DE102006035063A1

DE102006035063A1 - Kupplungs- und Bremsmodul

Info

Publication number: DE102006035063A1
Application number: DE200610035063
Authority: DE
Inventors: Gerd-Peter Schmieder; Klaus Ries-Müller; Thomas Winter; Ulrich Kappenstein; Oliver Gerundt; Uwe Bauer; Klaus Habr; Frank Niewels; Eveline-Johanna Fackelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-01-31

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugtriebstrang (10) für ein Fahrzeug mit mindestens einer angetriebenen Achse (12, 14) und einer Verbrennungskraftmaschine (16), die auf ein Fahrzeuggetriebe (18) wirkt. Die mindestens eine angetriebene Achse (12, 14) weist getriebeseitig oder radseitig (30) mindestens ein Kupplungs- und Bremsmodul (22, 24; 26, 28) auf.

Description

Stand der Technik
Bei Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen werden im Allgemeinen Scheibenbremsen oder Trommelbremsen eingesetzt, die allgemein bekannt sind. Die Trennung der Verbrennungskraftmaschine vom restlichen Antriebsstrang erfolgt über Kupplungen oder Kupplungssysteme. Zu den Kupplungssystemen zählen gemäß Kraftfahrtechnisches Taschenbuch 23. Auflage, Bosch Braunschweig, Wiesbaden, Vieweg 1999, ISBN 3-528-0386-4, Seite 580 ff. trockne Reibungskupplungen, die eine Druckplatte und eine Kupplungsscheibe umfassen. Auf die Kupplungsscheibe sind zwei axial zueinander gefederte Reibbeläge aufgeklebt oder aufgenietet. Eine weitere Reibfläche wird vom Schwungrad der Verbrennungskraftmaschine gebildet. Das Schwungrad und die Druckplatte weisen die für die Reibarbeit der Kupplung notwendigen Wärmekapazitäten auf und sind mit der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Getriebeeingangswelle verbunden.
Zur Kraftübertragung bei geschlossener Kupplung spannen Federn, die häufig als eine oder mehrere zentrale Tellerfedern ausgebildet sind, die Kupplungsscheibe zwischen Druckplatte und Schwungrad ein. Zum Öffnen der Kupplung, zur Ermöglichung eines Schaltvorganges, entlastet ein mechanisch oder hydraulisch betätigtes Ausrücklager die Druckplatte von der mindestens einen Feder. Die Kupplung wird mit einem Fußpedal oder zum Beispiel über elektrohydraulische, elektropneumatische oder elektromechanisch arbeitende Steller betätigt. In die Kupplungsscheibe kann zur Schwingungsisolation ein ein- oder mehrstufiger Torsionsdämpfer gegebenenfalls unter Vorschaltung eines Vordämpfers integriert sein. Zur optimalen Schwingungsisolation kann auch ein zweiteiliges Schwungrad (Zweimassenschwungrad) mit einem zwischengeschalteten elastischen Element vor die Kupplung geschaltet sein. Daneben kommen automatische Kupplungen zum Einsatz, die in Verbindung mit elektronischen Steuergeräten entweder einen automatisierten Anfahrvorgang oder zusammen mit zum Beispiel servobetätigten Schaltgetrieben ein vollautomatisiertes Getriebe bilden. Eingriffe zur Antriebsschlupfregelung oder zur Kraftunterbrechung bei Bremsvorgängen sind ebenso möglich.
