ansteuerung wird die Federkraft der Andrückfedereinrichtung 40 auf ihren Maximalwert erhöht. Das Bremsenschubelement 24 wird somit zusammen mit dem Kupplungsschubelement 16 bewegt. Das Gleitelement 38 verharrt in der Vertiefung 43, die mit der ausgefahrenen Stellung korrespondiert.
Während des Verschiebens des Kupplungsschubelements 16 stößt das Bremsenschubelement 24, da es sich in der ausgefahrenen Stellung befindet, am Bremsenschwenkelement 23 an. Das Verharrungsvermögen (= die Stabilisierung) des Gleitelements 38 in der mit der ausgefahrenen Stellung korrespondierenden Vertiefung 43 ist bei der maximalen Federkraft so groß, dass auch bei einem weiteren Bewegen des Kupplungsschubelements 16 das Gleitelement 38 immer noch in der mit der ausgefahrenen Stellung korrespondierenden Vertiefung 43 verharrt. Das Bremsenschwenkelement 23 wird daher verschwenkt, die Getriebebremse 6 betätigt.
Wenn die Getriebebremse 6 die Getriebeeingangswelle 8 auf die gewünschte Synchrondrehzahl abgebremst hat, ist es möglich, die Ansteuerung der Übertragungsaktuatorik 29 zu beenden, beispielsweise die Bestromung des Elektromagneten 32 zu beenden. Auf Grund der Verringerung der Federkraft auf ihren Minimalwert gleitet das Bremsenschubelement 24 nunmehr in seine eingefahrene Stellung zurück. Die rücktreibende Kraft, die zum Verschieben des Bremsenschubelements 24 relativ zum Kupplungsschubelement 16 erforderlich ist, wird über das Bremsenschwenkelement 23 von den Rückstellfedern 26 der Bremsbeläge 20, 21 aufgebracht.
Es ist aber auch möglich, das Kupplungsschubelement 16 weiter in der Verschieberichtung x zu verschieben, bis das Bremsenschwenkelement 23 an einem vorderen Anschlag 45 anstößt, der an einem Gehäuseteil 46 der Kupplungseinrichtung 2 angeordnet ist. Denn die Kurvenbahn 39 und das Gleitelement 38 sind vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass das Bremsenschubelement 24 auch bei maximaler Federkraft relativ zum Kupplungsschubelement 16 von der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung verschiebbar ist.
Das Bremsenschwenkelement 23 stößt am vorderen Anschlag 45 an, nachdem es einen Vorwärtsweg (d. h. eine Verschiebung in der Verschieberichtung x) zurückgelegt hat. Mit dem Anstoßen am vorderen Anschlag 45 ist eine weitere Bewegung des Bremsenschubelements 24 in der Verschieberichtung x nicht mehr möglich. Somit wird zwangsweise auf Grund des Anstoßens am vorderen Anschlag 45 das Bremsenschubelement 24 von der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung überführt.
Mit dieser Ausgestaltung ergibt sich insbesondere die Möglichkeit, die Getriebebremse 6 zwangsweise zu lösen, auch wenn das Bremsenschubelement 24 – egal aus welchen Gründen – nach dem Beenden des Ansteuerns der Übertragungsaktuatorik 29 in der ausgefahrenen Stellung verbleiben sollte.
