DE102008031542A1

DE102008031542A1 - Trockendoppelkupplung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102008031542A1
Application number: DE102008031542A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Biermann; Tomas Dr. Smetana
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-07
Also published as: WO2010000555A1

Abstract

Es ist eine Trockendoppelkupplung für ein Getriebe mit einer ersten Kupplung (110) und einer zweiten Kupplung (210) offenbart. Ein erster Druckkopf (113) überträgt eine Betätigung eines ersten Betätigungselementes (100) auf die erste Kupplung (110). Ein zweiter Druckkopf (213) überträgt eine Betätigung eines zweiten Betätigungselementes (200) auf die zweite Kupplung (210). Die erste Kupplung (110) steht mit einer ersten Antriebswelle (111) in Wirkzusammenhang und die zweite Kupplung (210) steht mit einer zweiten Antriebswelle (211) in Wirkzusammenhang. Das erste und das zweite Betätigungselement (100, 200) sind jeweils als eine in Richtung der ersten bzw. zweiten Antriebswelle (111, 222) wirkenden Vorspanneinheit (100, 200) ausgebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Trockendoppelkupplung für ein Getriebe. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine Trockendoppelkupplung für ein Getriebe, mit einer ersten Kupplung und einer zweiten Kupplung, einem ersten Druckkopf, der eine Betätigung eines ersten Betätigungselementes auf die erste Kupplung überträgt. Ferner ist ein zweiter Druckkopf vorgesehen, der eine Betätigung eines zweiten Betätigungselementes auf die zweite Kupplung überträgt. Dabei stehen die erste Kupplung, das erste Betätigungselement, ein erster Betätigungshebel für das erste Betätigungselement und der erste Druckkopf mit einer ersten Antriebswelle in Wirkzusammenhang. Ebenso stehen die zweite Kupplung, das zweite Betätigungselement, ein zweiter Betätigungshebel für das zweite Betätigungselement und der zweite Druckkopf mit einer zweiten Antriebswelle in Wirkzusammenhang.
Hintergrund der Erfindung
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 10 831 A1 offenbart einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang umfasst eine Doppelkupplung.
Die Betätigung der Doppelkupplung erfolgt z. B. mechanisch oder hydraulisch. Bei hydraulischen Kupplungssystemen sind hydraulische Betätigungskolben vorgesehen, über die die Kupplungslamellen zusammengedrückt werden. Mechanische Systeme benötigen einen größeren Bauraumbedarf als die hydraulischen Kupplungssysteme, haben aber größere Leistungsverluste gegenüber den herkömmlichen hydraulischen Aktuatoren. Es existiert eine Trockendoppelkupplung, die für die Betätigung der Lamellenpakete eine Hebelaktuatorik verwendet.
Für die Betätigung von einfachen Getrieben finden Vorspanneinheiten in Kraftfahrzeugen Verwendung, um insbesondere die Betätigung einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
Die deutsche Patentschrift DE 10 2005 053 555 B3 offenbart eine Axialverstellvorrichtung in Form einer Kugelrampenanordnung. Die Axialverstellvorrichtung umfasst zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Scheiben, von denen eine axial abgestützt ist und die andere axial verschiebbar ist und von denen zumindest eine drehend antreibbar ist. Die beiden Scheiben weisen jeweils auf ihren zueinander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Kugelrinnen auf. Die beiden Scheiben werden also mit Kugeln als Wälzkörper gelagert.
Die U.S.-Patentschrift 5,485,904 offenbart ebenfalls eine Vorspanneinheit, deren Rappenscheiben mittels Kugeln als Wälzkörper gegeneinander verdrehbar angeordnet sind.
Ebenso offenbart das U.S.-Patent 5,620,072 eine Vorspanneinheit für eine Lamellenkupplung, deren Rampenscheiben ebenfalls mit Kugeln als Wälzkörper gegeneinander verdrehbar angeordnet sind.
Die deutsche Patentschrift DE 10 2004 015 271 B4 offenbart eine Drehmoment-Übertragungsvorrichtung. Hier sind die Wälzkörper und das Axiallager auf einem Teilkreis angebracht, der den gleichen Durchmesser aufweist. Als Wälzkörper werden Kugeln verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, im Bauraum reduzierte Trockendoppelkupplung zu schaffen, die ebenfalls die Nachteile der hydraulisch betätigten Trockendoppelkupplungen überwindet.
Die obige Aufgabe wird durch eine Trockendoppelkupplung für ein Getriebe gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn das erste und das zweite Betätigungselement jeweils eine in Richtung der ersten bzw. zweiten Antriebswelle wirkende Vorspanneinheit ist.
