DE102010045033B4 - Kupplungseinrichtung zum Kuppeln von zwei angetriebenen Wellen mit definierter Phasenlage und Kraftfahrzeugantrieb mit zwei Antriebsaggregaten und einer solchen Kupplungseinrichtung - Google Patents

Kupplungseinrichtung zum Kuppeln von zwei angetriebenen Wellen mit definierter Phasenlage und Kraftfahrzeugantrieb mit zwei Antriebsaggregaten und einer solchen Kupplungseinrichtung Download PDF

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Abstract

Kupplungseinrichtung zum Kuppeln von zwei angetriebenen Wellen, mit einem von der ersten Welle angetriebenen ersten Kupplungselement und einem von der zweiten Welle angetriebenen zweiten Kupplungselement, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Kupplungselement (11) derart formschlüssig mit dem ersten Kupplungselement (10) in Kupplungseingriff bringen lässt, dass die beiden Wellen (6, 7) in Bezug zueinander eine definierte Phasenlage aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zum Kuppeln von zwei angetriebenen Wellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Antrieb für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Eine Kupplungseinrichtung zum Kuppeln von zwei angetriebenen Wellen und ein Kraftfahrzeugantrieb der eingangs genannten Art sind bereits aus der US 2004/0138023 A1 bekannt. Der bekannte Antrieb umfasst ein erstes Antriebsaggregat in Form einer primären Brennkraftmaschine und ein zweites Antriebsaggregat in Form einer sekundären Brennkraftmaschine, sowie eine zwischen der primären Brennkraftmaschine und der sekundären Brennkraftmaschine angeordnete Kupplungseinrichtung. Die Kupplungseinrichtung ist eine Überholkupplung, die eine Abtriebswelle der sekundären Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle der primären Brennkraftmaschine kuppelt, sobald bei der Inbetriebnahme der sekundären Brennkraftmaschine deren Drehzahl die Drehzahl der bereits im Betrieb befindlichen primären Brennkraftmaschine erreicht. Zu diesem Zeitpunkt weisen die beiden Abtriebswellen in Bezug zueinander eine beliebige Phasenlage auf, in der sie dann auch gekuppelt werden. Wenn sich beide Brennkraftmaschinen im Betrieb befinden und gleiche Drehzahlen besitzen, weisen die Kurbelwellen der miteinander gekuppelten Brennkraftmaschinen dann jedoch auch willkürliche relative Phasenlagen und damit auch willkürliche Zündabstände auf. Dies wird vor allem im Hinblick auf die Geräuschentwicklung der beiden Brennkraftmaschinen und die Drehungleichförmigkeiten der beiden Kurbelwellen als Nachteil angesehen.
  • Weiterhin ist aus dem Stand der Technik beispielsweise die Druckschrift DE 10 2005 023 006 A1 bekannt, die eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Stellaktor zum Verstellen einer Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine beschreibt. Dabei ist die Nockenwelle über eine Antriebswelle durch die Kurbelwelle antreibbar sowie ein Basisantriebsmoment der Nockenwelle durch den Stellaktor abstützbar oder aufbringbar. Es ist vorgesehen, dass mittelbar oder unmittelbar zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle ein Federelement angeordnet ist, dessen Federmoment so ausgelegt ist, dass ein mittleres Lastmoment eines von der Nockenwelle zusätzlich anzutreibenden Aggregats wenigstens teilweise kompensierbar ist, wobei höchstens ein Teil des Basisantriebsmoments kompensierbar ist. Zudem zeigt die Druckschrift DE 19 28 878 U einen Antriebsmotor für Kraftfahrzeuge, der sich durch zwei oder mehrere motorische Einheiten auszeichnet, welche durch eine lösbare Kupplung miteinander verbunden sind. Schließlich sind eine selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschine mit zwei Verbrennungsmotoren gemäß der Druckschrift DE 10 2008 009 447 A1 sowie ein Triebstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß der Druckschrift DE 10 2008 030 581 A1 bekannt.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeugantrieb der eingangs genannten Art und eine dafür geeignete Kupplungseinrichtung dahingehend zu verbessern, dass sich Geräuschentwicklung und Drehungleichförmigkeiten während des Betriebs von beiden Antriebsaggregaten vermindern lassen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe lässt sich erfindungsgemäß das zweite Kupplungselement derart formschlüssig mit dem ersten Kupplungselement in Kupplungseingriff bringen lässt, dass die beiden Wellen (6, 7) eine definierte Phasenlage aufweisen. Auf diese Weise können im Betrieb von beiden Brennkraftmaschinen definierte Zündabstände zwischen diesen eingestellt und dadurch sowohl die Geräuschentwicklung und Drehungleichförmigkeiten vermindert werden.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Kupplungselemente koaxial zur ersten Welle sind und dass zwischen der ersten Welle und dem zweiten Kupplungselement ein Freilauf angeordnet ist, der blockiert, wenn die Drehzahl der zweiten Welle die Drehzahl der ersten Welle übersteigt und der sich dann aus einer ersten Endstellung, in der sich die beiden Kupplungselemente nicht berühren, entlang der ersten Welle in eine zweite Endstellung bewegt, in der die beiden Kupplungselemente in der definierten Phasenlage formschlüssig im Eingriff stehen.