In analoger Weise sind die Kurvenbahn 39 und das Gleitelement 38 vorzugsweise auch derart aufeinander abgestimmt, dass das Bremsenschubelement 24 auch bei maximaler Federkraft relativ zum Kupplungsschubelement 16 von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung verschiebbar ist. Um diese Verschiebung zu bewirken, weist die Kupplungseinrichtung einen hinteren Anschlag 47 auf, der ebenfalls an einem Gehäuseteil angeordnet ist. Wenn das Bremsenschubelement 24 sich in der eingefahrenen Stellung befindet und die Bewegung des Kupplungsschubelements 16 – diesmal entgegen der Verschieberichtung x – auf das Bremsenschubelement 24 übertragen wird, stößt das Bremsenschubelement 24 nach Zurücklegen eines Rückwärtsweges am hinteren Anschlag 47 an. Eine weitere Bewegung des Bremsenschubelements 24 entgegen der Verschieberichtung x ist daher nicht mehr möglich. Auf Grund des Anstoßens am hinteren Anschlag 47 wird bei einem weiteren Verschieben des Kupplungsschubelements 16 entgegen der Verschieberichtung x somit das Bremsenschubelement 24 zwangsweise von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung überführt.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 5 und 6 ist kein Bremsenschubelement vorhanden. Bei diesen Ausführungsbeispielen entspricht das Kupplungselement dem Kupplungsschwenkelement 17 und das Bremsenselement dem Bremsenschwenkelement 23. Das Kupplungsschubelement 16 ist vorhanden. Es ist in den 5 und 6 der Übersichtlichkeit halber aber nicht mit dargestellt.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 5 und 6 liegt das Kupplungsschwenkelement 17 in der Nähe der Kupplungsschwenkachse 18 am Bremsenschwenkelement 23 an. Das Übertragungselement 27 ist als Abstandhalter 49 ausgebildet. Der Abstandhalter 49 ist – bezogen auf die Kupplungsschwenkachse 18 – in einem radialen Abstand a von der Kupplungsschwenkachse 18 zwischen dem Kupplungsschwenkelement 17 und dem Bremsenschwenkelement 23 angeordnet. Der radiale Abstand a ist mittels der Übertragungsaktuatorik 29 einstellbar. Je nach Einstellung des radialen Abstands a wird eine Bewegung des Kupplungsschwenkelements 17 eher oder später auf das Bremsenschwenkelement 23 übertragen.
Der Abstandhalter 49 ist gemäß 5 als Rolle ausgebildet. Der Abstandhalter 49 könnte aber auch – siehe 6 – als Keil ausgebildet sein.
Weiterhin weist die Übertragungsaktuatorik 29 gemäß 5 einen Elektromotor 50 auf, der über eine Verstellmechanik 51 (beispielsweise eine Gewindespindel 51) auf den Abstandhalter 49 einwirkt. Die Übertragungsaktuatorik 29 könnte aber auch – siehe 6 – einen Elektromagneten 32 und eine Rückstellfedereinrichtung 30 aufweisen. In diesem Fall ist der Abstandhalter 49 bei unbestromtem Elektromagneten 32 mittels der Rückstellfedereinrichtung 30 in einer Ruhelage gehalten. Ein Bestromen des Elektromagneten 32 bewirkt ein Auslenken des Abstandhalters 49 in eine Betätigungslage.
6 zeigt weiterhin eine ergänzende Ausgestaltung der Kupplungseinrichtung 2, die auch bei dem Ausführungsbeispiel von 5 realisierbar ist. Bei dieser Ausgestaltung sind zusätzlich das Kupplungsschwenkelement 17 und das Bremsenschwenkelement 23 über eine Abhubbegrenzung 52 miteinander verbunden. Mittels der Abhubbegrenzung 52 wird ein maximaler Winkelabstand α des Kupplungsschwenkelements 17 vom Bremsenschwenkelement 23 begrenzt.
Es ist möglich, dass der Abstandhalter 49 der 5 und 6 nur lastfrei verstellbar ist. In diesem Fall ist es nur möglich, das Übertragungselement 27 (= den Abstandhalter 49) zu verstellen, wenn die Kupplung 5 eingerückt ist und die Getriebebremse 6 gelöst ist. Es ist aber auch möglich, die Übertragungsaktuatorik 29 derart auszugestalten, dass auch eine Verstellung des Abstandhalters 49 unter Last möglich ist. In diesem Fall ist es insbesondere möglich, die Getriebebremse 6 unabhängig von der Kupplung 5 anzusteuern. Somit kann auch eine Hillholder-Funktionalität realisiert werden.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls kein Bremsenschubelement vorhanden. Das Kupplungselement entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel dem Kupplungsschubelement 16, das Bremsenelement dem Bremsenschwenkelement 23.
Gemäß 7 ist das Übertragungselement 27 als Stößel 53 ausgebildet, der im Kupplungsschubelement 16 axial verschiebbar gelagert ist. Er ist also im Kupplungsschubelement 16 in und entgegen der Verschieberichtung x verschiebbar. Er ist hingegen relativ zum Kupplungsschubelement 16 drehfest angeordnet. Bevorzugt wird dies durch entsprechende Lagerung des Stößels 53 im Kupplungsschubelement 16 erreicht. Alternativ oder zusätzlich könnte der Stößel 53 am Kupplungsschwenkelement 17 und/oder am Bremsenschwenkelement 23 entsprechend verdrehsicher gehalten sein.
