DE102010037317A1

DE102010037317A1 - Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102010037317A1
Application number: DE201010037317
Authority: DE
Inventors: Thomas Huth; Thomas Wenske; Werner Leufgen
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-09-04
Also published as: DE102010037317B4

Abstract

Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Kupplungsanordnung 2, 3 umfassend eine Axialverstellvorrichtung 27, 43, die ein erstes Betätigungselement in Form eines Stützelements 31, 44 und ein zweites Betätigungselement in Form eines Stellelements 36, 46 umfasst, wobei das Stützelement 31, 44 relativ zum Stellelement 36, 46 drehbar angetrieben ist und über eine Rampenanordnung 37, 54 das Stellelement 36, 46 axial entlang einer Längsachse L zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung verstellt, eine Kupplungsanordnung 2, 3, die vom Stellelement 36, 46 beaufschlagbar ist, sowie Federmittel 42, 48, die mit dem Stellelement 36, 46 und der Kupplungsanordnung 2, 3 funktional in Reihe angeordnet sind, wobei die Rampenanordnung 37, 54 derart gestaltet ist, dass in der Endstellung des Stützelements 31, 44 die Federmittel 42, 48 über das Stellelement 36, 46 und über die Rampenanordnung 37, 54 drehmomentfrei auf das Stützelement 31, 44 wirken oder ein Drehmoment in Richtung der Endstellung des Stützelements 31, 44 ausüben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Kupplungsanordnung mit einer Axialverstellvorrichtung, die ein erstes Betätigungselement in Form eines Stützelements und ein zweites Betätigungselement in Form eines Stellelements umfasst, wobei das Stützelement relativ zum Stellelement drehbar angetrieben ist und über eine Rampenanordnung des Stellelements axial entlang einer Längsachse zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung verstellt. Ferner weist die Betätigungsvorrichtung einer Kupplungsanordnung auf, die vom Stellelement beaufschlagbar ist sowie Federmittel, die mit dem Stellelement und der Kupplungsanordnung funktional in Reihe angeordnet sind.
Eine solche Betätigungsvorrichtung ist aus der DE 10 2005 061 268 A1 bekannt. Dort dient die Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Reibkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zum Betätigen einer Hang-On-Kupplung. Durch das Vorsehen einer Tellerfeder in Reihe zu dem Stellelement und der Kupplungsanordnung wird der Einfluss von Störgrößen reduziert und eine feinfühlige Ansteuerung der Reibkupplungen ermöglicht, was insbesondere bei Hang-On-Kupplungen erforderlich ist, bei denen die Reibkupplung mit variabler Kraft beaufschlagt werden müssen. Hierbei wird bei der Beaufschlagung der Kupplungsanordnung ein Aktuator betrieben, der die variable Krafteinleitung bewirkt und, solange die Kupplung betätigt wird, kontinuierlich Kraft aufbringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die für die Betätigung einer Kupplungsanordnung in einem Automatikgetriebe verwendet werden kann und hierbei eine möglichst geringe Energieaufnahme aufweist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Rampenanordnung derart gestaltet ist, dass in der Endstellung des Stützelements die Federmittel über das Stellelement und über die Rampenanordnung drehmomentfrei oder mit einem Drehmoment in Richtung der Endstellung auf das Stützelement wirken.
Wenn das Drehmoment in Richtung der Endstellung gleich Null (drehmomentfrei) ist, bedeutet das, dass in der Endstellung ausschließlich eine Axialkraftkomponente parallel zur Längsachse und/oder eine Radialkraftkomponente in Richtung zur Längsachse von den Federmitteln über das Stellelement und über die Rampenanordnung auf das Stützelement einwirkt. Somit muss zum Halten der Endstellung kein Drehmoment von außen auf das Stützelement ausgeübt werden.
Wenn hingegen die Rampenanordnung in der Endstellung derart gestaltet ist, dass ein Drehmoment größer Null in Richtung der Endstellung auf das Stützelement wirkt, so dass dieses nur durch Überwindung dieses Drehmoments durch äußere Kräfte wieder aus der Endstellung bewegt werden kann, ist ein externer Drehanschlag für das Stützelement vorzusehen, damit das Stützelement nicht über die Endstellung hinaus bewegt werden kann.