Anstelle trockener Reibungskupplungen werden auch nasse Reibungskupplungen eingesetzt, die gegenüber der trockenen Reibungskupplung den Vorteil einer gesteigerten thermischen Leistungsfähigkeit aufweisen, da sie für die Wärmeabfuhr mit Öl durchflutet werden können. Die Schlupfverluste der nassen Reibungskupplung sind im geöffneten Zustand jedoch deutlich höher als die einer trockenen Kupplung. Der Einsatz in Verbindung mit synchronisierten Getrieben ist wegen der erhöhten Synchronbelastung beim Schalten problematisch. Die nasse Reibungskupplung ist bei stufenlosen Kraftfahrzeuggetrieben in Serie eingeführt worden. Die nasse Reibungskupplung weist Bauraumvorteile auf, insbesondere wenn man ein oder mehrere ohnehin vorhandene kraftschlüssige Schaltelemente (Lamellenkupplung oder Lamellenbremse) für den Anfahrvorgang mit benutzen kann. Lamellenkupplungen werden heute zum Beispiel bei großen Startern für Nutzfahrzeuge eingesetzt. Die Mitnehmer mit den Außenlamellen sowie ein Starteranker bzw. die Abtriebswelle und das Ritzel sind formschlüssig miteinander verbunden. Die Innenlamellen sitzen auf einem Kuppelteil, das sich über ein Steilgewinde auf die Antriebswelle axial bewegen lässt. Ohne Belastung wird das Lamellenpaket auf die Vorspannfeder leicht vorgespannt und kann nur kleine Momente übertragen. Bei wachsender Belastung wandert das Kuppelteil, veranlasst durch das Stahlgewinde in Richtung Druckfeder oder Federteller, die damit stärker gespannt wird die Lamellen fester zusammendrückt. Die Lamellenkupplung überträgt daher mit wachsender Belastung des Starters aufsteigende Drehmomente.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Einkupplungs- und Bremsmodul vorgeschlagen, welches eine Kombination aus Kupplung und Radbremse für Kraftfahrzeuganwendungen darstellt, welches innerhalb des Antriebsstranges eines Fahrzeugs individuell platziert werden kann.
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können bei Fahrzeugen mit Allradantrieb die Differentialgetriebe an Vorder- und Hinterachse entfallen und bei Personenkraftwagen, bei denen eine Achse angetrieben ist, sei es die Vorderachse, sei es die Hinterachse, dass an dieser Achse vorgesehene Differentialgetriebe entfallen. Es wird bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung nur noch eine einfache Umlenkung, d.h. ein Winkeltrieb pro Achse benötigt. Dies gilt zum Beispiel für Fahrzeuge, bei denen der Motor in Längsrichtung, d.h. in Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist. Ist die Verbrennungskraftmaschine hingegen quer, d.h. senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges eingebaut, so kann des Weiteren der beim Längseinbau der Verbrennungskraftmaschine erforderliche Winkeltrieb entfallen, da dann der Kraftfluss von der quer eingebauten Verbrennungskraftmaschine über ein Stirnradgetriebe erfolgen kann. An einem jeden Rad des Fahrzeuges kann die bisher eingesetzte Scheibenbremse durch ein Bremslamellenpaket ersetzt werden, gleiches gilt für bisher eingesetzte Trommelbremsen.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungs- und Bremsmodul kann sowohl einem jeden Rad zugeordnet sein als auch innenliegend in Bezug auf die Vorderachse zum Beispiel neben dem Fahrzeuggetriebe angeordnet werden. Bei heute bereits eingesetzten Fahrzeugen mit Hybridantrieb einer Verbrennungskraftmaschine und mindestens einen elektrischen Antrieb umfassend, kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungs- und Bremsmodul in Verbindung mit einem Kurbelwellenstartergenerator und einer zusätzlichen Trennkupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Kurbelwellenstartergenerator eingesetzt werden. In diesem Einsatzfalle kann zum Beispiel bei Fahrzeugschubbetrieb und/oder bei Einsatz einer elektro-hydraulisch verstärkenden Bremse bei kleiner Bremsleistungsanforderung ein Rekuperationspotenzial genutzt werden, d.h. während des Bremsvorgangs, die für den Hybridantrieb erforderliche Hochspannungsbatterie wieder aufgeladen werden.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungs- und Bremsmodul erlaubt beim Anfahren bzw. beim Fahren ein Schleifen des Kupplungsteiles jeweils am Greifpunkt, wobei idealerweise eine Schlupfregelung eingesetzt wird und nach dem Anfahren in den Übergang in den normalen Fahrbetrieb der Kupplungsteil in den geschlossenen Zustand überführt wird. Bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges arbeiten die Kupplungsteile schleifend als Differentialgetriebe und gleichen somit den Drehzahlunterschied zwischen einem kurveninneren und einem kurvenäußeren Rad aus. Beim Anhalten werden die Kupplungsteile der Kupplungs- und Bremsmodule geöffnet, wobei der Motor weiterläuft und zum Bremsen lediglich die Bremsteile der Kupplungs- und Bremsmodule geschlossen werden, je nach Stärke des vom Fahrer gewünschten Bremsvorgangs. Die Kupplungs- und Bremsmodule können darüber hinaus zu einer unterschiedlichen Rad- bzw. Achsmomentenverteilung genutzt werden, was je nach Fahrsituation hinsichtlich der Fahrstabilität so zum Beispiel für eine Antriebsschlupfbegrenzung bedeutsam sein kann. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungs- und Bremsmodule lässt sich des Weiteren eine Berganfahrhilfe realisieren, bei der das Rückrollen des Fahrzeuges entgegen der Neigung der Fahrstrecke mit schleifenden Kupplungen und/oder einem Bremseingriff an den Kupplungs- und Bremsmodulen verhindert werden kann.