Die Übertragungsaktuatorik 29 ist am Kupplungsschubelement 16 angeordnet. Sie weist einen Elektromotor 50 und ein vom Elektromotor 50 rotierbares Umsetzelement 54 auf. Zum Einwirken des Motors 50 auf das Umsetzelement 54 können beispielsweise eine Motorwelle 55 des Motors 50 als Zahnrad ausgebildet sein, das Umsetzelement 54 einen Zahnkranz 56 aufweisen und das Zahnrad der Motorwelle 55 und der Zahnkranz 56 des Umsetzelements 54 miteinander kämmen. Durch entsprechendes Ansteuern des Elektromotors 50 ist somit das Umsetzelement 54 vom Elektromotor 50 rotierbar.
Das Umsetzelement 54 und der Stößel 53 wirken über eine Gewindeverbindung 57 miteinander zusammen. Auf Grund der Gewindeverbindung 57 ist ein Rotieren des Umsetzelements 54 in eine Axialverschiebung des Stößels 53 umsetzbar.
Der Stößel 53 wirkt auf das Bremsenschwenkelement 23 ein. Das Einwirken auf das Bremsenschwenkelement 23 erfolgt umso eher, je weiter der Stößel 53 ausgefahren ist, das heißt gemäß der Darstellung von 7 nach rechts verfahren ist. Durch entsprechendes Ein- bzw. Ausfahren des Stößels 53 ist es somit möglich, einzustellen, innerhalb welchen Teils des Kupplungselementweges die Bewegung des Kupplungselements 16 mechanisch auf das Bremsenschwenkelement 23 übertragen wird.
Es ist möglich, die Gewindeverbindung 57 derart auszubilden, dass eine auf den Stößel 53 wirkende Axialkraft ein Rotieren des Umsetzelements 54 bewirkt. Die Gewindeverbindung 57 kann also als nichthemmende Gewindeverbindung 57 ausgelegt sein. In diesem Fall ist bei einem Ausfall des Elektromotors 50 gewährleistet, dass die Getriebebremse 6 auch dann wieder freigegeben wird, wenn der Elektromotor 50 ausfällt, während der Stößel 53 ausgefahren ist. Denn dann drücken – eine geeignete Dimensionierung vorausgesetzt – die Rückstellfedern 26 der Bremsbeläge 20, 21 der Getriebebremse 6 den Stößel 53 zurück in die eingefahrene Stellung.
Es ist auch möglich, dass die Übertragungsaktuatorik 29 eine Spiralfedereinrichtung 58 aufweist, die sich am Kupplungsschubelement 16 abstützt und mittels derer das Umsetzelement 54 in eine Rückdrehrichtung vorbelastet ist. Wenn in diesem Fall der Elektromotor 50 ausfällt, während der Stößel 53 ausgefahren ist, wird der Stößel 53 stets in die eingefahrene Stellung zurückverfahren. Dies gilt unabhängig davon, ob die Gewindeverbindung 57 als selbsthemmende Gewindeverbindung oder als nicht selbsthemmende Gewindeverbindung ausgebildet ist.
Auf Grund der obigen Ausführungen ist ersichtlich, dass der Stößel 53 unabhängig davon verfahrbar ist, ob das Kupplungsschubelement 16 bewegt wird oder nicht. Bei entsprechender Dimensionierung des Elektromotors 50 ist es daher möglich, mittels der Ausführungsform von 7 eine Hillholder-Funktionalität zu realisieren.
8 zeigt das letzte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 2. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist kein Bremsenschubelement 24 vorhanden. Das Kupplungselement entspricht dem Kupplungsschubelement 16, das Bremsenelement dem Bremsenschwenkelement 23.