Ein Aktuator, z. B. in Form eines Elektromotors, der das Stützelement drehend antreibt, kann in der Endstellung abgeschaltet werden. Somit ist bei geschlossener, betätigter Kupplungsanordnung kein weiterer Energieaufwand erforderlich, um die Kupplung in der betätigten Stellung (Endstellung) zu halten. Da bei Kupplungsanordnungen für Automatikgetriebe oder Lastschaltgetriebe keine Zwischenstellungen angefahren werden müssen, sondern nur eine Ausgangsstellung, in der die Kupplungsanordnung gelüftet ist, und eine Endstellung, in der die Kupplungsanordnung geschlossen ist, kann die erfindungsgemäß definierte Endstellung angefahren und die Kraftbeaufschlagung nach Erreichen der Endstellung abgeschaltet werden.
Dies kann auch für die Ausgangsstellung vorgesehen werden, wobei hier auch ein Endanschlag ausreichend ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass in der Ausgangsstellung nur eine Axialkraftkomponente vom Stellelement auf das Stützelement ausgeübt wird. Die Federmittel können das Stellelement oder das Stützelement in einfacher Ausgestaltung gegen einen Endanschlag drücken.
Neben dem Vorteil, dass in der Endstellung keine Energie verwendet werden muss, um die Kupplungsanordnung betätigt zu halten, sorgen die Federmittel dafür, dass auch bei Verschleiß oder Fertigungstoleranzen eine gleichmäßige Kraftbeaufschlagung der Kupplungsanordnung ermöglicht wird.
Vorzugsweise weist die Rampenanordnung eine Stützfläche mit einem Endbereich auf, wobei sich die Stützfläche über einen Teil des Umfangs eines der Betätigungselemente und im Endbereich senkrecht zur Längsachse erstreckt. Da das Stellelement axial entlang der Längsachse verstellbar ist, wird somit von dem Stellelement, welches über die Federmittel gegen das Stützelement beaufschlagt ist, nur eine Axialkraftkomponente auf das Stützelement ausgeübt. Der Endbereich der Stützfläche muss lediglich im Verlauf über den Umfang senkrecht zur Längsachse angeordnet sein. In radialer Richtung betrachtet, das heißt quer zum Verlauf der Stützfläche über den Umfang, muss die Stützfläche nicht zwingend senkrecht zur Längsachse stehen, da in dieser Richtung lediglich Radialkraftkomponenten entstehen, die keine Kraft in Umfangsrichtung bewirken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Rampenanordnung eine Stützfläche mit einem Endbereich auf, wobei sich die Stützfläche über einen Teil des Umfangs eines der Betätigungselemente und im Endbereich zumindest abschnittsweise schräg, bzw. winklig im Sinne von nicht senkrecht, zur Längsachse erstreckt, wodurch insbesondere eine Kraft in Umfangsrichtung bewirkt wird, die das Stützelement mit dem Drehmoment in Richtung des Endbereichs beaufschlagt. Dadurch wird vorteilhaft ein Einrasten des Stützelements in der Endposition erreicht.
Die Stützfläche ist vorzugsweise durch eine Stellnut gebildet, welche in einem der Betätigungselemente, vorzugsweise im Stellelement umlaufend angeordnet ist. Das andere der Betätigungselemente, vorzugsweise das Stützelement, weist einen in die Stellnut eingreifenden Mitnehmer auf. Somit wird eine Drehbewegung des Stützelements in eine translatorische Bewegung des Stellelements übertragen.
Die Federmittel können in konkreter Ausgestaltung im Kraftfluss zwischen dem Stellelement und der Kupplungsanordnung angeordnet sein. Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, dass die Federmittel auf einer von der Axialverstellvorrichtung abgewandten Seite der Kupplungsanordnung angeordnet sind, wobei sich die Kupplungsanordnung über die Federmittel gegen ein weiteres Bauteil axial abstützt. Die Federmittel sind somit funktional in Reihe zur Kupplungsanordnung und zum Stellelement angeordnet.