Beim Bremsen schließen die zum Beispiel in den Bremsteilen des Kupplungs- und Bremsmoduls eingesetzten Bremslamellen gemäß der Bremsleistungsanforderung wobei gleichzeitig die Kupplungslamellen des Kupplungsteiles öffnen können.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 einen Triebstrang eines allradgetriebenen Fahrzeugs mit Längsanordnung der Verbrennungskraftmaschine,
2 eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungs- und Bremsmoduls und
3 eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungs- und Bremsmoduls mit hydraulisch verschiebbarer Druckplatte.
Ausführungsvariante
Der Darstellung gemäß 1 ist in schematischer Darstellung ein Triebstrang eines allradgetriebenen Fahrzeugs mit Frontlängs-Anordnung einer Verbrennungskraftmaschine zu entnehmen.
Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass ein Fahrzeugtriebstrang 10 eine in diesem Falle angetriebene Vorderachse 12 und eine angetriebene Hinterachse 14 aufweist. Der Fahrzeugtriebstrang 10 steht über ein Fahrzeuggetriebe 18 mit einer Verbrennungskraftmaschine 16 in Verbindung. Das Fahrzeuggetriebe 18 treibt über eine Welle ein an der Hinterachse 14 aufgenommenes Hinterachsgetriebe 20 an. In der Darstellung gemäß 1 sind an der Vorderachse 12 im Bereich des Fahrzeuggetriebes 18 ein erstes Kupplungs- und Bremsmodul 22 sowie ein zweites Kupplungs- und Bremsmodul 24 aufgenommen, über welches Räder 30 der angetriebenen Vorderachse angetrieben werden. Anstelle der in 1 dargestellten getriebeseitigen Anordnung der Kupplungs- und Bremsmodule 22, 24, könnten diese an der Vorderachse 12 ebenso gut unmittelbar den anzutreibenden Rädern 30 zugeordnet sein. In der Darstellung gemäß 1 befinden sich die der Vorderachse 12 zugeordneten Kupplungs- und Bremsmodule 22, 24 unmittelbar neben dem Fahrzeuggetriebe 18.
In analoger Weise sind an der angetriebenen Hinterachse 14 neben dem Hinterachsgetriebe 20 ein drittes Kupplungs- und Bremsmodul 26 sowie ein viertes Kupplungs- und Bremsmodul 28 aufgenommen. Auch für die angetriebene Hinterachse 14 gilt, dass die dort vorgesehenen dritten und vierten Kupplungs- und Bremsmodule 26, 28 unmittelbar neben dem Hinterachsgetriebe 20 angeordnet sind. Auch das dritte und das vierte Kupplungs- und Bremsmodul 26, 28 könnten im Bereich der Räder 30 angeordnet werden analog zur alternativen Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Vorderachse 12.
Für Fahrzeuge, bei denen entweder die Vorderachse 12 oder die Hinterachse 14 angetrieben ist, werden die Kupplungs- und Bremsmodule jeweils der angetriebenen Achse zugeordnet. Über die Kupplungs- und Bremsmodule 22, 24, 26 und 28, wie in 1 dargestellt, können die im Fahrzeuggetriebe 18 bzw. im Hinterachsgetriebe 20 vorgesehenen Differentialgetriebe zur Kompensation unterschiedlicher Geschwindigkeiten der Räder 30 bei der Passage von Kurven entfallen. Dem in 1 beispielhaft für ein allradgetriebenes Fahrzeug dargestellten Fahrzeugtriebstrang 10 kann das Hinterachsgetriebe 20 als ein einfacher Winkeltrieb ausgebildet werden, bei dem entweder Königsräder oder Kegelräder eingesetzt werden können. Abweichend von der in 1 dargstellten Einbauvariante der Verbrennungskraftmaschine 16, kann diese auch quer im Fahrzeug eingebaut werden, so dass der Abtrieb vom Fahrzeuggetriebe 18 auf die angetriebene Vorderachse 12 zum Beispiel über eine einfache Stirnradstufenverzahnung erfolgen können.
