DE102011011468A1

DE102011011468A1 - Doppelkupplung

Info

Publication number: DE102011011468A1
Application number: DE102011011468A
Authority: DE
Inventors: Marcel Neßlinger; Marco Borowski
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2011-09-15

Abstract

Eine Doppelkupplung zum Kuppeln einer motorseitigen Eingangswelle mit einer ersten getriebeseitigen Ausgangswelle und/oder einer zweiten getriebeseitigen Ausgangswelle, weist einen erstes Übersetzungsgetriebe zum Übertragen einer Bewegung auf die erste Anpressplatte auf, wobei das erste Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet ist, dass bei einer von einer ersten Betätigungselektronik in das erste Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die von dem ersten Übersetzungsgetriebe an die erste Anpressplatte übertragbare Bewegung diskontinuierlich ist. Ferner ist ein zweites Übersetzungsgetriebe zum Übertragen einer Bewegung auf die zweite Anpressplatte vorgesehen, wobei das zweite Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet ist, dass bei einer von einer zweiten Betätigungselektronik in das zweite Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die von dem zweiten Übersetzungsgetriebe an die zweite Anpressplatte übertragbare Bewegung diskontinuierlich ist. Das erste Übersetzungsgetriebe und das zweite Übersetzungsgetriebe sind zumindest teilweise in radialer Richtung überlappend, insbesondere koaxial zueinander, angeordnet. Dadurch, dass das erste Übersetzungsgetriebe und das zweite Übersetzungsgetriebe zumindest teilweise ineinander geschachtelt angeordnet sind, kann der Bauraumbedarf in axialer Richtung reduziert werden, wobei aufgrund der diskontinuierlichen Bewegung ein weiches Betätigen einer Kupplung möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung, mit dessen Hilfe eine motorseitige Eingangswelle mit zwei verschiedenen getriebeseitigen koaxial zueinander angeordneten Ausgangswellen im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfrei gekuppelt werden kann.
Aus DE 10 2009 004 712 A1 ist eine Doppelkupplung eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der mit Hilfe eines außerhalb liegenden Betätigungseinrichtung eine Anpressplatte zum Schließen einer ersten Kupplung und eine Anpressplatte zum Schließen einer zweiten Kupplung betätigt werden kann. Die Betätigungseinrichtung weist hierzu einen Elektromotor als Betätigungselektronik auf, der über einen Einrücker die Anpressplatten in axialer Richtung verschiebt.
Problematisch beim Betätigen von Kupplungen ist grundsätzlich, dass die jeweilige Anpressplatte über eine gewisse Wegstrecke in axialer Richtung verschoben werden muss, bis die Anpressplatte mit einer Kupplungsscheibe einen reibschlüssigen Kontakt herstellt. Zu Beginn des reibschlüssigen Kontakts, das heißt, wenn zwischen den Reibflächen ein Schlupf auftritt, ist es wichtig, dass ein zu starker Anpressdruck zwischen den Reibflächen vermieden wird, da andernfalls die Kupplung mit einem plötzlichen Ruck schließt, was von einem Fahrer des zugehörigen Kraftfahrzeugs als unkomfortabel empfunden wird. Es besteht daher ein beständiges Bedürfnis, das Betätigen einer Kupplung möglichst weich durchzuführen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Doppelkupplung zu schaffen, mit deren Hilfe ein weiches Betätigen einer Kupplung möglich ist, ohne den Bauraum signifikant zu erhöhen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Doppelkupplung zum Kuppeln einer motorseitigen Eingangswelle mit einer ersten getriebeseitigen Ausgangswelle und/oder einer zweiten getriebeseitigen Ausgangswelle, weist einen erstes Übersetzungsgetriebe zum Übertragen einer Bewegung auf die erste Anpressplatte auf, wobei das erste Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet ist, dass bei einer von einer ersten Betätigungselektronik in das erste Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die von dem ersten Übersetzungsgetriebe an die erste Anpressplatte übertragbare Bewegung diskontinuierlich ist. Ferner ist ein zweites Übersetzungsgetriebe zum Übertragen einer Bewegung auf die zweite Anpressplatte vorgesehen, wobei das zweite Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet ist, dass bei einer von einer zweiten Betätigungselektronik in das zweite Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die von dem zweiten Übersetzungsgetriebe an die zweite Anpressplatte übertragbare Bewegung diskontinuierlich ist. Das erste Übersetzungsgetriebe und das zweite Übersetzungsgetriebe sind zumindest teilweise in radialer Richtung überlappend, insbesondere koaxial zueinander, angeordnet.