Die Vorspanneinheit umfasst mindestens eine erste Rampenscheibe und eine zweite Rampenscheibe, die beide mehrere Rampenkonturen in einer Seite einer ringförmigen Fläche der Rampenscheiben ausgeformt haben und dass in den Rampenkonturen der ersten Rampenscheibe und der zweiten Rampenscheibe Wälzkörper angeordnet sind. Die erste Rampenscheibe und die zweite Rampenscheibe sind relativ zueinander verdrehbar, so dass ein Axialhub in Richtung der ersten bzw. zweiten Antriebswelle erzeugt wird.
Der erste Betätigungshebel ist mit einer der Rampenscheiben der ersten Vorspanneinheit drehfest verbunden und mit einem ersten Antrieb versehen. Ebenso ist der zweite Betätigungshebel mit einer der Rampenscheiben der zweiten Vorspanneinheit drehfest verbunden und mit einem zweiten Antrieb versehen.
Eine dem jeweiligen Druckkopf der ersten und zweiten Vorspanneinheit abgewandte Seite ist mit einem Gehäuse verbunden und über ein Lager am Gehäuse abgestützt.
Für die Erzeugung des Axialhubs haben die erste Rampenscheibe und die zweite Rampenscheibe der Vorspanneinheit jeweils mehrere einteilige Rampenkonturen in einer Seite einer ringförmigen Fläche der jeweiligen Rampenscheiben ausgeformt. Zwischen den einteiligen Rampenkonturen der ersten Rampenscheibe und der zweiten Rampenscheibe steigen Wälzkörper an den Rampenkonturen auf und/oder ab und bewirken so bei der Verdrehung der Rampenscheiben den Axialhub. Bei den einteiligen Rampenkonturen sind die Wälzkörper Rollen oder kegelförmige Rollen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden bei der erfindungsgemäßen Trockendoppelkupplung auch Vorspanneinheiten eingesetzt, bei denen die erste Rampenscheibe und die zweite Rampenscheibe der Vorspanneinheit jeweils mehrere zweiteilige Rampenkonturen in einer Seite einer ringförmigen Fläche der Rampenscheiben ausgeformt hat. Die Rampenkonturen umfassen eine erste Rampe und eine zweite Rampe. Zwischen den zweieiligen Rampenkonturen der ersten Rampenscheibe und der zweiten Rampenscheibe steigen die Wälzkörper an den Rampenkonturen auf oder ab. Die Wälzkörper sind Kugeln oder Rollen.
Die bei der erfindungsgemäßen Trockendoppelkupplung verwendete Vorspanneinheit umfasst einen Käfig zur Halterung der Wälzkörper. Die Rampenscheiben und die Wälzkörper werden über den Käfig formschlüssig axial aneinander gehalten. Die Vorspanneinheiten stellen vormontierte Einheiten dar, die somit bei der Montage einer Trockenkupplung mit wenigen Handgriffen in das Gehäuse der Kupplung eingesetzt werden können.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn zumindest die beiden Rampenscheiben als kaltgeformte Bauteile aus einem Blechrohling hergestellt werden können. Dabei werden die Rampenkonturen, die Laufflächen, die Endkontaktstelle und die Anfangskontaktstelle ausgebildet. Die Laufflächen der Rampenkonturen sollten zumindest für den Wälzkörper wälztauglich gehärtet sein. Zumindest die Rampenscheiben sind ein aus einem Blechrohling fließgepresstes Bauteil, wobei die Rampenkonturen in die Rampenscheiben eingeprägt sind.
Als Material der Blechrohlinge hat sich kaltumformbarer Stahl des Typs „16MnCr5” als vorteilhaft erwiesen. Ebenfalls von Vorteil als Material der Blechrohlinge ist ein kaltumformbarer Stahl des Typs „C45”, wobei die umgeformten Blechrohlinge vor der mechanischen Belastung in der Vorspanneinheit gehärtet werden müssen. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, welches Härteverfahren hierzu am besten geeignet ist.
Der erste Betätigungshebel ist mit einer ersten Aktuatorwelle verbunden, die an einem, dem ersten Betätigungshebel abgewandten Ende, eine Rampenscheibe der ersten Vorspanneinheit ausgeformt hat. Ebenso ist der zweite Betätigungshebel mit einer zweiten Aktuatorwelle verbunden, die an einem dem zweiten Betätigungshebel abgewandten Ende eine Rampenscheibe der zweiten Vorspanneinheit ausgeformt hat.
Diejenige Rampenscheibe der ersten Vorspanneinheit, die nicht mit der ersten Aktuatorwelle verbunden ist, hat einen Fortsatz ausgebildet, der eine Linearführung trägt, die mit dem Gehäuse zusammenwirkt. Ebenso hat diejenige Rampenscheibe der zweiten Vorspanneinheit, die nicht mit der zweiten Aktuatorwelle verbunden ist, einen Fortsatz ausgebildet, der eine Linearführung trägt, die mit dem Gehäuse zusammenwirkt.