Der Darstellung gemäß 2 ist ein Schnitt durch ein einer angetriebenen Achse zugeordnetes Kupplungs- und Bremsmodul zu entnehmen.
Der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass ein Antriebsmoment 34 auf eine Antriebswelle 32 wirkt. Bei der Antriebswelle 32 kann es sich sowohl um einen Achsabschnitt der Vorderachse 12 als auch um einen Achsabschnitt der Hinterachse 14 handeln. Das Antriebsmoment 34 wird auf die Antriebwelle 32 entweder über das Fahrzeuggetriebe 18 oder über das Hinterachsgetriebe 20 an das Rad 30 übertragen.
In der Darstellung gemäß 2 ist beispielhaft das erste Kupplungs- und Bremsmodul 22 dargestellt, welches in der in 2 dargestellten Zeichnung nicht dem Fahrzeuggetriebe 18 zugeordnet ist, sondern bordseitig angeordnet ist.
Das Antriebsmoment 34 wird von der Antriebswelle 32 auf einen Achsabschnitt 38 übertragen. Der Achsabschnitt 38 ist mittels eines Achslagers 40 in einem Achsträger 36 gelagert. Am Achsträger 36 ist darüber hinaus ein Rad- und Bremsträger 42 aufgenommen. In dem Rad- und Bremsträger 42 befindet sich ein Kupplungskäfig 44, der über Radlager 48 im Rad- und Bremsträger 42 drehbar gelagert ist. Der Kupplungskäfig 44 nimmt ein Kupplungslamellenpaket 46 auf. Das Kupplungslamellenpaket 46 umfasst einerseits Außenlamellen 46.1, die axial verschiebbar im Kupplungskäfig 44 aufgenommen sind und andererseits Innenlamellen 46.2, die an einem Außenteil 58 eines mehrteilig aufgebauten Bremsenkäfigs 54 axial verschiebbar aufgenommen sind. Neben dem Außenteil 58 umfasst ein Bremsenkäfig 54 einen Innenteil 56. Der Außenteil 58 des Bremsenkäfigs 54 steht über mindestens eine Radschraube 66 mit einer Felge 64 des Rades 30 in Verbindung. An der Felge 64 ist des Weiteren ein Felgenbett 68 ausgebildet, in welches ein Reifen 70 mit seinem Innenumfang eingebettet ist.
Der Außenteil 58 des Bremsenkäfigs 54 ist über Radlager 52 drehbar an einem Achszapfen aufgenommen.
In den Bremskäfig 54 ist ein Bremslamellenpaket 60 integriert. Das Bremslamellenpaket 60 weist Außenlamellen 60.1 und Innenlamellen 60.2 auf, wobei die Außenlamellen 60.1 am Innenumfang des Außenteils 58 des Bremsenkäfigs 54 angeordnet sind und die Innenlamellen 60.2 an der Außenumfangsfläche des Rad- und Bremsträgers 42 ausgebildet sind.
Zwischen dem Kupplungskäfig 44 und einer inneren Stirnfläche des Rad- und Bremsträgers 42 befindet sich ein Radiallager 50. Der Rad- und Bremsträger 42 ist über einen Dichtring 62 gegen den Achsabschnitt 38 abgedichtet. Des Weiteren befindet sich ein Dichtring 62 am Innenteil 56 des mehrteilig ausgebildeten Bremsenkäfigs 54. Schließlich ist ein Dichtring 62 im Außenteil 58 des mehrteilig ausgebildeten Bremsenkäfigs 54 im Bereich der Radlager 52 zugeordnet, um diese soweit möglich gegen Schmutzpartikel und Feuchtigkeit abzuschirmen.