Dadurch, dass das erste Übersetzungsgetriebe und das zweite Übersetzungsgetriebe zumindest teilweise ineinander geschachtelt angeordnet sind, kann der Bauraumbedarf in axialer Richtung reduziert werden, so dass der benötigte Bauraum reduziert werden kann. Durch die von dem jeweiligen Übersetzungsgetriebe bereitgestellte diskontinuierliche Bewegung ergeben sich für die jeweilige Anpressplatte automatisch Zeiträume mit unterschiedlich hohen Geschwindigkeiten, mit denen die Anpressplatte bewegt wird. Die Zeiträume, in denen die Anpressplatte schnell bewegt wird, können dabei so klein gewählt werden, dass ein plötzlicher Kontakt mit einer zu kuppelnden zugeordneten Kupplungsscheibe vermieden wird und ein hartes Kuppeln verhindert ist. Gleichzeitig können die Zeiträume, in denen die Anpressplatte langsam oder gar nicht bewegt wird, so lang gewählt werden, dass in dem Fall, dass ein beginnender Reibschluss zwischen der Anpressplatte und der Kupplungsscheibe festgestellt wird, eine weitere Bewegung der Anpressplatte für einen definierten Zeitraum unterbrochen und/oder verlangsamt werden kann. Da die diskontinuierliche Bewegung der Anpressplatte nicht über ein Ein- und Ausschalten eines Elektromotors erfolgt, sondern insbesondere nur über die Art und Weise der Übersetzung des Übersetzungsgetriebes, werden elektrische Verluste beim Starten und Stoppen des Elektromotors vermieden. Statt dessen ist es möglich, in den Zeiträumen, in denen die Anpressplatte langsamer oder gar nicht bewegt wird, die von einem Elektromotor erhaltene Energie innerhalb des jeweiligen Übersetzungsgetriebes zu speichern und in den Zeiträumen, in denen die Anpressplatte schneller bewegt wird, wieder abzugeben. Dadurch kann in einer energieeffizienten Art und Weise ein weiches Kuppeln gewährleistet werden ohne den Bauraum signifikant zu erhöhen. Insbesondere kann die erste Anpressplatte und die zweite Anpressplatte in unterschiedliche axiale Richtungen bewegt werden, um die jeweilige Kupplung zu schließen, so dass das erste Übersetzungsgetriebe und das zweite Übersetzungsgetriebe, insbesondere als eine gemeinsame modulare Baueinheit innerhalb der Doppelkupplung zwischen der ersten Anpressplatte und der zweiten Anpressplatte angeordnet werden können.
Ferner ist es möglich, sowohl für das erste Übersetzungsgetriebe als auch für das zweite Übersetzungsgetriebe dieselbe Betätigungselektronik oder für jedes Übersetzungsgetriebe eine eigene Betätigungselektronik zu verwenden. Die Betätigungselektronik des jeweiligen Übersetzungsgetriebes kann insbesondere einen Elektromotor enthalten und/oder vorzugsweise Teil eines Elektromotors sein. Beispielsweise kann die Betätigungselektronik Spulen und/oder Magnete aufweisen, die von einer Energiequelle insbesondere mit Hilfe von Elektromagneten außerhalb des Übersetzungsgetriebes oder außerhalb der Doppelkupplung betätigt werden können, um vorzugsweise eine Antriebswelle der Betätigungselektronik mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl antreiben zu können. Die Betätigungselektronik kann über die Antriebswelle eine kontinuierliche Drehbewegung in das Übersetzungsgetriebe einleiten, wo die kontinuierliche Bewegung in eine diskontinuierliche Bewegung gewandelt wird. Die Anpressplatte kann insbesondere koaxial zu der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle angeordnet sein. Die jeweilige Kupplungsscheibe kann insbesondere an voneinander wegweisenden axialen Stirnflächen jeweils einen Reibbelag aufweisen, um sowohl mit der zugehörigen Anpressplatte als auch mit einer der zugehörigen Anpressplatte gegenüberliegend angeordneten Gegenplatte beim Kuppeln einen reibschlüssigen Kontakt herbeizuführen, wobei die jeweilige Gegenplatte und/oder die jeweilige Anpressplatte ebenfalls einen Reibbelag aufweisen kann oder auch nicht. Die zugehörige Gegenplatte ist insbesondere mit der Eingangswelle drehfest verbunden, während die jeweilige Kupplungsscheibe drehfest aber axial beweglich mit der zugehörigen Ausgangswelle verbunden ist beziehungsweise umgekehrt. Die jeweiligen Anpressplatten und Gegenplatten sind insbesondere als separate funktionell getrennte Bauteile ausgestaltet, so dass für die Doppelkupplung ein sog. „Vier-Platten-Design” möglich ist, ohne den Bauraum signifikant zu erhöhen. Die Doppelkupplung, insbesondere die jeweilige Gegenplatte, kann vorzugsweise mit einem motorseitig vorgelagerten und/oder getriebeseitig nachgelagerten Schwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad und/oder Fliehkraftpendel und/oder Massependel direkt oder indirekt verbunden sein. Ferner kann die jeweilige Kupplungsscheibe, insbesondere mit Hilfe eines Zweimassenschwungrads und/oder Fliehkraftpendels und/oder Massependels gedämpft sein.