Die Federmittel weisen vorzugsweise eine degressive bzw. nicht lineare Federkennlinie auf und sind hierzu zum Beispiel in Form von zumindest einer Tellerfeder, insbesondere einer geschlitzten Tellerfeder gestaltet. Somit ergibt sich zunächst beim Betätigen der Axialverstellvorrichtung eine ansteigende Axialkraft, mit der die Kupplungsanordnung beaufschlagt wird. Zur Endstellung hin steigt aufgrund des degressiven Verlaufs der Federkennlinie die Kraft zur Beaufschlagung der Kupplungsanordnung nur noch geringfügig an. Bei einer geschlitzten Tellerfeder liegt ein nahezu konstanter Bereich vor, so dass es annähernd zu keiner Krafterhöhung kommt Im übrigen ist die Tellerfeder vorzugsweise vorgespannt, so dass diese nur bei Erreichen der maximalen Kraftbetätigt wird. In der Endstellung werden dadurch axiale Toleranzen aufgrund von Verschleiß oder Fertigungstoleranzen vorteilhaft ausgeglichen, ohne dass sich die Axialkraft zur Beaufschlagung der Kupplungsanordnung wesentlich ändert.
Das Stützelement weist vorzugsweise ein Hülsenabschnitt und ein Zahnradabschnitt auf, wobei der Zahnradabschnitt zumindest über einen Teil seines Umfangs eine Verzahnung aufweist. Die Verzahnung dient zum Antreiben des Stützelements zum Beispiel über einen Elektromotor, der ein Zahnrad antreibt. Zwischen dem Elektromotor und dem Stützelement kann auch eine Getriebestufe in Form eines Stirnradgetriebes angeordnet sein. Bei dem Elektromotor handelt es sich vorzugsweise um einen Schrittmotor.
Das Stellelement ist vorzugsweise hülsenförmig gestaltet und in dem Hülsenabschnitt des Stützelements aufgenommen.
In Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Stellelement und den Federmitteln eine Druckscheibe angeordnet ist, die vorzugsweise über ein Axiallager gegen das Stellelement axial abgestützt ist. Die Kupplungsanordnung kann eine Reibkupplung mit einem Satz Innenlamellen und einem Satz Außenlamellen sein, wobei die Innenlamellen und die Außenlamellen axial verschiebbar zueinander angeordnet sind und über einen Kolben, der vom Stellelement betätigbar ist, beaufschlagbar sind.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung kann Teil einer Betätigungseinheit sein, bei der zwei Betätigungsvorrichtungen vorgesehen sind, die von jeweils einem Aktuator, vorzugsweise einem Elektromotor, unabhängig voneinander betätigbar sind. Somit können zwei separate Kupplungsanordnungen unabhängig voneinander betätigt werden, wie dies zum Beispiel bei Automatikgetrieben erforderlich ist. Hierbei sind zur Erzielung einer kompakten Bauform die beiden Betätigungsvorrichtungen vorzugsweise umeinander angeordnet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigt:
1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit mit einem Planetengetriebe,
2 einen Längsschnitt des Stützelements gemäß 1,
3 eine Draufsicht des Stützelements gemäß 1,
4 eine Seitenansicht des Stellelements gemäß 1 und
5 eine Abwicklung einer alternativen Stellnut.
1 zeigt eine Betätigungseinheit mit zwei erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtungen zum Variieren des Übersetzungsverhältnisses eines Planetengetriebes 1. Das Planetengetriebe 1 mit den beiden Betätigungsvorrichtungen ist Bestandteil eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug, in dem insgesamt drei Planetengetriebe vorgesehen sind, welche jeweils über eine oder zwei Betätigungsvorrichtungen, wie sie hier in 1 dargestellt sind, schaltbar sind. Das Übersetzungsverhältnis zweier Ausgangselemente des Planetengetriebes 1 lässt sich über eine erste Kupplungsanordnung 2 und eine zweite Kupplungsanordnung 3 variieren. Die Kupplungsanordnungen 2, 3 sind hierbei als Reibkupplungen gestaltet. Das Planetengetriebe 1 weist ein Sonnenrad 22, einen Planetenträger 10 sowie ein Hohlrad 14 auf. Der Planetenträger 10 weist einen Hülsenabschnitt 11 auf, mit dem der Planetenträger 10 über eine Wellen-Nabe-Verbindung 12 drehfest mit einer zentralen Welle 4 verbunden ist. Die zentrale Welle 4 ist mittels eines ersten Wälzlagers 5 und eines zweiten Wälzlagers 6 um eine Längsache L drehbar gelagert, wobei die zentrale Welle 4 in einem hier nur schematisch dargestellten Getriebegehäuse 7 gelagert ist. Die zentrale Welle 4 weist einen Zahnradabschnitt 8 auf, der dazu dient, mit einem hier nicht dargestellten weiteren Zahnrad des gesamten Automatikgetriebes zu kämmen.