Um das Antriebsmoment 34 auf das Rad 30 gemäß der Darstellung in 2 zu übertragen, wird ein Kupplungskolben 45 über eine Druckzuführung 47 im Kupplungskäfig 44 mit einer geeigneten Druckflüssigkeit beaufschlagt. Die Stirnseite des Kupplungskolbens 45, die translatorisch bewegbar innerhalb des Kupplungskäfigs 44 ausgebildet ist, rückt die Außenlamellen 46.1 und die Innenlamellen 46.2 des Kupplungslamellenpaketes 46 zusammen. Zur Gewährleistung einer Axialverschiebung der Außenlamellen 46.1 bzw. der Innenlamellen 46.2 relativ zueinander sind sowohl die Außenlamellen 46.1 als auch die Innenlamellen 46.2 in Lamellenführungen 61 bzw. 63 aufgenommen. Die Druckansteuerung des Kupplungskäfigs 44 über die Druckzuführung 47 kann auch geregelt ausgeführt werden (Kupplungsschlupfregelung). Im Modus „Kupplungsbetrieb" wird das Antriebsmoment 34 über den Achsabschnitt 38, der eine Außenverzahnung umfassen kann, formschlüssig mit dem Kupplungskäfig 44 gekoppelt ist, über die ineinander angestellten Außenlamellen 46.1 bzw. Innenlamellen 46.2 in den Außenteil 58 des Bremskäfigs 54 übertragen, an dem die Felge 64 des Rades 30 über mindestens eine Radschraube 66 aufgenommen ist. Im Betriebsmodus „Kupplungsbetrieb" sind die Außenlamellen 60.1 bzw. die Innenlamellen 60.2 des Bremslamellenpaketes 60 außer Eingriff.
Im Betriebsmodus „Bremsbetrieb" wird das rotierende Rad 30, welches über die Felge 64 und die mindestens eine Radschraube 66 mit dem Außenteil 58 des Bremsenkäfigs 54 verbunden ist, abgebremst. Dies erfolgt durch Beaufschlagung des Bremsenkäfigs 54 über eine Druckzuführung 65, die sich durch den Rad- und Bremsträger 42 erstreckt. Bei Druckbeaufschlagung der Druckzuführung 65 wird ein Hohlraum innerhalb des Bremsenkäfigs 54 mit Druck beaufschlagt, so dass ein Bremskolben 55 translatorisch verfahren wird. Am Bremskolben 55 kann eine Druckplatte 59 in Wälzlagern 57 reibungsarm gelagert sein über welche die ebenfalls in Lamellenführungen 61 bzw. 63 axial verschiebbar geführten Außenlamellen 60.1 an die Innenlamellen 60.2 angestellt werden. Über die aneinander angestellten Außen- und Innenlamellen 60.1, 60.2 folgt die Einleitung der Bremskraft in das rotierende Rad 30. Der Rad- und Bremsträger 42 ist gemäß der Darstellung in 2 mit dem Achsträger 36 drehfest verbunden. Dem Betriebsmodus „Bremsbetrieb" ist das Kupplungslamellenpaket 46, das im Kupplungskäfig 44 aufgenommen ist inaktiv, d.h. der Kupplungskolben 45 ist nicht druckbeaufschlagt.
Die Beaufschlagung des Bremsenkäfigs 54 kann über die Druckzuführung 65 einerseits mit Bremsflüssigkeit durchgeführt werden oder es kann auch die gleiche Flüssigkeit verwendet werden, die zur Druckbeaufschlagung des Kupplungskäfigs 44 über die Druckzuführung 47 zugeleitet wird. Der Bremskolben 55 überträgt die Bremskraft.
Die Rückstellbewegung der Außenlamellen 46.1, 60.1 bzw. der Innenlamellen 46.2, 60.2 kann sowohl im Betriebsmodus „Bremsbetrieb" als auch im Betriebsmodus „Kupplungsbetrieb" entweder durch elastische Rückfedereigenschaften oder über zusätzliche Rückstellfedern realisiert werden. Eine Rückstellbewegung des Kupplungskolbens 45 bzw. des Bremskolbens 55 kann über eine Membranfeder oder dergleichen, die sich an dem Rad- und Bremsträger 42 abstützt, erfolgen.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass das erste Kupplungs- und Bremsmodul 22 bei konzentrisch zueinander verbaute Lamellenpakete, nämlich das Kupplungslamellenpaket 46 und das Bremslamellenpaket 60 umfasst. Das Bremslamellenpaket 60 umschließt das Kupplungslamellenpaket 46. Durch das Kupplungslamellenpaket 46 kann die Antriebsfunktion des Rades 30 erfüllt werden, durch das Bremslamellenpaket 60 dessen Verzögerung gewährleistet werden. In Bezug auf eine angetriebene Achse eine Fahrzeugs gesehen, sei es die Vorderachse 12, sei es die Hinterachse 14, gewährleistet das Kupplungslamellenpaket 46 bei Kurvenfahrt den Ausgleich des Drehzahlunterschiedes zwischen kurveninnerem und kurvenäußerem Rad 30 aufgrund des im Kupplungslamellenpaket 46 auftretenden Schlupfes. Durch das innenliegend angeordnete, vom Kupplungskäfig 44 umschlossene Kupplungslamellenpaket 46 kann beim Anfahren die Schlupfregelung ein Schleifen innerhalb des Kupplungslamellenpaketes 46 am Greifpunkt erzeugt werden, nach dem Anfahren wird im geschlossenen Zustand des Kupplungslamellenpaketes 46 weitergefahren.