Insbesondere weist das erste Übersetzungsgetriebe ein erstes Energiespeicherelement, insbesondere eine erste Spiralfeder, zur schlagartigen Bereitstellung einer Kraftübertragung zwischen der ersten Betätigungselektronik und der ersten Anpressplatte auf und das zweite Übersetzungsgetriebe weist ein zweites Energiespeicherelement, insbesondere eine zweite Spiralfeder, zur schlagartigen Bereitstellung einer Kraftübertragung zwischen der zweiten Betätigungselektronik und der zweiten Anpressplatte auf, wobei das erste Energiespeicherelement und das zweite Energiespeicherelement zumindest teilweise in radialer Richtung überlappend, insbesondere koaxial zueinander, angeordnet sind. Da die Energiespeicherelemente ineinander geschachtelt werden können, ergibt sich ein besonders kompakter und bauraumsparender Aufbau der Doppelkupplung. Beispielsweise können zwei Spiralfedern mit unterschiedlichem Durchmesser als erstes Energiespeicherelement und als zweites Energiespeicherelement vorgesehen sein, wobei die Spiralfeder mit dem kleineren Durchmesser in die Spiralfeder mit dem größeren Durchmesser eingesteckt werden kann. Die Spiralfedern können beispielsweise als Druckfedern ausgestaltet sein, die von dem zugehörigen Übersetzungsgetriebe komprimiert werden können, um Energie zu speichern, wobei die gespeicherte Energie bei einem plötzlichen Entspannen der Spiralfeder schlagartig abgegeben werden kann, um insbesondere einen Reibschluss mit erhöhter Normalkraft bereitzustellen.
Vorzugsweise stützt sich das erste Energiespeicherelement an dem zweiten Übersetzungsgetriebe und/oder das zweite Energiespeicherelement stützt sich an dem ersten Übersetzungsgetriebe ab. Dies ermöglicht es das jeweilige Energiespeicherelement möglichst weit in das jeweils andere Übersetzungsgetriebe hereinragen zu lassen ohne durch eine komplizierte Geometrie des einen Übersetzungsgetriebes einen Anschlag innerhalb des jeweils anderen Übersetzungsgetriebes ausbilden zu müssen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass sich das jeweilige Energiespeicherelement gegebenenfalls an einem Bauteil des jeweils anderen Übersetzungsgetriebe abstützen kann, wobei dieses Bauteil relativ zum abgestützten Energiespeicherelement in Umfangsrichtung die selbe Winkellage einnehmen kann ohne eine unbeabsichtigte Bewegung der zugehörigen Anpressplatte zu verursachen. Beispielsweise kann zwischen dem abstützenden Bauteil und dem übrigen Übersetzungsgetriebe ein Lager vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt ist das erste Energiespeicherelement über mindestens ein erstes Führungselement, insbesondere mindestens drei erste Führungsstifte, in axialer Richtung geführt ist, wobei das erste Führungselement insbesondere an dem zweiten Übersetzungsgetriebe geführt, und/oder das zweite Energiespeicherelement ist über mindestens ein zweites Führungselement, insbesondere mindestens drei zweite Führungsstifte, in axialer Richtung geführt, wobei das zweite Führungselement insbesondere an dem ersten Übersetzungsgetriebe geführt ist. Auch dies ermöglicht es das jeweilige Energiespeicherelement möglichst weit in das jeweils andere Übersetzungsgetriebe hereinragen zu lassen ohne durch eine komplizierte Geometrie des einen Übersetzungsgetriebes einen Anschlag innerhalb des jeweils anderen Übersetzungsgetriebes ausbilden zu müssen. Das jeweilige Führungselement ist dabei insbesondere an einem Bauteil des jeweils anderen Übersetzungsgetriebes geführt, das relativ zum geführten Energiespeicherelement in Umfangsrichtung die selbe Winkellage einnehmen kann ohne eine unbeabsichtigte Bewegung der zugehörigen Anpressplatte zu verursachen. Das Führungselement ist insbesondere axial bewegbar in dem jeweils anderen Übersetzungsgetriebe geführt, so dass das Führungselement beispielsweise gemeinsam mit einem als Federelement ausgestalteten Energiespeicherelement mitfedern kann. Beispielsweise kann das eine Ende des Federelements sich an dem jeweils anderen Übersetzungsgetriebe abstützen, während das andere Ende des Federelements über einen entsprechend geformten Lagertopf und einem mit dem Lagertopf verbundenen Führungsstift in dem anderen Übersetzungsgetriebe geführt sein kann. Das entsprechende Übersetzungsgetriebe kann eine zu dem Führungselement korrespondierende Durchgangsöffnung oder Vertiefung, beispielsweise Bohrung, zur Aufnahme des Führungselements aufweisen.