Gemäß 8 ist das Übertragungselement 27 – analog zu 7 – als Stößel 53 ausgebildet, der auf das Bremsenschwenkelement 23 einwirkt. Der Stößel 53 ist am Kupplungsschubelement 16 axial verschiebbar gelagert. Die Übertragungsaktuatorik 29 ist im Kupplungsschubelement 16 angeordnet. Sie weist einen Elektromotor 50 und ein vom Elektromotor 50 rotierbares Umsetzelement 54 auf. Um den Motor 50 kleiner dimensionieren zu können, ist vorzugsweise zwischen dem Elektromotor 50 und dem Umsetzelement 54 ein Untersetzungsgetriebe 59 angeordnet.
Das Umsetzelement 54 wirkt über eine Gewindeverbindung 57 mit einem Klemmelement 60 einer Klemmeinrichtung 61 zusammen. Insbesondere wird ein Rotieren des Umsetzelements 54 in eine Axialverschiebung des Klemmelements 61 umgesetzt. Das Verschieben des Klemmelements 60 bewirkt – je nach Richtung der Verschiebung -, dass der Stößel 53 mit dem Kupplungsschubelement 16 klemmend verbunden wird bzw. eine bestehende Klemmverbindung mit dem Kupplungsschubelement 16 gelöst wird. Der Stößel 53 ist also mittels der Klemmeinrichtung 61 mit dem Kupplungsschubelement 16 lösbar klemmbar.
Zwischen dem Kupplungsschubelement 16 und dem Stößel 53 ist eine schwache Vorspannfedereinrichtung 31 angeordnet. Die Vorspannfedereinrichtung 31 bewirkt, dass der Stößel 53 stets am Bremsenschwenkelement 23 anliegt. Die Vorspannfedereinrichtung 31 ist aber so schwach dimensioniert, dass sie allein ein Auslenken des Bremsenschwenkelements 23 nicht bewirken kann. Das Bremsenschwenkelement 23 wird somit nur dann ausgelenkt, wenn der Stößel 53 mit dem Kupplungsschubelement 16 geklemmt verbunden ist. Nur in diesem Zustand wirkt der Stößel 53 auf das Bremsenschwenkelement 23 ein.
Mittels der beschriebenen Ausführungsformen ist somit auf einfache Weise die Bewegung des Bremsenelements direkt mit der Bewegung des Kupplungselements koordinierbar.

1: Verbrennungskraftmaschine
2: Kupplungseinrichtung
3: Schaltgetriebe
4: angetriebene Achse
5: Kupplung
6: Getriebebremse
7: Kurbelwelle
8: Getriebeeingangswelle
9: Getriebeausgangswelle
10: Zahnräder
11: Fahrer
12: Steuereinrichtung
13: Hülse
14: Ausrückelement
15: Membranfedern
16: Kupplungsschubelement
17: Kupplungsschwenkelement
18: Kupplungsschwenkachse
19: Bremsscheibe
20, 21: Bremsbeläge
22: Drehachse der Getriebeeingangswelle
23: Bremsenschwenkelement
24: Bremsenschubelement
25: Bremsenschwenkachse
26: Rückstellfedern
27: Übertragungselement
28: Stempel
29: Übertragungsaktuatorik
30: Rückstellfedereinrichtung
31: Vorspannfedereinrichtung
32: Elektromagnet
33, 34: Verzahnungen
35, 36: Führungselemente
37: Gehäuseelement
38: Gleitelement
39: Kurvenbahn
40: Andrückfedereinrichtung
41: Koppelfederung
42, 43: Vertiefungen
44: Erhebung
45: vorderer Anschlag
46, 48: Gehäuseteile
47: hinterer Anschlag
49: Abstandhalter
50: Elektromotor
51: Verstellmechanik
52: Abhubbegrenzung
53: Stößel
54: Umsetzelement
55: Motorwelle
56: Zahnkranz
57: Gewindeverbindung
58: Spiralfedereinrichtung
59: Untersetzungsgetriebe
60: Klemmelement
61: Klemmeinrichtung
a: radialer Abstand
x: Verschieberichtung
α: Winkelabstand

Claims

Kupplungseinrichtung mit einer Kupplung (5), die über eine Kupplungsaktuatorik betätigbar ist und mittels derer eine Kurbelwelle (7) einer Verbrennungskraftmaschine (1) und eine Getriebeeingangswelle (8) eines Schaltgetriebes (3) lösbar miteinander kuppelbar sind, und mit einer Getriebebremse (6), die über eine Bremsenaktuatorik betätigbar ist und mittels derer die Getriebeeingangswelle (8) bremsbar ist, wobei die Kupplungsaktuatorik ein über einen Kupplungselementweg bewegbares Kupplungselement (16, 17) aufweist, dessen Bewegung auf die Kupplung (5) einwirkt, wobei die Bremsenaktuatorik ein über einen Bremsenelementweg