Beim Anhalten kann das Kupplungslamellenpaket 46 des ersten Kupplungs- und Bremsmoduls 22 schnell geöffnet und das Bremslamellenpaket 60 dementsprechend schnell geschlossen wird, wobei das Kupplungslamellenpaket 46 schneller öffnet, als das Bremslamellenpaket 60 des ersten Kupplungs- und Bremsmoduls 22 schließt. Im Rahmen einer Antriebsschlupfbegrenzung können die Kupplungslamellenpakete 46 des zum Beispiel an der Vorderachse 12 getriebe- oder radseitig angeordneten ersten Kupplungs- und Bremsmoduls 22 bzw. des zweiten Kupplungs- und Bremsmoduls 24 oder die der Hinterachse 14 getriebe- oder radseitig zugeordneten dritten Kupplungs-Bremsmodule 26 bzw. vierten Kupplungs-Bremsmodule 28 eine individuelle Momentenverteilung in einem jeden der Räder 30 je nach Fahrsituation ermöglichen, was hinsichtlich der Fahrstabilität zum Beispiel bei einem mit ASR oder bei einem mit ESP ausgestatteten Fahrzeug in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden kann.
Der Darstellung gemäß 3 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungs- und Bremsmoduls mit hydraulisch verschiebbarer Druckplatte zu entnehmen.
Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass das hier in einer alternativeren Ausführungsvariante dargestellte erste Kupplungs- und Bremsmodul 22 ein ortsfestes Gehäuse 72 aufweist. Innerhalb des ortsfesten Gehäuses 72 ist eine bewegbare Druckplatte 74 aufgenommen. Die bewegbare Druckplatte 74 ist über eine mechanische Verbindung 82 mit der Kolbenstange 96 verbunden. Die Kolbenstange 96 weist an ihren Kolbenstangenenden jeweils einen ersten Kolben 78 und einen zweiten Kolben 80 auf.
Der erste Kolben 78 und der zweite Kolben 80 sind Komponenten eines Hydraulikaktuators 76. Neben dem genannten ersten Kolben 78 und dem genannten zweiten Kolben 80 weist der Hydraulikaktuator 76 einen mit Bezugszeichen 98 identifizierten Bremszylinder sowie einen mit Bezugszeichen 100 identifizierten Kupplungszylinder 100 auf. Je nach Druckbeaufschlagung des Bremszylinders 98 und korrespondierender Druckentlastung des Kupplungszylinders 100 oder je nach Druckbeaufschlagung des Kupplungszylinders 100 und dazu korrespondierender Druckentlastung des Bremszylinders 58 verfahrt die Kolbenstange 76 in horizontaler Richtung und betätigt über die mechanische Verbindung 82 die Druckplatte 74 innerhalb des ortsfesten Gehäuses 72.
Innerhalb des ortsfesten Gehäuses 72 des ersten Kupplungs- und Bremsmoduls 22 verläuft ein Teil der Antriebswelle 32, auf welcher eine Antriebsscheibe 86 aufgenommen ist. Zwischen der der Antriebsscheibe 86 zuweisenden Stirnseite der Druckplatte 74 und der Antriebsscheibe 86 befindet sich eine auf der Antriebswelle 32 drehbar angeordnete Kupplungsscheibe 84. Die Druckplatte 74, die über die mechanische Verbindung 82 von der Kolbenstange 96 aus betätigbar ist, ist auf dem Achsabschnitt 38 aufgenommen. An diesem befindet sich das Rad 30, von dem in der Darstellung gemäß 3 lediglich der Reifen 70 dargestellt ist. Auf dem Achsabschnitt 38 befindet sich eine Bremsscheibe 88 sowie ein drehbar angeordneter Bremsbelag 90. Die Druckplatte 74 ist drehfest auf dem Achsabschnitt 38 aufgenommen. Das Antriebsmoment 34, welches über die Antriebswelle 32 in das ortsfeste Gehäuse 72 des ersten Kupplungs- und Bremsmoduls 22 eingeleitet wird, kann über die Druckplatte 74 bei einer Beaufschlagung des Kupplungszylinders 100 mit einer gleichzeitigen Druckentlastung des Bremszylinders 58 von hydraulischem Medium über die mechanische Verbindung 82 an die Kupplungsscheibe 84 und diese wiederum an die Antriebsscheibe 86 angestellt werden, wobei die Antriebsscheibe 86 drehfest auf der Antriebswelle 32 aufgenommen ist. In diesem Falle ist die Bremsscheibe 88 sowie der mit dieser zusammenwirkende Bremsbelag 90 inaktiv.