Vorzugsweise weist das erste Übersetzungsgetriebe zwischen der ersten Betätigungselektronik und dem ersten Energiespeicherelement ein erstes Lager auf und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe weist zwischen der zweiten Betätigungselektronik und dem zweiten Energiespeicherelement ein zweites Lager auf. Das jeweilige Energiespeicherelement kann dadurch in radialer Richtung überlappend, insbesondere koaxial, zum zugehörigen Lager angeordnet werden, wodurch der Bauraum in axialer Richtung verringert werden kann. Ferner wird dadurch radial innerhalb zum jeweiligen Lager genug Bauraum geschaffen, um die Energiespeicherelemente ineinander schachteln zu können.
Insbesondere ist eine mit einer ersten Gewindestange zusammenwirkende erste Betätigungsmutter zur axialen Bewegung der ersten Anpressplatte vorgesehen und das erste Übersetzungsgetriebe weist ein drehfest mit der ersten Betätigungsmutter verbundenes erstes Abriebselement auf, wobei das erste Abtriebselement relativ zur ersten Betätigungsmutter axial bewegbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist eine mit einer zweiten Gewindestange zusammenwirkende zweite Betätigungsmutter zur axialen Bewegung der zweiten Anpressplatte vorgesehen und das zweite Übersetzungsgetriebe weist ein drehfest mit der zweiten Betätigungsmutter verbundenes zweites Abriebselement auf, wobei das zweite Abtriebselement relativ zur zweiten Betätigungsmutter axial bewegbar ist. Durch die jeweilige Betätigungsmutter kann eine vom zugehörigen Abtriebselement aufgeprägte Drehbewegung in eine Schraubenbewegung der Betätigungsmutter umgewandelt werden, wodurch sich die Betätigungsmutter auch in axialer Richtung bewegt, um die Anpressplatte axial zu verschieben. Dadurch, dass das zugehörige Abtriebselement relativ zur Betätigungsmutter in axialer Richtung bewegbar ist, kann eine automatische Verschleißnachstellung erfolgen. Wenn Reibbeläge, die mit der zugehörigen Anpressplatte und/oder mit einer mit der entsprechenden Anpressplatte zusammenwirkende Kupplungsscheibe verbunden sind, verschleißen, kann sich die Dicke der Reibbeläge in axialer Richtung reduzieren. Wenn die Betätigungsmutter nach dem reibschlüssigen Kuppeln nur geringfügig, beispielsweise allein aufgrund der beim Kuppeln auftretenden Normalkräfte, zurückgedrückt wird, kann der nach dem Lösen der zugehörigen Kupplung auftretende Spalt zwischen den Reibflächen auch bei einem Verschleiß der Reibbeläge im Wesentlichen konstant gehalten werden, so dass sich das Kupplungsgefühl bei verschleißenden Reibbelägen nicht Wesentlich ändert. Beispielsweise können die Betätigungsmutter und das Abtriebselement über in axialer Richtung verlaufende Finger miteinander verzahnt sein, so dass auch bei verschleißenden Reibbelägen und einer allmählichen axialen Entfernung der Betätigungsmutter von dem übrigen Übersetzungsgetriebe eine ausreichende Kraftübertragung zwischen dem Abtriebselement und der Betätigungsmutter sichergestellt werden kann. Auch bei völlig verschlissenen Reibbelägen reicht die Überdeckung der Finger in Umfangsrichtung aus, um die beabsichtigten Momente zu übertragen und eine hinreichend hohe Normalkraft beim reibschlüssigen Kuppeln bereitzustellen.