bewegbares Bremsenelement (23, 24) aufweist, dessen Bewegung auf die Getriebebremse (6) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung ein Übertragungselement (27) aufweist, mittels dessen die Bewegung des Kupplungselements (16, 17) mechanisch auf das Bremsenelement (23, 24) übertragbar ist, und dass dem Übertragungselement (27) eine Übertragungsaktuatorik (29) zugeordnet ist, mittels derer einstellbar ist, innerhalb welchen Teils des Kupplungselementweges die Bewegung des Kupplungselements (16, 17) mechanisch auf das Bremsenelement (23, 24) übertragen wird.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsaktuatorik ein Kupplungsschubelement (16) und ein Kupplungsschwenkelement (17) aufweist, dass das Kupplungsschubelement (16) in einer Verschieberichtung (x) verschiebbar ist, dass ein Verschieben des Kupplungsschubelements (16) ein Verschwenken des Kupplungsschwenkelements (17) um eine Kupplungsschwenkachse (18) bewirkt, dass das Verschwenken des Kupplungsschwenkelements (17) das Einrücken bzw. das Ausrücken der Kupplung (5) bewirkt, dass die Bremsenaktuatorik ein Bremsenschubelement (24) und ein Bremsenschwenkelement (23) aufweist, dass das Bremsenschubelement (24) in der Verschieberichtung (x) verschiebbar ist, dass ein Verschieben des Bremsenschubelements (24) ein Verschwenken des Bremsenschwenkelements (23) um eine Bremsenschwenkachse (25) bewirkt, dass das Verschwenken des Bremsenschwenkelements (23) das Betätigen bzw. das Lösen der Getriebebremse (6) bewirkt und dass das Kupplungselement (16) dem Kupplungsschubelement (16) und das Bremsenelement (24) dem Bremsenschubelement (24) entspricht.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (27) als Stempel (28) ausgebildet ist, dass die Übertragungsaktuatorik (29) eine Rückstellfedereinrichtung (30) und einen Elektromagneten (32) aufweist, dass der Stempel (28) mittels der Rückstellfedereinrichtung (30) in Richtung auf eine Ruhelage zu federbelastet ist und dass der Stempel (28) mittels des Elektromagneten (32) aus der Ruhelage in eine Betätigungslage auslenkbar ist, in der er das Bremsenschubelement (24) mit dem Kupplungsschubelement (16) verbindet.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (28) einen Formschluss zwischen dem Bremsenschubelement (24) und dem Kupplungsschubelement (16) bewirkt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedereinrichtung (30) derart dimensioniert ist, dass sie beim Abschalten des Elektromagneten (32) den Stempel (28) aus dem Formschluss heraus in die Ruhelage überführt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsaktuatorik (29) Führungselemente (35, 36) aufweist, die an einem Gehäuseelement (37) der Kupplungseinrichtung und am Stempel (28) angeordnet sind und die derart miteinander zusammenwirken, dass der Formschluss zwangsweise gelöst wird, wenn das Bremsenschubelement (24) in der Verschieberichtung (x) bewegt wird und einen vorbestimmten Wegpunkt entlang des Bremsenelementweges erreicht.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (28) einen Reibschluss zwischen dem Bremsenschubelement (24) und dem Kupplungsschubelement (16) bewirkt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibschluss mittels einer nicht hemmenden Verzahnung (33) optimiert ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsschubelement (16) am Kupplungsschwenkelement (17) kraftschlüssig anliegt.
Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsenschubelement (24) am Bremsenschwenkelement (23) kraftschlüssig anliegt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsenschubelement (24) über eine sich am Kupplungsschubelement (16) abstützende Vorspannfedereinrichtung (31) an das Bremsenschwenkelement (23) angedrückt wird.
Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsenschubelement (24) mit dem Bremsenschwenkelement (23) verbunden ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (27) als Gleitelement (38) ausgebildet ist, das mit einer Kurvenbahn (39) zusammen wirkt, dass das Gleitelement (38) quer zur Verschieberichtung (x) auf die Kurvenbahn (39) zu mit einer Federkraft belastet ist, dass mittels der Übertragungsaktuaktorik (29, 32) die Federkraft zwischen einer minimalen Federkraft und einer maximalen Federkraft variierbar ist, und dass das Bremsenschwenkelement (23) auf das Bremsenschubelement (24) eine rücktreibende Kraft ausübt, die derart auf die minimale und die maximale Federkraft abgestimmt ist, dass die Bewegung des Kupplungsschubelements (16) bei maximaler Federkraft auf das Bremsenschubelement (24) übertragen wird und bei minimaler Federkraft nicht auf das Bremsenschubelement (24) übertragen wird.
Kupplungseinrichtung nach 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (39) zwei Vertiefungen (42, 43) aufweist, in die das Gleitelement (38) eintauchen kann, dass eine der Vertiefungen (42, 43) näher am Bremsenschwenkelement (23) angeordnet ist als die andere der Vertiefungen (42, 43), dass das Bremsenschubelement (24) sich relativ zum Kupplungsschubelement (16) in einer eingefahrenen Stellung befindet, wenn das Gleitelement (38) in die näher am Bremsenschwenkelement (23) angeordnete Vertiefung (42) eintaucht, und dass das Bremsenschubelement (24) sich relativ zum Kupplungsschubelement (16) in einer ausgefahrenen Stellung befindet, wenn das Gleitelement (38) in die andere Vertiefung (43) eintaucht.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (39) und das Gleitelement (38) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Bremsenschubelement (24) auch bei maximaler Federkraft von der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung verschiebbar ist, dass die Kupplungseinrichtung einen vorderen Anschlag (45) aufweist, der derart positioniert ist, dass das Bremsenschubelement (24), wenn es sich in der ausgefahrenen Stellung befindet und die Bewegung des Kupplungsschubelements (16) auf das Bremsenschubelement (24) übertragen wird, nach Zurücklegen eines Vorwärtsweges am vorderen Anschlag (45) anstößt, und dass das Bremsenschubelement (24) auf Grund des Anstoßens am vorderen Anschlag (45) von der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung überführt wird.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (39) und das Gleitelement (38) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Bremsenschubelement (24) auch bei maximaler Federkraft von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung verschiebbar ist, dass die Kupplungseinrichtung einen hinteren Anschlag (47) aufweist, der derart positioniert ist, dass das Bremsenschubelement (24), wenn es sich in der eingefahrenen Stellung befindet und die Bewegung des Kupplungsschubelements (16) auf das Bremsenschubelement (24) übertragen wird, nach Zurücklegen eines Rückwärtsweges am hinteren Anschlag (47) anstößt, und dass das Bremsenschubelement (24) auf Grund des Anstoßens am hinteren Anschlag (47) von der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung überführt wird.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (39) und das Gleitelement (38) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Bremsenschubelement (24) sowohl in der eingefahrenen Stellung als auch in der ausgefahrenen Stellung stabilisiert ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierung in der ausgefahrenen Stellung stärker ist als die Stabilisierung in der eingefahrenen Stellung.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsaktuatorik ein Kupplungsschubelement (16) und ein Kupplungsschwenkelement (17) aufweist, dass das Kupplungsschubelement (16) in einer Verschieberichtung (x) verschiebbar ist, dass ein Verschieben des Kupplungsschubelements (16) ein Verschwenken des Kupplungsschwenkelements (17) um eine Kupp lungsschwenkachse (18) bewirkt, dass das Verschwenken des Kupplungsschwenkelements (18) das Einrücken bzw das Ausrücken der Kupplung (5) bewirkt, dass die Bremsenaktuatorik ein Bremsenschwenkelement (23) aufweist, dass ein Verschwenken des Bremsenschwenkelements (23) um eine Bremsenschwenkachse (25) das Betätigen bzw. das Lösen der Getriebebremse (6) bewirkt und dass das Kupplungselement (17) dem Kupplungsschwenkelement (17) und das Bremsenelement (23) dem Bremsenschwenkelement (23) entspricht.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsschwenkelement (17) in der Nähe der Kupplungsschwenkachse (18) am Bremsenschwenkelement (23) anliegt, dass das Übertragungselement (27) als Abstandhalter (49) ausgebildet ist, der in einem radialen Abstand (a) von der Kupplungsschwenkachse (18) zwischen dem Kupplungsschwenkelement (17) und dem Bremsenschwenkelement (23) angeordnet ist, und dass der radiale Abstand (a) mittels der Übertragungsaktuatorik (29) einstellbar ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (49) als Rolle oder als Keil ausgebildet ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsaktuatorik (29) einen Elektromagneten (32) und eine Rückstellfedereinrichtung (30) aufweist, dass der Abstandhalter (49) bei unbestromtem Elektromagneten (32) mittels der Rückstellfedereinrichtung (30) in einer Ruhelage gehalten ist und dass ein Bestromen des Elektromagneten (32) ein Auslenken des Abstandhalters (49) in eine Betätigungslage bewirkt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsaktuatorik (29) einen Motor (50) aufweist, der über eine Verstellmechanik (51) auf den Abstandhalter (49) einwirkt.
Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsschwenkelement (17) und das Bremsenelement (23) über eine Abhubbegrenzung (52) miteinander verbunden sind.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsaktuatorik ein Kupplungsschubelement (16) und ein Kupplungsschwenkelement (17) aufweist, dass das Kupplungsschubelement (16) in einer Verschieberichtung (x) verschiebbar ist, dass ein Verschieben des Kupplungsschubelements (16) ein Verschwenken des Kupplungsschwenkelements (17) um eine Kupplungsschwenkachse (18) bewirkt, dass das Verschwenken des Kupplungsschwenkelements (17) das Einrücken bzw. das Ausrücken der Kupplung (5) bewirkt, dass die Bremsenaktuatorik ein Bremsenschwenkelement (23) aufweist, dass ein Verschwenken des Bremsenschwenkelements (23) um eine Bremsenschwenkachse (25) das Betätigen bzw. das Lösen der Getriebebremse (6) bewirkt und dass das Kupplungselement (16) dem Kupplungsschubelement (16) und das Bremsenelement (23) dem Bremsenschwenkelement (23) entspricht.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (27) als im Kupplungsschubelement (16) axial verschieblich gelagerter Stößel (53) ausgebildet ist, dass die Übertragungsaktuatorik (29) am Kupplungsschubelement (16) angeordnet ist und einen Motor (50) und ein vom Motor (50) rotierbares Umsetzelement (54) aufweist, dass das Umsetzelement (54) und der Stößel (53) über eine Gewindeverbindung (57) miteinander zusammenwirken, so dass ein Rotieren des Umsetzelements (54) in eine Axialverschiebung des Stößels (53) umgesetzt wird, und dass der Stößel (53) auf das Bremsenschwenkelement (23) einwirkt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeverbindung (57) derart ausgebildet ist, dass eine auf den Stößel (53) wirkende Axialkraft ein Rotieren des Umsetzelements (54) bewirkt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsaktuatorik (29) eine Spiralfedereinrichtung (58) aufweist, die sich am Kupplungsschubelement (16) abstützt und mittels derer das Umsetzelement (54) in ein Rückdrehrichtung vorbelastet ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (27) als am Kupplungsschubelement (16) axial verschiebbar gelagerter Stößel (53) ausgebildet ist, dass die Übertragungsaktuatorik (29) im Kupplungsschubelement (16) angeordnet ist und einen Motor (50) und ein vom Motor (50) rotierbares Umsetzelement (54) aufweist, dass das Umsetzelement (54) über eine Gewindeverbindung (57) mit einer Klemmeinrichtung (61) zusammenwirkt, so dass ein Rotieren des Umsetzelements (54) in eine Axialverschiebung eines Klemmelements (60) der Klemmeinrichtung (61) umgesetzt wird, dass der Stößel (53) mittels der Klemmeinrichtung (61) mit dem Kupplungsschubelement (16) lösbar klemmbar ist und dass der Stößel (53) auf das Bremsenschwenkelement (23) einwirkt.