Wird hingegen der Bremszylinder 58 mit Hydraulikfluid beaufschlagt und dementsprechend der Kupplungszylinder 100 von Hydraulikfluid entlastet, verfahrt die Kolbenstange 76 mit dem ersten Kolben 78 und dem zweiten Kolben 80 in horizontale Richtung nach links, gibt die zuvor kontaktierte Kupplungsscheibe 84 frei und stellt den Bremsbelag 90 an die Bremsscheibe 88, die drehfest auf dem Achsabschnitt 38 aufgenommen ist, an, so dass das Verzögerungsmoment über den Achsabschnitt 38 an das Rad 70 übertragen wird.
Mit der in 3 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungs- und Bremsmoduls ist mit diesem beim Bremsen gemäß Bremsleis tungsanforderung, d.h. Beaufschlagung des Bremszylinders 98 mit einem hydraulischen Fluid, so aufgrund der dementsprechenden Druckentlastung des Kupplungszylinders 100 von hydraulischem Fluid das Öffnen der Reibverbindung zwischen der Druckplatte 74, der Kupplungsscheibe 84 und der Antriebsscheibe 86, die drehfest auf der Antriebswelle 32 aufgenommen ist, verbunden. Umgekehrt wird bei Druckbeaufschlagung des Kupplungszylinders 100 mit einem hydraulischen Fluid und einer dementsprechenden Druckentlastung des Bremszylinders 98 die Kolbenstange 96 und damit der mechanische Mitnehmer 82 für die Druckplatte 74 an die Kupplungsscheibe 84 und damit an die Antriebsscheibe 86 angestellt, während gleichzeitig die Bremsscheibe 88 und der mit dieser zusammenwirkende Bremsbelag 90 entlastet bzw. freigegeben werden. Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungs- und Bremsmodul kann die Bremsfunktion und die Kupplungsfunktion in eine Baugruppe verlegt werden, so dass bisher den Rädern 30 zugeordnete Scheiben- bzw. Trommelbremsen entfallen können. Des Weiteren bietet das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kupplungs- und Bremsmodul den Vorteil, dass aufgrund der in jedem Kupplungs- und Bremsmodul verbauten Kupplungskomponenten die Funktion der Achsdifferentialgetriebe zum Ausgleich der Drehzahlunterschiede zwischen kurveninnerem und kurvenäußerem Rad 30 nunmehr entfallen können. Die Funktion der jeweiligen Differentialgetriebe seien sie der Vorderachse 12, seien sie der Hinterachse 14 zugeordnet, wird durch den Kupplungsschlupf übernommen, welcher die unterschiedlichen Raddrehzahlen von kurveninnerem bzw. kurvenäußerem Rad 30 bei der Passage einer Kurve ausgleicht.
Die Druckplatte 74 kann zum Beispiel auf einem verzahnten Achsabschnitt 38 axial verschiebbar aufgenommen sein. Gleiches gilt für die Kupplungsscheibe 84 gemäß der Darstellung in 3, die ebenfalls axial verschiebbar auf einem Achsansatz der Antriebswelle 32 aufgenommen sein kann. Der in 3 dargestellte Bremsbelag 90 bzw. eine massiv ausgebildete Scheibe mit einem in Stirnseite angeordneten Bremsbelag 90 überträgt die Reaktionskräfte über ein in 3 dargestelltes im ortsfesten Gehäuse 72 ausgebildetes Widerlager 89 an das ortsfeste Gehäuse 72. Die Anzahl der Widerlager 89, die sich innerhalb des ortsfesten Gehäuses 72 befinden, kann entsprechend der erforderlichen Bremskräfte festgelegt werden. Die Bremsscheibe 88 und Antriebsscheibe 86 sind mit ihren Achsen 32 bzw. 38 drehfest verbunden.