Vorzugsweise ist die erste Anpressplatte über ein erstes Lager, insbesondere ein Axial-Nadellager, mit dem ersten Übersetzungsgetriebe gekoppelt und/oder die zweite Anpressplatte ist über ein zweites Lager, insbesondere ein Axial-Nadellager, mit dem zweiten Übersetzungsgetriebe gekoppelt. Dies ermöglicht es, dass die jeweilige Anpressplatte beim Kuppeln mitdrehen kann, während die zugehörigen Übersetzungsgetriebe nicht notwendigerweise mit der Eingangswelle und/oder der zugehörigen Ausgangswelle mitdrehen müssen. Dies erleichtert es die Übersetzungsgetriebe berührungslos elektrisch anzutreiben und zu steuern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet, dass bei einer von der ersten Betätigungselektronik in das erste Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die von dem ersten Übersetzungsgetriebe an die erste Anpressplatte übertragbare Bewegung Unterbrechungszeiten, in denen von dem ersten Übersetzungsgetriebe an die erste Anpressplatte keine Bewegung übertragbar ist, aufweist, wobei insbesondere bei einer von der ersten Betätigungselektronik in das erste Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die Länge der Unterbrechungszeiten größer als die Länge von Übertragungszeiten, in denen von dem ersten Übersetzungsgetriebe an die erste Anpressplatte eine Bewegung übertragbar ist, ist. Zusätzlich oder Alternativ ist das zweite Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet ist, dass bei einer von der zweiten Betätigungselektronik in das zweite Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die von dem zweiten Übersetzungsgetriebe an die zweite Anpressplatte übertragbare Bewegung Unterbrechungszeiten, in denen von dem zweiten Übersetzungsgetriebe an die zweite Anpressplatte keine Bewegung übertragbar ist, aufweist, wobei insbesondere bei einer von der zweiten Betätigungselektronik in das zweite Übersetzungsgetriebe eingeleiteten Bewegung die Länge der Unterbrechungszeiten größer als die Länge von Übertragungszeiten, in denen von dem zweiten Übersetzungsgetriebe an die zweite Anpressplatte eine Bewegung übertragbar ist, ist. Durch die Unterbrechungszeiten kann genug Zeit zur Verfügung gestellt werden, um bei einem beginnenden Schlupf zwischen den zu kuppelnden Bauteilen eine weitere Schließbewegung der Anpressplatte zu unterbinden oder zumindest zu verlangsamen. Die vorgesehenen Unterbrechungszeiten ermöglichen es, eine einfache und energieeffiziente Regelung für das Schließen der Kupplung vorzusehen. Insbesondere wenn die Länge der Unterbrechungszeiten größer als die Länge von Übertragungszeiten ist, kann sichergestellt werden, dass die jeweilige Anpressplatte immer nur um kleinere Strecken bewegt wird und nach jeder dieser kleineren Strecken überprüft werden kann, ob ein Reibschluss zwischen der Anpressplatte und der zugehörigen Kupplungsscheibe vorliegt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet, dass mit Hilfe eines Drehschlagimpulses eine Bewegung von der ersten Betätigungselektronik an die erste Anpressplatte übertragbar ist, und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe ist derart ausgestaltet, dass mit Hilfe eines Drehschlagimpulses eine Bewegung von der zweiten Betätigungselektronik an die zweite Anpressplatte übertragbar ist. Durch den Drehschlagimpuls kann in einer einfach realisierbaren konstruktiven Ausgestaltung eine Drehbewegung während einer kurzen Zeitspanne in eine Linearbewegung umgewandelt werden. Geeignete Konstruktionen für ein derartiges Übersetzungsgetriebe sind beispielsweise von Schlagbohrmaschinen bekannt, wie beispielsweise in DE 20 2006 014 850 U1 dargestellt. Insbesondere ist es möglich, durch einen schlagartigen Kontakt einen Impuls des Übersetzungsgetriebes an die Anpressplatte zu übertragen. Nach der Impulsübertragung kann die Bewegung der Anpressplatte enden und/oder sich verlangsamen bis zur nächsten schlagartigen Impulsübertragung durch den Drehschlagimpuls.