  • Zweckmäßig treten die beiden Kupplungselemente zwischen der ersten und der zweiten Endstellung reibschlüssig miteinander in Eingriff, wodurch zum einen bereits vor dem Erreichen der zweiten Endstellung Momente von der zweiten Welle auf die erste Welle übertragen werden können und zum anderen für eine Dämpfung von Momentenschlägen beim Schließen der Kupplungseinrichtung gesorgt werden kann.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der Freilauf selbsttätig in die zweite Endstellung bewegt, wenn die Drehzahl der zweiten Welle die Drehzahl der ersten Welle übersteigt, vorzugsweise entgegen der Kraft einer Rückstellfeder, die den Freilauf selbsttätig in die erste Endstellung zurück bewegt, wenn die Drehzahl der zweiten Welle wieder unter die Drehzahl der ersten Welle sinkt. Diese Rückstellfeder kann vorteilhaft verwendet werden, um vor dem Erreichen der zweiten Endstellung für den reibschlüssigen Eingriff der beiden Kupplungselement zu sorgen. Dazu wird die Rückstellfeder zweckmäßig so angeordnet, dass sie zum einen während der Bewegung des Freilaufs in die zweite Endstellung zusammengedrückt wird und zum anderen selbst auf das zweite Kupplungselement drückt, um dieses dadurch gegen das erste Kupplungselement anzupressen.
  • Der Freilauf weist zweckmäßig ein drehfest mit dem zweiten Kupplungselement verbundenes äußeres Freilaufelement, ein von der ersten Welle angetriebenes inneres Freilaufelement, sowie eine Mehrzahl von Sperrkörpern auf, die das erste und das zweite Freilaufelement drehfest miteinander verbinden, wenn die Drehzahl der zweiten Welle die Drehzahl der ersten Welle übersteigt, und die eine Drehung des ersten Freilaufelements im Stillstand des zweiten Freilaufelements ermöglichen. Um zu gewährleisten, dass sich der Freilauf nach dem Blockieren zusammen mit dem zweiten Kupplungselement selbsttätig in Richtung der zweiten Endstellung bewegt, ist vorteilhaft mindestens eine schraubenförmige Nut in der ersten Welle vorgesehen, mit der das innere Freilaufelement derart im Eingriff steht, dass es beim Blockieren des Freilaufs in Bezug zur ersten Welle verdreht wird und sich dabei entlang der mindestens einen schraubenförmigen Nut bewegt.
  • Das äußere Freilaufelement ist zweckmäßig fest mit einer Druckplatte verbunden, die in Bezug zum ersten und zum zweiten Kupplungselement axial verschiebbar und drehfest mit dem zweiten Kupplungselement verbunden ist, das sich über die Rückstellfeder gegen die Druckplatte abstützt.
  • Um den formschlüssigen Eingriff der beiden Kupplungselemente herzustellen, weist die Druckplatte vorteilhaft mehrere Mitnehmer auf, die in unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse der ersten Welle und in unterschiedlichen Winkelpositionen axial über die Druckplatte überstehen, komplementäre Öffnungen im zweiten Kupplungselement durchsetzen und in der zweiten Endstellung jeweils formschlüssig in eine von mehreren Ausnehmungen des ersten Kupplungselements eingreifen, die in entsprechenden radialen Abständen von der Drehachse der ersten Welle und in entsprechenden Winkelpositionen im zweiten Kupplungselement ausgespart sind.