Der erste Betätigungshebel und der zweite Betätigungshebel wirken zur Betätigung mit einem ersten Schneckenantrieb bzw. einem zweiten Schneckenantrieb zusammen.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1 zeigt eine schematische Darstellung der in der Vorspanneinheit wirkenden Kräfte, wenn diese betätigt wird;
2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform der Vorspanneinheit, die bei der gegenwärtigen Erfindung Anwendung findet;
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der vormontierten Vorspanneinheit, wobei zumindest eine der beiden Rampenscheiben gegeneinander verdreht ist, so dass zwischen der ersten Rampenscheibe und der zweiten Rampenscheibe ein Hub in Richtung der Achse vorliegt;
4 zeigt eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorspanneinheit, die bei der gegenwärtigen Erfindung Anwendung findet;
5 zeigt eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der Vorspanneinheit aus 4, wobei sich die Wälzkörper zwischen den beiden Rampenscheiben am höchsten Punkt der Rampenkontur befinden;
6 zeigt in der hier dargestellten Ausführungsform die elektromotorische Betätigung für eine Trockendoppelkupplung, wobei die Betätigung mittels zweier Vorspanneinheiten erfolgt;
7 zeigt eine Detailansicht der elektromotorischen Betätigung für eine Trockendoppelkupplung, wobei der Bereich um die zwei Vorspanneinheiten vergrößert dargestellt ist; und
8 zeigt in einer schematischen Darstellung die bei der Betätigung der Trockendoppelkupplung wirkenden Kräfte.
Obwohl sich die nachfolgende Beschreibung sich bei der Vorspanneinheit 1 auf die Verwendung von drei Wälzkörpern 3 zwischen den Rampenscheiben 2, 5 bezieht, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Zwischen der ersten und der zweiten Rampenscheibe 2, 5 können drei bis fünf Rollen angeordnet sein. Ferner sei darauf hingewiesen, dass in den verschiedenen Figuren für gleiche und gleich wirkende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorspanneinheit 1 des Standes der Technik und die wirkenden Kräfte, wenn die erste Rampenscheibe 2 gegenüber der zweiten Rampenscheibe 5 verdreht ist. Die erste Rampenscheibe 2 und die zweite Rampenscheibe 5 haben jeweils eine Rampenkontur 8 ausgebildet. Die Rampenkontur 8 besteht aus einer ersten Rampe 9 und einer zweiten Rampe 10. Die beiden Rampen 9, 10 sind um einen Winkel α geneigt. Durch das Verdrehen der Rampenscheiben 2 und 5 relativ zueinander, rollen die Wälzkörper 3 entlang der schrägen Rampen 9 oder 10. Dies bewirkt eine reibungsarme Verschiebung der Rampenscheiben 2 und 5 in Richtung der Achse 50. Die Verschiebung geschieht so lange, bis ein maximaler Hub erreicht ist. Die durch das Torsionsmoment erzeugte tangentiale Kraft F_T an den beiden Rampenscheiben 2 und 5 führt somit zu einer axialen Vorspannung der Vorspanneinheit 1 mit einer Kraft F_N2 in axialer Richtung. Von den Wälzkörpern 3 wirkt eine Normalkraft F_N1 auf die beiden Rampen 9, 10. Die axiale Kraft F_N2 errechnet sich an Hand von Gleichung 1. FN2 = cDC·h (Gleichung 1)
Die tangentiale Kraft F_T kann aus der Gleichung 2 berechnet werden. FT = FN2·(μ·cosα + sinα)/cosα (Gleichung 2)
Die auf die Rampen 9 und 10 wirkende Normalkraft F_N1 errechnet sich anhand der Gleichung 3. FN1 = FN2/cosα (Gleichung 3)
Das wirkende Kupplungsmoment T_BC errechnet sich anhand der Gleichung 4. TBC = FT·(Dm/2) (Gleichung 4)