Vorzugsweise weist das erste Übersetzungsgetriebe eine, insbesondere über eine erste V-Nut, geführte erste Schlägermasse auf, wobei die erste Schlägermasse gegen eine Federkraft von der ersten Anpressplatte in axialer Richtung weg bewegbar ist und mit Hilfe der Federkraft auf ein mit der ersten Anpressplatte verbundenes erstes Abtriebselement reibschlüssig anpressbar ist. Zusätzlich oder alternativ weist das zweite Übersetzungsgetriebe eine, insbesondere über eine zweite V-Nut, geführte zweite Schlägermasse auf, wobei die zweite Schlägermasse gegen eine Federkraft von der zweiten Anpressplatte in axialer Richtung weg bewegbar ist und mit Hilfe der Federkraft auf ein mit der zweiten Anpressplatte verbundenes zweites Abtriebselement reibschlüssig anpressbar ist. Durch die Bewegung der jeweiligen Schlägermasse gegen die aufgebrachte Federkraft kann in dem entsprechenden federelastischen Element Energie gespeichert werden, die beim Anpressen der Schlägermasse an das zugehörige Abtriebselement wieder abgegeben werden kann. Gleichzeitig kann die Schlägermasse von dem vorgespannten elastischen Element beschleunigt werden, so dass die Schlägermasse mit einer definierten kinetischen Energie mit dem Abtriebselement in Kontakt treten kann. Über eine geeignete Wahl der trägen Masse der Schlägermasse kann die Höhe der kinetischen Energie sowie die Kraft, mit der die Schlägermasse auf das Abtriebselement gepresst wird, eingestellt werden. Dadurch lässt sich ebenfalls die Reibungskraft zwischen der Schlägermasse und dem Abtriebselement beeinflussen. Beispielsweise kann das federelastische Element und die Schlägermasse derart dimensioniert sein, dass bei einem Anschlagen der Schlägermasse an dem Abtriebselement eine hinreichend hohe Reibungskraft bereitgestellt wird, dass über den reibschlüssigen Kontakt der Schlägermasse mit dem Abtriebselement eine Bewegung von der Betätigungselektronik des Kupplungsaktors an die Anpressplatte weitergeleitet werden kann. Ferner ist möglich, die Federkraft des federelastischen Elements derart zu wählen, dass nach dem Anschlagen der Schlägermasse an dem Abtriebselement, wenn die Schlägermasse lediglich mit der verbliebenen Federkraft auf das Abtriebselement gedrückt wird, ein Schlupf oder sogar ein Freilauf zwischen der Schlägermasse und dem Abtriebselement auftreten kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass immer nur während einer sehr kurzen Übertragungszeit eine Bewegung an das Abtriebselement und damit an die Anpressplatte übertragen werden kann.
Insbesondere ist die jeweilige Anpressplatte über eine relativ zur Anpressplatte drehbaren, insbesondere selbsthemmende, Schraubenstange des zugehörigen Übersetzungsgetriebes linear bewegbar. Mit Hilfe der Schraubenstange lässt sich besonders einfach eine von der Betätigungselektronik bereitgestellte rotatorische Bewegung in eine lineare Bewegung für die Anpressplatte umwandeln. Die Anpressplatte kann beispielsweise eine Mutter aufweisen und/oder mit einer Betätigungsmutter verbunden sein, über welche die Anpressplatte über ein Gewinde der Schraubenstange geführt werden kann und relativ zur Schraubenstange eine Schraubenbewegung ausübt. Hierbei ist es möglich, dass die Schraubenstange rotiert und/oder die Anpressplatte rotiert, um die Schraubenbewegung der Anpressplatte relativ zur Schraubenstange auszuführen. Insbesondere ist sowohl für das erste Übersetzungsgetriebe als auch für das zweite Übersetzungsgetriebe eine gemeinsame Schraubenstange vorgesehen, so dass die erforderliche Bauteileanzahl reduziert werden kann. Die erste Schraubenstange und die zweite Schraubenstange sind in dem Fall einstückig ausgeführt.
Besonders bevorzugt sind das erste Übersetzungsgetriebe und das zweite Übersetzungsgetriebe in axialer Richtung zwischen der ersten Anpressplatte und der zweiten Anpressplatte angeordnet. Dadurch, dass das jeweilige Übersetzungsgetriebe nicht außerhalb der Anpressplatten angeordnet ist, können die Anpressplatten unmittelbar von dem Übersetzungsgetriebe betätigt werden, ohne dass es erforderlich ist, einen zwischengeschalteten Einrücker vorzusehen. Dadurch ist es möglich, mit Wirkungsgradverlusten behaftete Zwischenbauteile zu vermeiden, um eine besonders energieeffiziente Betätigung der einzelnen Kupplungen der Doppelkupplung zu erreichen. Durch die räumliche Nähe des jeweiligen Übertragungsgetriebes zu den Anpressplatten ist es schneller und einfacher möglich, eine Rückkopplung zu erhalten, wenn die betätigte Anpressplatte einen Reibkontakt mit der zugehörigen Kupplungsscheibe der jeweiligen Kupplung herbeigeführt hat. Dies ermöglicht es besonders schnell zu reagieren, wenn ein Reibkontakt hergestellt ist und die Schlupfphase zwischen den zu kuppelnden Bauteilen beginnt. Dies ermöglicht ein besonderes weiches Betätigen der jeweiligen Kupplung. Durch die Verlagerung des Übertragungsgetriebes von außen nach innen zwischen die Anpressplatten des Kupplungsaggregats kann der erforderliche Bauraum reduziert werden und eine kompaktere Bauweise erreicht werden.