Der in 3 schematisch dargestellte Hydraulikaktor 76 wird auf seiner Kupplungsdruckseite 92 in Bezug auf den Kupplungszylinder 100 mit einem hydraulischen Fluid beaufschlagt, während eine Bremsdruckseite 94 des hydraulischen Aktuators 56 ebenfalls mit einem Hydraulikfluidreservoir in Verbindung steht. Bei Betätigung des Hydraulikaktors 76 wird bei Beaufschlagung des Bremszylinders 98 zwangsweise der Kupplungszylinder 100 entlastet, während im umgekehrten Falle bei Beaufschlagung des Kupplungszylinders 100 der Bremszylinder 98 dementsprechend durch abströmendes Hydraulikfluid druckentlastet wird.
Auch das in 3 beispielhaft dargestellte erste Kupplungs- und Bremsmodul 22 kann sowohl wie dargestellt radseitig auf einer der angetriebenen Achsen des Fahrzeugs montiert sein als auch getriebeseitig angeordnet werden. Analog zur in 2 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungs- und Bremsmoduls können auch mit der in 3 dargestellten Ausführungsvariante die Fahrzustände anfahren, Kurvenfahrt, Anhalten, Momentenverteilung, Berganfahrhilfe und das Bremsen unter Verzicht auf Trommel- bzw. Scheibenbremsen sowie unter Verzicht auf Drehzahlunterschiede zwischen kurveninnerem und kurvenäußerem Rad 30 kompensierende Differentialgetriebe gewährleistet werden.

Claims

Fahrzeugtriebstrang (10) für eine Fahrzeug mit mindestens einer angetriebenen Achse (12, 14) und einer Verbrennungskraftmaschine (16), die auf ein Fahrzeuggetriebe (18) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine angetriebene Achse (12, 14) getriebeseitig oder radseitig mindestens ein Kupplungs- und Bremsmodul (22, 24; 26, 28) aufweist.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungs- und Bremsmodul (22, 24; 26, 28) ein in einem Bremsenkäfig (54) aufgenommenes Bremslamellenpaket (60) und ein in einem Kupplungskäfig (44) aufgenommenes Kupplungslamellenpaket (46) umfasst.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremslamellenpaket (60) das Kupplungslamellenpaket (46) konzentrisch umschließt.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Außenlamellen (46.1) des Kupplungslamellenpaketes (46) am Kupplungskäfig (44) und Innenlamellen (46.2) des Kupplungslamellenpaketes (46) an einem Außenteil (58) des Bremsenkäfigs (54) axial verschiebbar aufgenommen sind.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Innenlamellen (60.2) des Bremslamellenpaketes (60) an einem den Kupplungskäfig (44) umschließenden Rad- und Bremsträger (42) und Außenlamellen (60.1) des Bremslamellenpaketes (60) am Außenteil (58) des Bremsenkäfigs (54) axial verschiebbar aufgenommen sind.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuse (72) des Kupplungs- und Bremsmoduls (22, 24; 26, 28) eine verschieblich gelagerte Druckplatte (74) aufgenommen ist, die über einen Hydraulikaktuator (76) betätigt ist.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (72) auf einer ein Antriebsmoment (34) übertragenden An triebswelle (32) eine Antriebsscheibe (86) drehfest und eine Kupplungsscheibe (84) axial verschieblich aufgenommen sind.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (72) an einem ein Rad (30) aufnehmenden Achsabschnitt (38) eine Bremsscheibe (88) drehfest und ein Bremsbelag (90) axial verschieblich aufgenommen sind.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verschieblich gelagerte Druckplatte (74) bei Druckbeaufschlagung eines Bremszylinders (98) des hydraulischen Aktuators (76) den Bremsbelag (90) an die Bremsscheibe (88) anstellt.
Fahrzeugtriebstrang (10) gemäß der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verschieblich gelagerte Druckplatte (74) bei Druckbeaufschlagung eines Kupplungszylinders (100) des hydraulischen Aktuators (76) die Kupplungsscheibe (84) an die Antriebsscheibe (86) anstellt.