Dabei ist D_m der Teilkreisdurchmesser, α ist der Winkel unter dem die Rampen 9 und 10 geneigt sind. h ist der axiale Hub, der durch das Verdrehen der Rampenscheiben 2 und 5 relativ zueinander erzielt werden kann, c_DC ist ein Parameter für die Steifigkeit der verwendeten Lamellenkupplung und μ ist der Reibkoeffizient.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Explosionsdarstellung der Vorspanneinheit 1 gemäß dem Stand der Technik. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, besteht die Vorspanneinheit 1 im Wesentlichen aus einer ersten Rampenscheibe 2, einem Käfig 4 und einer zweiten Rampenscheibe 5. Zusätz lich sind in der Ausführungsform nach 4 ein Käfig 4, ein Axiallager 6 und eine Anlaufscheibe 7 vorgesehen. Der Käfig 4, in dem mehrere Wälzlager 3 angeordnet sind, schließt sich an die erste Rampenscheibe 2 an. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Wälzlager 3 als Rollen ausgebildet, die in dafür vorgesehenen Taschen 16 gehaltert sind. An den Käfig 4 schließt sich die zweite Rampenscheibe 5 an. Die Oberseite 5a der zweiten Rampenscheibe 5, welche keine Rampen 9, 10 eingeprägt hat, liegt an dem Axiallager 6 an. An das Axiallager 6 schließt sich die Anlaufscheibe 7 oder eine anderes Bauteil an. Da der Käfig 4 drei Rollen trägt, sind somit in der ersten Rampenscheibe 2 drei Rampenkonturen 8 eingeprägt. Jede der Rampenkonturen 8 besteht aus einer ersten Rampe 9 und einer zweiten Rampe 10. Außerdem weist die erste Rampenscheibe 2 innen eine Verzahnung 11 auf, die einen drehmomentfesten Eingriff in eine nicht dargestellte Getriebewelle zur Verfügung stellt. Die erste Rampenscheibe 2 ist vorzugsweise aus einem Blechrohling oder Stanz-Prägeteil, welches mittels Kaltumformung hergestellt wird, gebildet.
Der Käfig 4 besteht im Wesentlichen aus einer Radialscheibe 12, aus der ein erster Haltelappen 13 und ein zweiter Haltelappen 14 ausgeformt sind. Die ersten Haltelappen 13 und die zweiten Haltelappen 14 stehen dabei im Wesentlichen senkrecht von der Radialscheibe 12 ab. In der Radialscheibe 12 sind entsprechend der Anzahl der Rollen bzw. Wälzkörper 3 die Taschen 16 ausgebildet, in denen die Rollen gehaltert werden.
Die zweite Rampenscheibe 5 weist einen Radialflansch 18 auf, der einteilig mit einer sich axial erstreckenden Muffe 19 verbunden ist. Alternativ sind Muffe 19 und Radialflansch 18 miteinander verbundene Bauteile. An dem Radialflansch 18 sind ebenfalls mehrere Rampen 8 ausgebildet. Die Muffe 19 ist für den drehmomentfesten aber axial verschiebbaren Eingriff mit einer nicht dargestellten Welle verzahnt. In dem in 2 dargestellten Beispiel ist eine Verzahnung 20 aus wellenförmig geformtem Blech gebildet. Die zweite Rampenscheibe 5 ist wahlweise ein Zieh-Stanz-Prägebauteil aus einem Schmiede- oder Blechrohling. Alternativ dazu, kann die zweite Rampenscheibe 5 aus den zuvor genannten Rohlingen fließgepresst werden.
Wie bereits beschrieben, schließt sich an die zweite Rampenscheibe 5 das Axiallager 6 an.
An das Axiallager 6 schließt sich die Anlaufscheibe 7 an. Die Anlaufscheibe 7 ist vorzugsweise ein Stanz-Prägebauteil und weist innen so wie außen eine Verzahnung 25 für drehmomentfeste Verbindungen auf. Drehmomentfeste Verbindungen sind vorzugsweise formschlüssige Verbindungen, mit denen Drehmomente um die Rotationsachse der Bauteile übertragen werden können. Weiterhin weist die Anlaufscheibe 7 auf einer Oberseite 7a mehrere Ausformungen 26 auf.
3 zeigt die bei der Trockendoppelkupplung verwendete Vorspanneinheit 1 in der Situation, bei der die erste Rampenscheibe 2 relativ zu der zweiten Rampenscheibe 5 gegeneinander verdreht ist. Dadurch bewegt sich der Wälzkörper 3 auf der Rampenkontur 8 von dem tiefsten Punkt, der Endkontaktstelle 76, zu einem anderen Punkt auf der Rampenkontur 8. In der hier gezeigten Darstellung liegt somit der Wälzkörper 3 an der zweiten Rampe 10 der beiden Rampenscheiben 2 und 5 an. Durch das Verdrehen zumindest einer der Rampenscheiben 2 und 5 relativ zueinander, stellt sich somit ein Axialhub ein. Bei relativer Verdrehung des Käfigs 4 und/oder der ersten Rampenscheibe 2 bzw. der zweiten Rampenscheibe 5 zwischen der ersten Rampe 9 oder der zweiten Rampe 10 an einer der Rampen 9 oder 10 bis zum Ende dieser, tritt ein Maximalhub auf. Die zweite Rampenscheibe 5 hebt sich somit axial (in Richtung der Achse 50; siehe 1) und entfernt sich bis zu einem maximalen Hub von der ersten Rampenscheibe 2.