Insbesondere ist ein über die erste Anpressplatte und/oder über die zweite Anpressplatte zum ersten Übersetzungsgetriebe und/oder zum zweiten Übersetzungsgetriebe beabstandeter Leistungsübertrager zur berührungslosen Energieversorgung der Betätigungselektronik des jeweiligen Übertragungsgetriebes vorgesehen. Dadurch ist es nicht erforderlich, elektrische Leitungen in dem Zwischenraum zwischen der ersten Anpressplatte und der zweiten Anpressplatte vorzusehen. Beispielsweise kann die jeweilige Betätigungselektronik Magnete und/oder Spulen aufweisen, die von Elektromagneten des Leistungsübertragers in Bewegung gesetzt werden können.
Die Erfindung betrifft ferner einen Getriebestrang für ein Kraftfahrzeug mit einer motorseitigen Eingangswelle, einer ersten getriebeseitigen Ausgangswelle, einer zweiten getriebeseitigen Ausgangswelle und einer Doppelkupplung zum Kuppeln der Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle und/oder der zweiten Ausgangswelle, wobei die Doppelkupplung, wie vorstehend beschrieben, aus- und weitergebildet sein kann. Durch die Doppelkupplung kann ein weiches Betätigen der jeweiligen Kupplung energieeffizient ermöglicht werden, ohne den Bauraum signifikant zu erhöhen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert. Es zeigen:
1: eine schematische Schnittansicht eines einzelnen Übertragungsgetriebes,
2: eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Übertragungsgetriebes aus 1,
3: eine schematische vereinfachte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung und
4: eine schematische perspektivische Ansicht sowie eine Schnittansicht eines Details der Doppelkupplung aus 3.
Das in 1 und 2 dargestellte Übersetzungsgetriebe 10 weist eine Betätigungselektronik 12 auf, die nicht dargestellte Magnete und/oder Spulen aufweisen kann, um von nicht dargestellten, außerhalb eines Gehäuses 14 angeordneten Elektromagneten um eine Drehachse 16 in Bewegung gesetzt werden zu können. Die Betätigungselektronik 12 ist über ein Antriebselement 18 mit einer Schlägermasse 20 gekoppelt, die in einer in dem Antriebselement 18 ausgebildeten V-Nut 22 gegen ein Energiespeicherelement in Form einer Feder 23 axial verschoben werden kann. Durch das Zusammendrücken der Feder 23 kann die Feder 23 vorgespannt werden, um Energie zu speichern. Die gespeicherte Energie kann von der Feder 23 schlagartig abgegeben werden, so dass die Schlägermasse 20 an einem Abtriebselement 24 anschlagen kann. Durch das Anschlagen der Schlägermasse 20 an dem Abtriebselement 24 wird ein Reibschluss bereitgestellt, so dass kurzzeitig die von der Betätigungselektronik 12 bereitgestellte Drehbewegung über das Antriebselement 18 und die Schlägermasse 20 an das Abtriebselement 24 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 24 ist fest mit einer Betätigungsmutter 26 verbunden, die entlang einer Schraubstange 28 eine Schraubenbewegung ausführen kann, die dadurch einen mit einer Anpressplatte verbindbaren Anpressplattenflansch 30 axial bewegen kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Schraubenstange 28 drehfest ausgestaltet sein, so dass die Betätigungsmutter 26 und der Anpressplattenflansch 30 relativ zur Schraubenstange 28 drehen kann. Zwischen der Schraubenstange 28 und dem Antriebselement 18 ist ein Kugellager 32 vorgesehen.
Durch den auf diese Art und Weise bereitstellbaren Drehschlagimpuls der Schlägermasse 20 auf das Abtriebselement 24 kann eine von der Betätigungselektronik 12 bereitgestellte kontinuierliche Drehbewegung in eine diskontinuierliche unterbrochene Bewegung des Anpressplattenflanschs 30 gewandelt werden. Da die Schlägermasse 20 in der insbesondere umlaufenden V-Nut 22 im Vergleich zu der von der Betätigungselektronik 12 bereitgestellten kontinuierlichen Drehbewegung des Abtriebselements 18 schnellere und langsamere Drehbewegungen ausführen kann, kann das Übersetzungsgetriebe 10 mit einem konstanten Drehmoment und einer im wesentlichen konstanten Leistungsaufnahme betrieben werden, obwohl die abgegebene Bewegung und Leistungsabgabe diskontinuierlich ist.