Auf der zentralen Welle 4 koaxial zu dieser ist ein Zahnrad 9 drehbar über ein Wälzlager 16 gelagert. Zur Lagerung weist das Zahnrad 9 einen Hülsenabschnitt 15 auf, mit dem das Zahnrad 9 über die Wälzlager 16 auf der zentralen Welle 4 gelagert ist. Der Hülsenabschnitt 15 ist ferner mit einem Zwischenelement 13 drehfest verbunden, welches wiederum mit dem Hohlrad 14 des Planetengetriebes 1 drehfest verbunden ist. Das Zahnrad 9 bildet somit ein Ausgangselement des Planetengetriebes 1 und die zentrale Welle 4 ein weiteres Ausgangselement des Planetengetriebes 1.
Die Ausführungsform ist mit einem doppelten Planetensatz beschrieben, wobei die Erfindung für einen einfachen Planetensatz ebenso anwendbar ist. In dem Planetenträger 10 sind mehrere Planetenräder 17 drehbar gelagert, wobei die Planetenräder 17 jeweils paarweise miteinander kämmen. Jeweils ein Planetenrad 17 eines Paares von Planetenrädern kämmt hierbei mit dem Sonnenrad 22 und das andere Planetenrad mit dem Hohlrad 14.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen der zentralen Welle 4 und dem Zahnrad 9 lässt sich über die beiden Kupplungsanordnungen 2, 3 verändern. Die erste Kupplungsanordnung 2 umfasst einen Satz Außenlamellen 18 und einen Satz Innenlamellen 19, die koaxial zur Längsachse L angeordnet sind und abwechselnd in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Die Außenlammellen 18 sind drehfest und axial verschiebbar in einem hülsenförmigen Kupplungsgehäuse 20 angeordnet. Das Kupplungsgehäuse 20 ist in Richtung zum Planetengetriebe 1 durch einen ersten Deckel 21 verschlossen, der drehfest im Kupplungsgehäuse 20 gehalten ist. Mit dem ersten Deckel 21 ist das Sonnenrad 22 des Planetengetriebes 1 drehfest verbunden, so dass eine drehfeste Verbindung zwischen den Außenlamellen 18 und dem Sonnenrad 22 gegeben ist.
Die Innenlamellen 19 sind axial verstellbar und drehfest mit einer Kupplungsnabe 24 verbunden, welche wiederum über eine Wellen-Nabe-Verbindung 25 drehfest mit der zentralen Welle 4 verbunden ist. Somit sind die Innenlamellen 19 über die Kupplungsnabe 24 und die zentrale Welle 4 auch drehfest mit dem Planetenträger 10 verbunden. Über die Betätigung der ersten Kupplungsanordnung 2 lässt sich somit das Sonnenrad 22 gegenüber dem Planetenträger 10 blockieren.
Das Lamellenpaket bestehend aus Außenlamellen 18 und Innenlamellen 19 stützt sich axial in einer Richtung gegen den ersten Deckel 21 ab. Auf der dem ersten Deckel 21 abgewandten Seite des Lamellenpaket ist ein Kolben 26 vorgesehen, der das Lamellenpaket axial mit Kraft beaufschlagen kann, um die erste Kupplungsanordnung 2 zu betätigen.