Jede Rampenkontur 8 umfasst eine erste Rampe 9 und eine zweite Rampe 10. Die Rampenscheiben 2, 5 sind derart ausgestaltet, dass zwischen der Seite der ringförmigen Fläche der Rampenscheiben 2, 5, die von den Rampenkonturen 8 abgewandt ist, und den benachbarten Elementen 79 der jeweiligen Rampenscheiben 2, 5 mehrere Hohlräume 78 ausgebildet sind. In der Darstellung gemäß 8 ist nur bei der zweiten Rampenscheibe 5 ein benachbartes Element 79 dargestellt, so dass nur die Hohlräume 78 zwischen der zweiten Ram penscheibe 5 und dem benachbarten Element 79 darstellbar sind. Das der zweiten Rampenscheibe 5 benachbarte Element 79 ist das Axiallager 6.
Die beiden Rampen 9, 10 weisen jeweils eine Anfangskontaktstelle 75 und eine Endkontaktstelle 76 auf, so dass die beiden Rampen 9, 10 die jeweils benachbarten Elemente 79 nur über die jeweiligen Kontaktstellen 75, 76 berühren. Die Anfangskontaktstellen 75 befinden sich in der dargestellten Ausführungsform jeweils an den Enden der Rampenkonturen 8, wo die Kontaktflächen 77 anschließen. Die Endkontaktstelle 76 ist hier am tiefsten Punkt der jeweiligen Rampenkontur 8 ausgebildet. Die Kontaktflächen 77 sind jeweils mit dem benachbarten Element 79 vollflächig in Kontakt.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Explosionsdarstellung einer weiteren Ausgestaltung der Vorspanneinheit 1, wie sie bei der erfindungsgemäßen Trockendoppelkupplung Verwendung findet. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, besteht die Vorspanneinheit 1 im Wesentlichen aus einer ersten Rampenscheibe 2, einem Käfig 4 und einer zweiten Rampenscheibe 5. In der weiteren Beschreibung wird die Erfindung mit drei Wälzlagern beschrieben. Ebenso sind in den Rampenscheiben 2 und 5 jeweils drei Rampenkonturen 8 ausgeformt. Dies soll jedoch nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Der Käfig 4 hat folglich drei Aufnahmen 4₁ , 4₂ und 4₃ für die Wälzlager 3 ausgebildet. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Wälzlager 3 als Rollen (siehe 5) ausgebildet. An den Käfig 4 schließt sich die erste und zweite Rampenscheibe 2 und 5 an. Durch die Neigung der Rampenkonturen 8 wird der Winkel der Laufbahn 10 verändert. Dadurch ist es möglich, Radialkräfte der Vorspanneinheit 1 aufzunehmen. Die Kräfte können über jeweils ein Betätigungssegment der Trockendoppelkupplung eingeleitet werden. Die Neigung und die Kräfte können sowohl konstant, als auch variabel sein. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, dass die Kräfte auch über einen Kegelstumpf aufgenommen werden können. Bei einer Überlast werden die Rampenscheiben über einen Radialflansch 18 der zweiten Rampenscheibe 5 radial geführt.
Da der Käfig 4 Aufnahmen 4₁ , 4₂ und 4₃ für drei Rollen trägt, sind somit in der ersten Rampenscheibe 2 drei Rampenkonturen 8 eingeprägt. Die erste Rampenscheibe 2 ist vorzugsweise aus einem Blechrohling oder Stanz-Prägeteil gebildet, welches mittels Kaltumformung hergestellt wird.
Die zweite Rampenscheibe 5 weist den Radialflansch 18 auf, der einteilig mit der Rampenscheibe 5 gebildet ist. Ebenfalls sind mehrere Rampenkonturen 8 in der zweiten Rampenscheibe 5 ausgebildet. Die zweite Rampenscheibe 5 ist wahlweise ein Zieh-Stanz-Prägebauteil aus einem Schmiede- oder Blechrohling. Alternativ dazu, kann die zweite Rampenscheibe 5 aus den zuvor genannten Rohlingen fließgepresst werden. Über den Radialflansch 18 werden der Käfig 4 und die erste Rampenscheibe 2 zu einer vormontierten Einheit zusammengehalten.