  • Um den Eintritt der Mitnehmer in die zugehörigen Ausnehmungen des ersten Kupplungselements zu erleichtern, weist dieses bevorzugt mehrere in die Ausnehmungen mündende Einspurnuten auf, die einen konstanten Abstand von der Drehachse der ersten Welle und eine zur Ausnehmung hin zunehmende axiale Tiefe besitzen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung von Teilen eines Kraftfahrzeugs mit einem Grundantriebsaggregat und einem Zusatzantriebsaggregat, das bei Bedarf zugeschaltet wird;
  • 2 eine Darstellung von Teilen einer zum Zuschalten des Zusatzantriebsaggregats dienenden Kupplung in einer ersten Endstellung, in der sich zwei Kupplungsscheiben der Kupplung nicht berühren;
  • 3 eine Darstellung von Teilen der Kupplung entsprechend 2, jedoch in einer Zwischenstellung, in der die beiden Kupplungsscheiben der Kupplung reibschlüssig gegeneinander angepresst werden;
  • 4 eine Darstellung von Teilen der Kupplung entsprechend 2 und 3, jedoch in der zweiten Endstellung, in der die beiden Kupplungsscheiben der Kupplung formschlüssig im Eingriff stehen;
  • 5 eine perspektivische Ansicht von einer der beiden Kupplungsscheiben der Kupplung;
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer Druckplatte der Kupplung;
  • 7a, b und c Darstellungen des Drehzahlverlaufs der beiden Antriebsaggregate vor und während des Zuschaltens des Zusatzantriebsaggregats.
  • 8 eine schematische Ansicht eines Freilaufs der Kupplung.
  • Das in 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Grundantriebsaggregat 2, mit dem das Kraftfahrzeug 1 bei niedrigen Last- oder Drehmomentanforderungen angetrieben wird, sowie ein Zusatzantriebsaggregat 3, mit dem das Kraftfahrzeug 1 bei hohen Last- oder Drehmomentanforderungen zusätzlich angetrieben werden kann. Obwohl bei dem Kraftfahrzeug 1 in 1 zur Vereinfachung nur eine der beiden Achsen 4, 5 als angetriebene Achse dargestellt ist, ist es alternativ auch möglich, mit dem Grund- und Zusatzantriebsaggregat 2, 3 beide Achsen 4, 5 anzutreiben.
  • Neben dem Grundantriebsaggregat 2 und dem Zusatzantriebsaggregat 3, die jeweils von Reihenbrennkraftmaschinen mit parallelen Kurbelwellen und Abtriebswellen 6, 7 gebildet werden, umfasst das Kraftfahrzeug 1 in bekannter Weise ein Schaltgetriebe 8 sowie eine Kupplung 9, mittels der sich die Abtriebswelle 7 des Zusatzantriebsaggregats 3 bei Bedarf mit der Abtriebswelle 6 des Grundantriebaggregats 2 kuppeln lässt, um neben dem Drehmoment des Grundantriebsaggregats 2 auch das Drehmoment des Zusatzantriebsaggregats 3 über das Schaltgetriebe 8 zu der angetriebenen Achse 4 des Kraftfahrzeugs 1 zu übertragen.
  • Wie am besten in den 2 bis 4 dargestellt, umfasst die Kupplung 9 eine erste, vom Grundantriebsaggregat 2 angetriebene, drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbundene Kupplungsscheibe 10 und eine zweite Kupplungsscheibe 11, die im Betrieb des Zusatzantriebsaggregats 3 von dessen Abtriebswelle 7 über ein Zahnradgetriebe 12 (1) mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 und zwei kämmenden Zahnrädern 13, 14, sowie über eine drehfest mit dem Zahnrad 14 und der zweiten Kupplungsscheibe 11 verbundene Druckplatte 15 angetrieben wird. Die beiden Kupplungsscheiben 10, 11 weisen zwei einander gegenüberliegende ebene Kupplungsflächen 16, 17 auf.
  • Das Zahnrad 13 ist drehfest mit der Abtriebswelle 7 des Zusatzantriebsaggregats 3 verbunden, während das Zahnrad 14 drehbar auf der Abtriebswelle 6 des Grundantriebsaggregats gelagert ist, in Bezug zur Abtriebswelle 6 axial unverschiebbar ist und drehfest mit der Druckplatte 15 verbunden ist, so dass die Druckplatte 15 über das Zahnradgetriebe 12 mit der Drehzahl des Zusatzantriebsaggregats 3 angetrieben wird, wenn sich das Zusatzantriebsaggregat 3 im Betrieb befindet.