Der Kolben 26 wird über eine erste Axialverstellvorrichtung 27 verstellt. Die erste Axialverstellvorrichtung 27 umfasst eine Elektromotor in Form eines Schrittmotors 28, der über eine Antriebswelle 29 eine Zahnradstufe 30 antreibt. Die Zahnradstufe 30 dient wiederum dazu, ein Stützelement 31 drehend anzutreiben. Hierzu kämmt ein Abtriebsrad 32 der Zahnradstufe 30 mit einer Verzahnung 33 eines Zahnradabschnittes 34 des Stützelements 31. Das Stützelement 31 weist ferner einen Hülsenabschnitt 35 auf, in dem ein hülsenförmiges Stellelement 36 axial verschiebbar aufgenommen ist. Über eine Rampenanordnung 37, die später näher erläutert wird, lässt sich das Stellelement 36 durch eine Drehbewegung des Stützelements 31 axial entlang der Längsachse L verstellen. Hierzu ist das Stützelement 31 über ein Axialwälzlager 39 und ein Widerlagerelement 38 gegen das zweite Wälzlager 6, welches die zentrale Welle 4 lagert, axial abgestützt. Auf der vom zweiten Wälzlager 6 abgewandten Seite des Hülsenabschnitts 35 ragt das Stellelement 36 aus dem Hülsenabschnitt 35 heraus und stützt sich axial über ein Axialwälzlager 40 gegen eine Stellscheibe 41 ab. Die Stellscheibe 41 ist wiederum über eine Tellerfeder 42 gegen den Kolben 26 abgestützt. Somit wird durch Verdrehen des Stützelements 31 mittels des Schrittmotors 28 das Stellelement 36 axial verstellt, wodurch über die Tellerfeder 32 der Kolben 26 wiederum axial verstellt wird, der dann die erste Kupplungsanordnung 2 axial mit Kraft beaufschlagt. Somit kann über die erste Kupplungsanordnung 2 ein Drehmoment zwischen dem Kupplungsgehäuse 20 und der Kupplungsnabe 24 übertragen werden.
Die zweite Kupplungsanordnung 3 wird über eine zweite Axialverstellvorrichtung 43 betätigt, wobei diese funktional identisch zur ersten Axialverstellvorrichtung 27 ausgestaltet ist. Die zweite Axialverstellvorrichtung weist ebenfalls ein Stützelement 44 auf, welches über einen hier nicht erkennbaren Schrittmotor sowie eine Zahnradstufe über einen Zahnradabschnitt drehbar antreibbar ist. Das Stützelement 44 weist einen Hülsenabschnitt 45 auf, der koaxial zur Längsachse L angeordnet ist. Um den Hülsenabschnitt 45 ist ein Stellelement 46 angeordnet, welches über eine Rampenanordnung 54, wie nachfolgend noch erläutert wird, axial verstellbar ist. Das Stützelement 44 stützt sich axial in Richtung von der zweiten Kupplungsanordnung 3 weg über ein Axiallager 55 gegen das Stützelement 31 der ersten Axialverstellvorrichtung 27 ab. Das Stellelement 46 der zweiten Axialverstellvorrichtung 43 steht von der vom zweiten Wälzlager 6 abgewandten Seite über den Hülsenabschnitt 45 vor und stützt sich axial gegen eine Stellscheibe 47 ab, welche über eine Tellerfeder 48 gegen einen Kolben 49 axial abgestützt ist. Der Kolben 49 dient zur Betätigung der zweiten Kupplungsanordnung 3 und stützt sich axial gegen ein Lamellenpaket aus Außenlamellen 50 und Innenlamellen 51, analog zur ersten Kupplungsanordnung 2, ab. Das Lamellenpaket ist an der vom Kolben 49 abgewandten Seite gegen einen zweiter Deckel 53 abgestützt, wobei der zweiter Deckel 53 drehfest mit dem Kupplungsgehäuse 20 verbunden ist. Die Außenlamellen 50 sind drehfest und axial verstellbar im hier ebenfalls nur schematisch dargestellten Getriebegehäuse 7 befestigt. Die Innenlamellen 51 sind drehfest und axial verschiebbar auf einer Kupplungsnabe 52 gehalten, wobei die Kupplungsnabe 52 drehfest mit dem zweiten Deckel 53 verbunden ist. Somit kann über die zweite Kupplungsanordnung 3 das Sonnenrad 22 über den ersten Deckel 21, das Kupplungsgehäuse 20, den zweiten Deckel 53 und das Lamellenpaket aus Außenlamellen 50 und Innenlamellen 51 gegen das Getriebegehäuse 7 abgebremst werden.