5 zeigt eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der Vorspanneinheit 1, die bei der erfindungsgemäßen Trockendoppelkupplung zum Einsatz kommt. Die Wälzkörper 3 befinden sich zwischen den beiden Rampenscheiben 2 und 5 am höchsten Punkt der jeweiligen Rampenkontur 8. Die Rampenkonturen 8 haben jeweils eine einteilige Lauffläche 11 für die Wälzkörper 3 ausgeformt. Die Lauffläche 11 ist gegenüber der Achse 12 geneigt. Somit ist auch eine Achse 3_A des jeweiligen Wälzkörpers 3 gegenüber der Achse 12 der Vorspanneinheit 1 geneigt. Die Wälzkörper 3 sind bei dieser Ausführungsform als Rollen ausgebildet. Die Rollen sind am jeweils höchsten Punkt der jeweils zugeordneten Rampenkontur 8 positioniert. Damit hat die Vorspanneinheit 1 den Maximalhub erreicht. In der hier dargestellten Ausführungsform besitzt die Vorspanneinheit 1 einen Durchmesser von 88 mm. Beim Maximalhub erreicht die Vorspanneinheit 1 eine Dicke von 20 mm.
6 zeigt in der hier dargestellten Ausführungsform die elektromotorische Betätigung für eine Trockendoppelkupplung 60, wobei die Betätigung mittels einer ersten Vorspanneinheit 100 und einer zweiten Vorspanneinheit 200 erfolgt. Die erste und die zweite Vorspanneinheit 100, 200 wirken als Betätigung für eine erste Kupplung 110 und eine zweite Kupplung 210 der Trockendoppel kupplung 60. An einem Kupplungsgehäuse 130 ist als Teil davon ein Aktuatorgehäuse 131 ausgebildet, an dem die erste und die zweite Vorspanneinheit 100, 200 sitzen. Wie aus der Detailansicht der elektromotorischen Betätigung für eine Doppelkupplung in 7 ersichtlich ist, ist der Bereich um die zwei Vorspanneinheiten 100, 200 vergrößert dargestellt. Die erste und die zweite Vorspanneinheit 100, 200 sind über jeweils ein Axialnadellager 132 mit dem Aktuatorgehäuse 131 verbunden. Die erste Kupplung 110 ist mit der ersten Antriebswelle 111 und die zweite Kupplung 210 ist mit der zweiten Antriebswelle 211 verbunden. Die erste Kupplung 110 ist durch einen Deckel 112 geschützt. Ebenso ist die zweite Kupplung 210 durch einen Deckel 212 geschützt. Die erste Kupplung 110 und die zweite Kupplung 210 sind über einen ersten Druckkopf 113 bzw. einem zweiten Druckkopf 213 betätigbar. Der erste Druckkopf 113 überträgt einen Axialhub der ersten Vorspanneinheit 100 auf die erste Kupplung 110. Ebenso überträgt der zweite Druckkopf 213 einen Axialhub der zweiten Vorspanneinheit 200 auf die zweite Kupplung 110. Der erste Druckkopf 113 ist mit der Seite der ersten Vorspanneinheit 100 verbunden, die der Verbindung der ersten Vorspanneinheit 100 mit dem Aktuatorgehäuse 131 abgewandt ist. Ebenso ist der zweite Druckkopf 213 mit der Seite der zweiten Vorspanneinheit 200 verbunden, die der Verbindung der zweiten Vorspanneinheit 200 mit dem Aktuatorgehäuse 131 abgewandt ist. Der erste und der zweite Druckkopf 113, 213 sind in einer Führung 133 zusätzlich gehaltert. Das Aktuatorgehäuse 131, an dem die erste Vorspanneinheit 100 und die zweite Vorspanneinheit 200 gehaltert sind, ist über eine Stützlagerung 134 gelagert.
7 zeigt eine Detailansicht der elektromotorischen Betätigung für eine Trockendoppelkupplung 60, wobei der Bereich um die zwei Vorspanneinheiten 100, 200 vergrößert dargestellt ist. Die erste Vorspanneinheit 100 ist mit einer ersten Aktuatorwelle 115 verbunden. Die zweite Vorspanneinheit 200 ist mit einer zweiten Aktuatorwelle 215 verbunden. Über einen ersten Betätigungshebel 116 wird die Bewegung eines ersten Antriebs 117 zu der ersten Vorspanneinheit 100 geleitet. Mit einem zweiten Betätigungshebel 216 wird die Bewegung eines zweiten Antriebs 217 zur der zweiten Vorspanneinheit 200 geleitet. In der nachfolgenden Beschreibung wird lediglich die Funktions- und Arbeits weise der zweiten Vorspanneinheit 200 beschrieben. Die Funktions- und Arbeitsweise der ersten Vorspanneinheit ist analog, so dass aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die detailierte Beschreibung verzichtet werden kann.