  • Die zur Abtriebswelle 6 und zu den Kupplungsscheiben 10, 11 koaxiale Druckplatte 15 ist auf der Abtriebswelle 6 zwischen einer ersten Endstellung (2) und einer zweiten Endstellung (4) axial beweglich. Die Druckplatte 15 dient dazu, nach einer Inbetriebnahme des Zusatzantriebsaggregats 3 während des Betriebs des Grundantriebsaggregats 2 die vom Zusatzantriebsaggregat 3 angetriebene zweite Kupplungsscheibe 11 zuerst reibschlüssig gegen die vom Grundantriebsaggregat 2 angetriebene erste Kupplungsscheibe 10 anzupressen (3), wenn die Drehzahl des Zusatzantriebsaggregats 3 die Drehzahl des Grundantriebsaggregats 2 erreicht, und dann bei Erreichen einer definierten Phasenlage zwischen der vom Zusatzantriebsaggregat 3 angetriebenen zweiten Kupplungsscheibe 11 und der vom Grundantriebsaggregat 2 angetriebenen ersten Kupplungsscheibe 10 eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Kupplungsscheibe 10 einerseits und der zweiten Kupplungsscheibe 11 sowie der Druckplatte 15 andererseits herzustellen. Dadurch wird erreicht, dass die beiden Abtriebswellen 6 und 7 während des gemeinsamen Betriebs der beiden Antriebsaggregate 2 und 3 die definierte Phasenlage beibehalten.
  • Dies hat den Vorteil, dass ein Zündabstand zwischen den Brennkraftmaschinen der beiden Antriebsaggregate 2, 3 genau festgelegt werden kann. Wenn es sich bei den beiden Brennkraftmaschinen zum Beispiel um Vierzylinder-Reihenmotoren handelt, bei denen der Zündabstand jeweils 180 Grad beträgt, werden die beiden Antriebsaggregate 2, 3 vorteilhaft in einer solchen Phasenlage gekuppelt, dass der Zündabstand zwischen den Antriebsaggregaten 90 Grad beträgt. Dadurch kann die Geräuschentwicklung der beiden Brennkraftmaschinen vermindert und die Drehungleichförmigkeiten der Drehung der beiden Kurbelwellen bzw. Abtriebswellen 6, 7 gedämpft werden.
  • Zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung zwischen der ersten Kupplungsscheibe 10 einerseits und der zweiten Kupplungsscheibe 11 sowie der Druckplatte 15 andererseits weist die erste Kupplungsscheibe 10 drei axiale Bohrungen 18 auf, die radial einwärts von der Kupplungsfläche 16 in unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse 19 der Abtriebswelle 6 und in gleichen Winkelabständen von 60 Grad in der Kupplungsscheibe 10 ausgespart sind, wie am besten in 6 dargestellt. Darüber hinaus weist die Kupplungsscheibe 10 auf ihrer der Kupplungsscheibe 11 zugewandten Breitseitenfläche drei in Umfangsrichtung der Kupplungsscheibe 10 über einen Umfangswinkel von etwas weniger als 60 Grad verlaufende Einspurnuten 20 auf, die jeweils in eine der drei Bohrungen 18 münden und in Drehrichtung der Antriebswelle 6 (Pfeil A in 6) eine zunehmende axiale Tiefe aufweisen, die jeweils an der Einmündung in die zugehörige Bohrung 18 am größten ist.
  • Wie am besten in 5 dargestellt, weist die Druckplatte 15 auf ihrer der ersten und der zweiten Kupplungsscheibe 10, 11 zugewandten Breitseitenfläche drei axial überstehende zylindrische Mitnehmerzapfen 21 auf, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Bohrungen 18 und der Breite der Einspurnuten 20 entspricht. Wie am besten in den 2 bis 4 dargestellt, ragen die Mitnehmerzapfen 21 durch komplementäre Durchgangsbohrungen 22 der zweiten Kupplungsscheibe 11 hindurch, so dass sie die Druckplatte 15 und die zweite Kupplungsscheibe 11 drehfest aber axial verschiebbar miteinander verbinden. Die Mitnehmerzapfen 21 sind in entsprechenden radialen Abständen und in entsprechenden Winkelpositionen wie die Bohrungen 18 in der ersten Kupplungsscheibe 10 angeordnet, so dass zum formschlüssigen Eingriff der Kupplungsscheiben 10, 11 beim Schließen der Kupplung 9 unter gegenseitiger Annäherung der beiden Kupplungsscheiben 10, 11 alle Mitnehmerzapfen 21 der Druckplatte 15 in eine gegenüberliegende Bohrung 18 der Kupplungsscheibe 10 eintreten können, wenn die beiden Kupplungsscheiben 10, 11 die gewünschte definierte Phasenlage einnehmen.