Die 2 und 3 zeigen das Stützelement 31 der ersten Axialverstellvorrichtungen 27 gemäß 1 in zwei unterschiedlichen Ansichten und werden im folgenden zusammen beschrieben.
Insbesondere in 3 ist erkennbar, dass sich der Zahnradabschnitt 34 über einen Teil des Umfangs des Hülsenabschnitts 35 erstreckt und eine Verzahnung 33 bildet, welche koaxial zur Längsachse L verläuft. In dem Hülsenabschnitt 35 sind radial verlaufende Fixierungsbohrungen 56 vorgesehen, in denen ein Mitnehmer 65, der nach innen radial vorsteht, fixiert ist.
Die Mitnehmer 65 greifen, wie nachfolgend erläutert wird, in eine Nut des Stellelements 36 ein, welches in dem Hülsenabschnitt 35, wie in 1 ersichtlich, aufgenommen ist.
Die 4 zeigt das Stellelement 36 gemäß 1 in einer Seitenansicht. In einer Außenumfangsfläche 57 des Stellelements 36 ist die Rampenanordnung 37, 54 (siehe 1) in Form von drei Stellnuten 58, 58', von denen nur zwei erkennbar sind, jeweils teilweise über den Umfang verlaufend, angeordnet. Die Stellnuten 58, 58' bilden eine Stützfläche 59, welche in dieselbe Richtung zeigt wie eine Stirnfläche 64 des Stellelements 36 bzw. welche gemäß 1 der Tellerfeder 42 der ersten Axialverstellvorrichtung 27 abgewandt ist. Der Mitnehmer 65 des Stützelements 31 (3) stützt sich gegen die Stützfläche 59 ab, da die Tellerfeder 42 gemäß 1 eine Axialkraft auf das Stellelement 36 in Richtung zum zweiten Wälzlager 6 ausübt (in 4 nach rechts), so dass sich das Stellelement 36 über die Stützfläche 59 gegen den Mitnehmer 65 abstützt.
Die Stützfläche 59 und somit die Nut 38 verläuft in einem Ausgangsabschnitt 60 über den Umfang betrachtet senkrecht zur Längsachse L, so dass von dem Stellelement 36 eine Kraft über den Mitnehmer 65 auf das Stützelement 31 ausgeübt wird, welche parallele zur Längsachse L angeordnet ist. Somit wird kein Drehmoment auf das Stützelement 31 ausgeübt.
In einem Übergangsbereich 61 der Stützfläche 59 beziehungsweise der Stellnut 68 verläuft die Stützfläche 59 über dem Umfang betrachtet winklig zur Längsachse L. Wenn sich der Mitnehmer 65 in diesem Bereich befindet, wird durch Verdrehen des Stützelements 31 eine Axialkraft auf das Stellelement 36 ausgeübt, welches zur axialen Verschiebung des Stellelements 36 führt. Umgekehrt wird von der Tellerfeder über das Stellelement 36 eine Kraft auf das Stützelement 31 ausgeübt, welche neben einer Axialkraftkomponente auch eine Kraftkomponente in Umfangsrichtung aufweist, so dass ein Drehmoment auf das Stützelement 31 einwirkt. Dieses Drehmoment wird über den Schrittmotor abgefangen und gegebenenfalls überwunden.
In einem Endbreich 62 und in einem Ausgangsbereich 60 der Stützfläche 59 beziehungsweise der Stellnut 58 verläuft die Stützfläche 59 wiederum in Umfangsrichtung betrachtet senkrecht zur Längsachse L, so dass von dem Stellelement 36 eine Kraft auf den Mitnehmer und somit auf das Stützelement 31 ausgeübt wird, welche parallel zur Längsachse L wirkt. Somit wird kein Drehmoment auf das Stützelement 31 ausgeübt, wenn sich der Mitnehmer in dem Endbereich 62 oder in dem Ausgangsbereich 60 befindet.