Die zweiten Vorspanneinheit 200 umfasst eine erste Rampenscheibe 2 und eine zweite Rampenscheibe 5. Die erste Rampenscheibe 2 ist über das Axialnadellager 132 schwenkbar am Aktuatorgehäuse 131 gehaltert. Ferner ist die erste Rampenscheibe 2 mit der zweiten Aktuatorwelle 215 verbunden, über die die erste Rampenscheibe 2 in Abhängigkeit von der Betätigung des zweiten Antriebs 217 geschwenkt werden kann. Die zweite Rampenscheibe 5 führt aufgrund der Schwenkbewegung der ersten Rampenscheibe 2 eine Axialbewegung aus. Die erste und die zweite Rampenscheibe 2, 5 sind, wie in der Beschreibung zu 3 und 5 erwähnt, durch mindestens drei Wälzkörper 8 voneinander getrennt und gegeneinander verschwenkbar. Die zweite Rampenscheibe 5 der zweiten Vorspanneinheit 200 hat einen Fortsatz ausgebildet, der eine Linearführung 70 trägt, die mit dem Aktuatorgehäuse 131 des Gehäuses 130 zusammen wirkt. In axialer Richtung trägt die zweite Rampenscheibe 5 eine Distanzscheibe 137 und ein Axialnadellager 136. Das Axialnadellager 136 trägt ein Abdichtblech 138, das mit einem weiteren Abdichtblech 139 der Stützlagerung 134 über eine Dichtlippe 140 zusammenwirkt. Ferner ist erste Vorspanneinheit 100 über eine erste Wellendichtung 150 und die zweite Vorspanneinheit 200 über eine zweite Wellendichtung 250 abgedichtet.
Die axiale Bewegung der zweiten Rampenscheibe 5 wird über die Distanzscheibe 137 und das Axialnadellager 136 auf den zweiten Druckkopf 213 übertragen. Wie bereits erwähnt, ist die erste Rampenscheibe 2 der zweiten Vorspanneinheit 200 mit der zweiten Aktuatorwelle 215 verbunden. Die zweite Aktuatorwelle 215 selbst steht über den zweiten Betätigungshebel 216 mit einem zweiten Antrieb 217 in Wirkzusammenhang. Der zweite Antrieb 217 kann als Schneckenantrieb ausgebildet sein.
8 zeigt in einer schematischen Darstellung die bei der Betätigung der Trockendoppelkupplung 60 wirkenden Kräfte. Über den zweiten Antrieb 217 wird der zweite Betätigungshebel 216 bewegt. Die Dreh- bzw. Schwenkbewegung des zweiten Betätigungshebels 216 führt zu einer Schwenkbewegung der ersten Rampenscheibe 2. Daraus resultiert ein Axialhub, der eine Kraft F_ax in axialer Richtung auf den zweiten Druckkopf 213 überträgt und ebenso eine entgegengesetzt gerichtete Kraft F_ax auf das Aktuatorgehäuse 131 überträgt. Über den zweiten Druckkopf 213 wirkt dann auf die zweite Kupplung 210 eine Kraft F_ax, die von einer entgegengesetzt gerichteten Kraft der Stützlagerung 134 kompensiert wird. Letztendlich wird die Bewegung des zweiten Antriebs 217 über die zweite Aktuatorwelle 215, die zweite Vorspanneinheit 200 und das Aktuatorgehäuse 131 auf das Gehäuse 130 übertagen.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen und Abweichungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10310831 A1 [0002]
- DE 102005053555 B3 [0005]
- US 5485904 [0006]
- US 5620072 [0007]
- DE 102004015271 B4 [0008]

Claims

Trockendoppelkupplung für ein Getriebe, mit einer ersten Kupplung (110) und einer zweiten Kupplung (210), einem ersten Druckkopf (113), der eine Betätigung eines ersten Betätigungselementes (100) auf die erste Kupplung (110) überträgt, einem zweiten Druckkopf (213), der eine Betätigung eines zweiten Betätigungselementes (200) auf die zweite Kupplung (210) überträgt, wobei die erste Kupplung (110), das erste Betätigungselement (100), ein erster Betätigungshebel (116) für das erste Betätigungselement (100) und der erste Druckkopf (113) mit einer ersten Antriebswelle (111) in Wirkzusammenhang stehen und wobei die zweite Kupplung (210), das zweite Betätigungselement (200), ein zweiter Betätigungshebel (216) für das zweite Betätigungselement (200) und der zweite Druckkopf (213) mit einer zweiten Antriebswelle (211) in Wirkzusammenhang stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Betätigungselement (100, 200) jeweils eine in Richtung der ersten bzw. zweiten Antriebswelle (111, 222) wirkende Vorspanneinheit (100, 200) ist.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vorspanneinheit (100, 200) mindestens eine erste Rampenscheibe (2) und eine zweite Rampenscheibe (5) umfasst, die beide mehrere Rampenkonturen (8) in einer Seite einer ringförmigen Fläche der Rampenscheiben (2, 5) ausgeformt haben und dass in den Rampenkonturen der ersten Rampenscheibe (2) und der zweiten Rampenscheibe (5) Wälzkörper (3) angeordnet sind, so dass die erste Rampenscheibe (2) und die zweite Rampenscheibe (5) relativ zueinander verdrehbar sind und einen Axialhub in Richtung der ersten bzw. zweiten Antriebswelle (111, 211) erzeugen.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betätigungshebel (116) mit einer der Rampenscheiben (2, 5) der ersten Vorspanneinheit (100) drehfest verbunden ist und mit einem ersten Antrieb (117) versehen ist.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betätigungshebel (216) mit einer der Rampenscheiben (2, 5) der zweiten Vorspanneinheit (200) drehfest verbunden ist und mit einem zweiten Antrieb (217) versehen ist.
Trockendoppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem jeweiligen Druckkopf (113, 213) der ersten und zweiten Vorspanneinheit (100, 200) abgewandte Seite mit einem Aktuatorgehäuse (131) verbunden ist und über ein Lager (134) abgestützt ist.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rampenscheibe (2) und die zweite Rampenscheibe (5) der Vorspanneinheit (100, 200) jeweils mehrere einteilige Rampenkonturen (8) in einer Seite einer ringförmigen Fläche der jeweiligen Rampenscheiben (2, 5) ausgeformt haben.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einteiligen Rampenkonturen (8) zwischen der ersten Rampenscheibe (2) und der zweiten Rampenscheibe (5) Wälzkörper (3) an den Rampenkonturen (8) auf- und/oder absteigen.
Trockendoppelkopplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3) Rollen oder kegelförmige Rollen sind.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die erste Rampenscheibe (2) und die zweite Rampenscheibe (5) der Vorspanneinheit (100, 200) jeweils mehrere zweiteilige Rampenkonturen (8) in einer Seite einer ringförmigen Fläche der Rampenscheiben (2, 5) ausgeformt haben, wobei die Rampenkonturen (8) eine erste Rampe (9) und eine zweite Rampe (10) umfassen.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zweiteiligen Rampenkonturen (8) der ersten Rampenscheibe (2) und der zweiten Rampenscheibe (5) Wälzkörper (3) an den Rampenkonturen (8) auf- und/oder absteigen.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3) Kugeln oder Rollen sind.
Trockendoppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinheit (100, 200) einen Käfig (4) zur Halterung der Wälzkörper (3) umfasst, wobei die Rampenscheiben (2, 5) und die Wälzkörper (3) und der Käfig (4) formschlüssig axial aneinander gehalten sind.
Trockendoppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass drei Wälzkörper (3) zwischen den beiden Rampenscheiben (2, 5) gleich verteilt angeordnet sind, wobei jede der beiden Rampenscheiben (2, 5) drei Rampenkonturen (8) ausgebildet hat.
Trockendoppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rampenscheiben (2, 5) kalt geformte Bauteile aus einem Blechrohling sind, wobei die Rampenkonturen (8) in die Rampenscheiben (2, 5) eingeprägt sind.
Trockendoppelkupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Rampenscheibe (5) ein aus dem Blechrohling fließgepresstes Bauteil ist, wobei die Rampenkonturen (8) in die Rampenscheiben (2, 5) eingeprägt sind.
Trockendoppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betätigungshebel (116) mit einer ersten Aktuatorwelle (115) verbunden ist, die an einem dem ersten Betätigungshebel (116) abgewandten Ende eine Rampenscheibe (2) der ersten Vorspanneinheit (100) ausgeformt hat und dass der zweite Betätigungshebel (216) mit einer zweiten Aktuatorwelle (215) verbunden ist, die an einem dem zweiten Betätigungshebel (216) abgewandten Ende eine Rampenscheibe (2) der zweiten Vorspanneinheit (200) ausgeformt hat.
Trockendoppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Rampenscheibe (5) der ersten Vorspanneinheit (100), die nicht mit der ersten Aktuatorwelle (115) verbunden ist, einen Fortsatz ausgebildet hat, der eine Linearführung (70) trägt, die mit dem Aktuatorgehäuse (131) zusammenwirkt und dass diejenige Rampenscheibe (5) der zweiten Vorspanneinheit (200), die nicht mit der zweiten Aktuatorwelle (215) verbunden ist, einen Fortsatz ausgebildet hat, der eine Linearführung (70) trägt, die mit dem Aktuatorgehäuse (131) zusammenwirkt.
Trockendoppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betätigungshebel (116) und der zweite Betätigungshebel (216) zur Betätigung mit einem ersten Antrieb (117) bzw. einem zweiten Antrieb (217) zusammenwirken.