  • Um zu gewährleisten, dass die Druckplatte 15 und die beiden Zahnräder 13, 14 des Zahnradgetriebes 12 im Stillstand des Zusatzantriebsaggregats 3 von der Abtriebswelle 6 des Grundantriebsaggregats 2 nicht angetrieben werden, ist zwischen der Druckplatte 15 und der Abtriebswelle 6 ein auch als Überholkupplung bezeichneter Freilauf 23 angeordnet.
  • Wie am besten in 8 dargestellt, weist der Freilauf 23 in an sich bekannter Weise einen äußere Freilaufring 24, einen inneren Freilaufring 25 und eine Mehrzahl von Sperrkörpern 26 auf, die zwischen dem äußeren Freilaufring 24 und dem inneren Freilaufring 25 angeordnet sind. Der äußere Freilaufring 24 ist fest mit der Druckplatte 15 verbunden, während der innere Freilaufring 25 über eine auf die Abtriebswelle 6 aufgeschobene Buchse 27 von der Abtriebswelle 6 angetrieben wird.
  • Auf diese Weise kann sich der innere Freilaufring 25 in Drehrichtung der Antriebswelle 4 (Pfeil A) frei in Bezug zum stillstehenden äußeren Freilaufring 24 drehen, wenn sich nur das Grundantriebsaggregat 2 im Betrieb befindet, so dass das nicht im Betrieb befindliche Zusatzantriebsaggregat 3 und das Zahnradgetriebe 12 nicht vom Grundantriebsaggregat 2 angetrieben werden. Andererseits wird der äußere Freilaufring 25 durch Verklemmen der Sperrkörper 26 zwischen den beiden Freilaufringen 24, 25 in Bezug zum inneren Freilaufring 25 blockiert, wenn nach einer Inbetriebnahme des Zusatzantriebsaggregats 3 dessen Drehzahl n3 die Drehzahl n2 des Grundantriebsaggregats 2 übersteigt und daher der äußere Freilaufring 24 den inneren Freilaufring 25 überholt.
  • Um zu gewährleisten, dass in diesem Fall die beiden Antriebsaggregate 2, 3 nicht in einer beliebigen Phasenlage sondern in der gewünschten definierten Phasenlage miteinander gekuppelt werden, ist der innere Freilaufring 25 nicht fest mit der Abtriebswelle 6 verbunden, sondern mit der Buchse 27, in deren innerem Umfang mehrere halbkugelförmige Ausnehmungen 28 ausgespart sind. In jede der Ausnehmungen 28 ist eine Kugel 29 eingesetzt, die mit einer von mehreren am Umfang der Abtriebswelle 6 ausgesparten schraubenförmigen Nuten 30 mit gleicher Gangrichtung und Steigung im Eingriff steht, so dass sich nach dem Blockieren des Freilaufs 23 der innere Freilaufring 25 geführt durch die schraubenförmigen Nuten 29 selbsttätig entlang der Abtriebswelle 6 in Richtung der ersten Kupplungsscheibe 10 bewegt. Dabei wird der gesamte Freilauf 23 mitgenommen und aus einer ersten Endstellung (2), in der sich die Kupplungsflächen 16, 17 der beiden Kupplungsscheiben 10, 11 nicht berühren, in eine zweite Endstellung (4) bewegt, in der die beiden Kupplungsscheiben 10, 11 und damit auch die beiden Abtriebswellen 6 und 7 durch den formschlüssigen Eingriff der Mitnehmerzapfen 21 der Druckplatte 15 in die Bohrungen 18 der ersten Kupplungsscheibe 10 die gewünschte definierte Phasenlage beibehalten.