Ferner weist die Stellnut 58 einen Einführbereich 63 auf, welcher in die Stirnfläche 64 mündet, so dass das Stellelement 36 axial in den Hülsenabschnitt 35 des Stützelements 31 eingeschoben werden kann, wobei der Mitnehmer des Stützelements 31 durch den Einführbereich 63 in die Stellnut 58 eingeführt wird.
Alternativ kann die Stellnut 58 in dem Endbereich 62 auch schräg, bzw. nicht senkrecht zu der Längsachse L auf dem Umfang verlaufen, und zwar in axial entgegengesetzter Richtung zum Übergangsbereich, wie dies in 5 durch die dargestellt Abwicklung einer alternativen Stellnut 58' dargestellt ist. Dadurch wird ein Drehmoment auf das Stützelement 31 ausgeübt, welches dasselbe in seiner Endposition hält. Da die Stellnut 58' in Umfangsrichtung im Endbereich 62' einen Endanschlag 66 aufweist, muss keine Abstützung des Stützelements 31 von außen gegen Verdrehen erfolgen, so dass der Schrittmotor, ebenso wie in der vorherigen Ausführungsform, abgeschaltet werden kann.
Im Ausgangsbereich 60' ist die Stellnut 58' ebenfalls schräg, bzw. nicht senkrecht zu der Längsachse L auf dem Umfang verlaufen, und zwar in axial derselben Richtung wie der Übergangsbereich. Dadurch wird ein Drehmoment auf das Stützelement 31 ausgeübt, welches dasselbe in seiner Ausgangsposition hält. Da die Stellnut 58' in Umfangsrichtung im Endbereich 62' einen Endanschlag 67 aufweist, muss keine Abstützung des Stützelements 31 von außen gegen Verdrehen erfolgen
Alternativ ist es möglich, dass die Endanschläge 66, 67 nicht vorgesehen sind oder nicht genutzt werden. In diesem Fall muss ein externer Drehanschlag vorgesehen sein, der das Stützelement in der Endstellung und/oder in der Ausgangsstellung hält.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung kann Teil einer Betätigungseinheit sein, bei der zwei Betätigungsvorrichtungen vorgesehen sind, die von jeweils einem Aktuator, vorzugsweise einem Elektromotor, unabhängig voneinander betätigbar sind. Somit können zwei separate Kupplungsanordnungen unabhängig voneinander betätigt werden, wie dies zum Beispiel bei Lastschaltgetrieben und Automatikgetrieben erforderlich ist. Hierbei sind zur Erzielung einer kompakten Bauform die beiden Betätigungsvorrichtungen vorzugsweise umeinander angeordnet, im Sinne einer geschachtelten Anordnung.
Bezugszeichenliste

1: Planetengetriebe
2: erste Kupplungsanordnung
3: zweite Kupplungsanordnung
4: zentrale Welle
5: erstes Wälzlager
6: zweites Wälzlager
7: Getriebegehäuse
8: Zahnradabschnitt
9: Zahnrad
10: Planetenträger
11: Hülsenabschnitt
12: Well-Nabe-Verbindung
13: Zwischenelement
14: Hohlrad
15: Hülsenabschnitt
16: Wälzlager
17: Planetenrad
18: Außenlamellen
19: Innenlamellen
20: Kupplungsgehäuse
21: Deckel
22: Sonnenrad
23: Wälzlager
24: Kupplungsnabe
25: Well-Nabe-Verbindung
26: Kolben
27: erste Axialverstellvorrichtung
28: Schrittmotor
29: Antriebswelle
30: Zahnradstufe
31: Stützelement
32: Abtriebsrad
33: Verzahnung
34: Zahnradabschnitt
35: Hülsenabschnitt
36: Stellelement
37: Rampenanordnung
38: Axialwälzlager
39: Widerlagerelement
40: Axialwälzlager
41: Stellscheibe
42: Tellerfeder
43: zweite Axialverstellvorrichtung
44: Stützelement
45: Hülsenabschnitt
46: Stellelement
47: Stellscheibe
48: Tellerfeder
49: Kolben
50: Außenlamelle
51: Innenlamelle
52: Kupplungsnabe
53: zweiter Deckel
54: Rampenanordnung
55: Axiallager
56: Fixierungsbohrung
57: Außenumfangsfläche
58: Stellnut
59: Stützfläche
60: Ausgangsbereich
61: Übergangsbereich
62: Endbereich
63: Einführbereich
64: Stirnfläche
65: Mitnehmer
66: Endanschlag
67: Endanschlag
L: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005061268 A1 [0002]

Claims

Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Kupplungsanordnung (2, 3) umfassend eine Axialverstellvorrichtung (27, 43), die ein erstes Betätigungselement in Form eines Stützelements (31, 44) und ein zweites Betätigungselement in Form eines Stellelements (36, 46) umfasst, wobei das Stützelement (31, 44) relativ zum Stellelement (36, 46) drehbar angetrieben ist und über eine Rampenanordnung (37, 54) das Stellelement (36, 46) axial entlang einer Längsachse (L) zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung verstellt, eine Kupplungsanordnung (2, 3), die vom Stellelement (36, 46) beaufschlagbar ist, sowie Federmittel (42, 48), die mit dem Stellelement (36, 46) und der Kupplungsanordnung (2, 3) funktional in Reihe angeordnet sind, wobei die Rampenanordnung (37, 54) derart gestaltet ist, dass in der Endstellung des Stützelements (31, 44) die Federmittel (42, 48) über das Stellelement (36, 46) und über die Rampenanordnung (37, 54) drehmomentfrei auf das Stützelement (31, 44) wirken oder ein Drehmoment in Richtung der Endstellung des Stützelements (31, 44) ausüben.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenanordnung (37, 54) eine Stützfläche (59) mit einem Endbereich (62) aufweist, wobei sich die Stützfläche (59) über einen Teil des Umfangs eines der Betätigungselemente (36, 46) und im Endbereich (62) senkrecht zur Längsachse (L) erstreckt.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenanordnung (37, 54) eine Stützfläche (59) mit einem Endbereich (62) aufweist, wobei sich die Stützfläche (59) über einen Teil des Umfangs eines der Betätigungselemente (36, 46) und im Endbereich (62) zumindest abschnittsweise schräg zur Längsachse (L) erstreckt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Betätigungselemente, vorzugsweise im Stellelement (36, 46), eine umlaufende Stellnut (58) vorgesehen ist, welche die Stützfläche (59) bildet, und dass das andere der Betätigungselemente, vorzugesweise das Stützelement (31, 44), einen in die Stellnut (58) eingreifenden Mitnehmer (65) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (42, 48) im Kraftfluss zwischen dem Stellelement (36, 46) und der Kupplungsanordnung (2, 3) angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellelement (36, 46) und den Federmitteln (42, 48) eine Stellscheibe (41, 47) angeordnet ist, die vorzugsweise über ein Axiallager (40, 55) gegen das Stellelement (36, 46) axial abgestützt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel, vorzugsweise in Form von zumindest einer Tellerfeder (42, 48), eine degressive Federkennlinie aufweisen.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (31, 44) einen Hülsenabschnitt (35, 45) und einen Zahnradabschnitt (34) aufweist, wobei der Zahnradabschnitt (34) zumindest über einen Teil seines Umfangs eine Verzahnung (33) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung einen Elektromotor, insbesondere einen Schrittmotor (28), zum Antreiben des Stützelements (31, 44) umfasst.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (28) ein Zahnrad (32) antreibt, welches mit der Verzahnung (33) des Stützelements (31, 44) in Eingriff steht.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (36, 46) hülsenförmig gestaltet ist und in dem oder um den Hülsenabschnitt (35, 45) des Stützelements (31, 44) aufgenommen ist.
Betätigungseinheit mit zwei Betätigungsvorrichtungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die beiden Betätigungsvorrichtungen von jeweils einem Aktuator, vorzugsweise einem Elektromotor (28), unabhängig voneinander betätigbar sind.
Betätigungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtungen umeinander angeordnet sind.