  • Zwischen der Druckplatte 15 und der zweiten Kupplungsscheibe 11 ist eine Druckfeder 31 angeordnet, die in der ersten Endstellung (1) entlastet ist und bei der Bewegung der Druckplatte 15 in Richtung der ersten und zweiten Kupplungsscheibe 10, 11 zusammengepresst wird, nachdem die Kupplungsflächen 16, 17 der beiden Kupplungsscheiben 10, 11 in Kontakt getreten sind. Durch die Kraft der zusammengepressten Druckfeder 31 zwischen der Druckplatte 15 und der zweiten Kupplungsscheibe 11 wird die letztere bereits vor dem Erreichen der zweiten Endstellung (4) reibschlüssig gegen die erste Kupplungsscheibe 10 angepresst (3), sobald sich der Freilauf 23 und die Druckplatte 15 gemeinsam um ein Maß in Richtung der ersten Kupplungsscheibe 10 bewegt haben, das den Abstand der beiden Kupplungsflächen 16, 17 in der ersten Endstellung (2) übersteigt. Mit weiterer Annäherung des Freilaufs 23 und der Druckplatte 15 an die erste Kupplungsscheibe 10 wird die Feder 31 zunehmend weiter zusammengedrückt und dadurch die zweite Kupplungsscheibe 11 von der Feder 31 zunehmend stärker gegen die erste Kupplungsscheibe 10 angepresst. Außerdem bewegen sich die Mitnehmerzapfen 21 infolge der Annäherung der Druckplatte 15 an die erste Kupplungsscheibe 10 zuerst in die zugehörige Einspurnut 20 und dann in die zugehörige Bohrung 18 hinein, wodurch ein sanftes Schließen der Kupplung 9 ohne einen spürbaren Momentenschlag gewährleistet werden kann.
  • Die 7a bis 7c zeigen den Drehzahlverlauf der Drehzahlen n2 und n3 der beiden Antriebsaggregate 2, 3, wenn das Zusatzantriebsaggregat 3 im Betrieb des Grundantriebsaggregats 2 in Betrieb genommen wird. Wie man in 7a sieht, wird das Zusatzantriebsaggregat 3 vor seiner Inbetriebnahme vom Grundantriebsaggregat 2 nicht im Schubbetrieb angetrieben. Nach der Inbetriebnahme des Zusatzantriebsaggregats 3 kann dieses ungehindert durch das Grundantriebsaggregat 2 beschleunigen, bis seine Drehzahl n3 der Drehzahl n2 des Grundantriebsaggregats 2 entspricht. Anschließend steigt die Drehzahl n3 des Zusatzantriebsaggregats 3 noch etwas weiter an, wie in 7b dargestellt, während sich der innere Freilaufring 24 in Bezug zur Abtriebswelle 6 dreht und sich der Freilauf 23 mit der Druckplatte 15 in Richtung der Kupplungsscheibe 10 verschiebt. Sobald die Drehzahl n3 die Drehzahl n2 übersteigt, gibt das Zusatzantriebsaggregat 3 ein Drehmoment an die Abtriebswelle 6 ab. Während sich die Mitnehmerzapfen 21 durch die Einspurnuten 20 in Richtung der Bohrungen 18 bewegen, fällt die Drehzahl n3 etwa ab und gleicht sich an die Drehzahl n2 an, wie in 7c dargestellt. Nach dem selbsttätigen Eintritt der Mitnehmerzapfen 21 in die Bohrungen 18 drehen sich die beiden Abtriebswellen 6, 7 synchron und mit einer definierten Phasenlage.
  • Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs ein geringeres Drehmoment anfordert, indem er vom Gaspedal geht, geht das Zusatzantriebsaggregat 3 in Leerlaufbetrieb oder wird ganz abgestellt. Infolgedessen sinkt die Drehzahl des Zusatzantriebsaggregats 3, der Abtriebswelle 7 und damit der Zahnräder 13, 14 sowie der Druckplatte 15 unter die Drehzahl n2 der Abtriebswelle 6 ab. Dadurch wird die Blockierung des Freilaufs 23 aufgehoben, so dass sich der innere und der äußere Freilaufring 25, 24 mit unterschiedlicher Drehzahl drehen können. Gleichzeitig wird die Druckplatte 15 zusammen mit dem Freilauf 23 durch die Kraft der Feder 30 wieder in ihre erste Endstellung (1) zurück bewegt, in der sich die Kupplungsscheiben 10, 11 nicht mehr berühren. Dabei werden zuerst die Mitnehmerzapfen 21 aus den Bohrungen 18 der ersten Kupplungsscheibe 10 heraus bewegt und dann der reibschlüssige Kontakt zwischen den beiden Kupplungsscheiben 10, 11 aufgehoben, so das auch ein sanftes Öffnen der Kupplung 9 gewährleistet ist.
  • Durch den Freilauf 23 und das selbsttätige Öffnen der Kupplung 9 wird vom Grundantriebsaggregat 2 kein Drehmoment auf das Zusatzantriebsaggregat 3 übertragen, so dass dieses vom Grundantriebsaggregat 2 niemals im Schubbetrieb angetrieben wird. Dies ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Reibleistung.

Claims (13)

  1. Kupplungseinrichtung zum Kuppeln von zwei angetriebenen Wellen, mit einem von der ersten Welle angetriebenen ersten Kupplungselement und einem von der zweiten Welle angetriebenen zweiten Kupplungselement, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Kupplungselement (11) derart formschlüssig mit dem ersten Kupplungselement (10) in Kupplungseingriff bringen lässt, dass die beiden Wellen (6, 7) in Bezug zueinander eine definierte Phasenlage aufweisen.
  2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Welle (6) und dem zweiten Kupplungselement (11) ein Freilauf (23) angeordnet ist, der blockiert, wenn die Drehzahl der zweiten Welle (7) die Drehzahl der ersten Welle (6) erreicht oder übersteigt.
  3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der blockierte Freilauf (23) selbsttätig aus einer ersten Endstellung, in der sich die beiden Kupplungselemente (10, 11) nicht berühren, in eine zweite Endstellung bewegt, in der die beiden Kupplungselemente (10, 11) in der definierten Phasenlage der beiden Wellen (6, 7) formschlüssig im Eingriff stehen.
  4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungselemente (10, 11) zwischen der ersten und der zweiten Endstellung reibschlüssig in Eingriff treten.
  5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Feder, die den Freilauf (23) in die erste Endstellung zurück bewegt, wenn die Drehzahl der zweiten Welle (7) wieder unter die Drehzahl der ersten Welle (6) sinkt, und die das zweite Kupplungselement (11) zwischen der ersten und der zweiten Endstellung reibschlüssig gegen das erste Kupplungselement (10) anpresst
  6. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Freilauf (23) entlang von mindestens einer schraubenförmigen Nut (30) in der ersten Welle (6) bewegt.
  7. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (23) ein drehfest mit dem zweiten Kupplungselement (11) verbundenes äußeres Freilaufelement (24), ein von der ersten Welle (6) angetriebenes inneres Freilaufelement (25), sowie eine Mehrzahl von Sperrkörpern (26) aufweist, die das erste und das zweite Freilaufelement (24, 25) drehfest miteinander verbinden, wenn die Drehzahl der zweiten Welle (7) die Drehzahl der ersten Welle (6) übersteigt.
  8. Kupplungseinrichtung nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Freilaufelement (24) fest mit einer Druckplatte (15) verbunden ist, die in Bezug zum ersten und zum zweiten Kupplungselement (10, 11) axial verschiebbar und drehfest mit dem zweiten Kupplungselement (11) verbunden ist.
  9. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (15) mehrere Mitnehmer (21) aufweist, die in unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse (19) der ersten Welle (6) und in unterschiedlichen Winkelpositionen axial über die Druckplatte (15) überstehen, komplementäre Öffnungen (22) im zweiten Kupplungselement (11) durchsetzen und in der zweiten Endstellung jeweils formschlüssig in eine von mehreren Ausnehmungen (18) des ersten Kupplungselements (10) eingreifen, die in entsprechenden radialen Abständen von der Drehachse (19) der ersten Weile (6) und in entsprechenden Winkelpositionen im ersten Kupplungselement (10) ausgespart sind.
  10. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (31) zwischen der Druckplatte (15) und dem zweiten Kupplungselement (11) angeordnet ist.
  11. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (10) mehrere in die Ausnehmungen (18) mündende Einspurnuten (20) aufweist, die einen konstanten Abstand von der Drehachse (19) der ersten Welle (6) und eine zur Ausnehmung (18) hin zunehmende axiale Tiefe besitzen.
  12. Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einem die erste Welle (6) treibenden ersten Antriebsaggregat (2) und einem die zweite Welle (7) treibenden zweiten Antriebsaggregat (3), wobei das erste und das zweite Antriebsaggregat (2, 3) als Brennkraftmaschinen ausgebildet sind, sowie mit einer Kupplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (3) während des Betriebs des ersten Antriebsaggregats (2) bei Bedarf in Betrieb genommen werden kann.
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