Die in 3 nur teilweise dargestellte Doppelkupplung 34 weist ein erstes Übersetzungsgetriebe 10.1 sowie ein zweites Übersetzungsgetriebe 10.2 auf, die im Vergleich zu dem in 1 und 2 beschriebenen Übersetzungsgetriebe 10 leicht abgewandelt ausgestaltet sind, damit das erste Übersetzungsgetriebe 10.1 und das zweite Übersetzungsgetriebe 10.2 teilweise derart ineinander verschachtelt werden können, dass sie sich in radialer Richtung teilweise überlappen. Bauteile des ersten Übersetzungsgetriebes 10.1 und des zweiten Übersetzungsgetriebes 10.2, die den Bauteilen des in 1 und 2 dargestellten Übersetzungsgetriebe entsprechen, weisen die gleichen Bezugszeichen auf, wobei die jeweiligen Bezugszeichen mit einem das erste Übersetzungsgetriebe 10.1 beziehungsweise das zweite Übersetzungsgetriebe 10.2 kennzeichnenden Suffix versehen sind.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform der Doppelkupplung 34 ragt die zweite Feder 23.2 in entspannten Zustand mit ca. 50% ihrer Länge in das erste Übersetzungsgetriebe 10.1 hinein. Die zweite Feder 23.2 ist als Spiralfeder ausgestaltet und ist von einer korrespondierenden ringförmigen Vertiefung 36.1 des ersten Antriebselements 18.1 aufgenommen. Die zweite Feder 23.2 überlappt dadurch in radialer Richtung einen Teil des ersten Übersetzungsgetriebes 10.1. Insbesondere weist die zweite Feder 23.2 einen größeren Durchmesser auf als die erste Feder 23.1, so dass die erste Feder 23.1 und die zweite Feder 23.2 teilweise ineinander geschachtelt werden können und sich in radialer Richtung überlappen. Hierzu sind die erste Feder 23.1 und die zweite Feder 23.2 koaxial zueinander angeordnet. Ferner sind die Federn 23.1, 23.2 abweichend zu der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform radial innerhalb zu den Kugellagern 32.1, 32.2 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stützen sich sowohl die erste Feder 23.1 als auch die zweite Feder 23.2 an dem ersten Antriebselement 18.1 ab. An dem jeweils anderem Ende stützt sich die jeweilige Feder 23.1, 23.2 an einem gelagerten Lagertopf 38.1, 38.2 ab. Dadurch, dass der jeweilige Lagertopf 38.1, 38.2 gelagert ist, kann bei einer Betätigung des Übersetzungsgetriebes 10.1, 10.2 die Feder 23.2, 23.1 des jeweils anderen Übersetzungsgetriebes 10.2, 10.1 mitdrehen ohne unbeabsichtigt die zugehörige Betätigungsmutter 26.2, 26.1 auszurücken. Der jeweilige Lagertopf 38.1, 38.2 ist über mindestens einen Führungsstift 40.1, 40.2, vorzugsweise genau drei Führungsstifte 40.1, 40.2, geführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl der erste Führungsstift 40.1 als auch der zweite Führungsstift 40.2 axial bewegbar in korrespondierenden Führungsöffnungen des ersten Antriebselements 18.1, das auch die Federn 23.1, 23.2 abstützt, geführt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Abtriebselemente 24.1, 24.2 über zugehörige Axial-Gleitlager 42.1, 42.2 geführt. Wie insbesondere in 4 zu erkennen ist, weisen die Abtriebselemente 24.1, 24.2 jeweils mehrere Finger 44.1, 44.2 auf, die in Umfangsrichtung an Flügeln 46.1, 46.2 der zugehörigen Betätigungsmutter 26.1, 26.2 anliegen können, um die zugehörigen Betätigungsmutter 26.1, 26.2 zu drehen. Dadurch sind die jeweiligen Abtriebselemente 24.1, 24.2 drehfest aber axial beweglich mit der zugehörigen Betätigungsmutter 26.1, 26.2 gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste Betätigungsmutter 26.1 und die zweite Betätigungsmutter 26.2 mit einer gemeinsamen Schraubenstange 28 gekoppelt. Die erste Schraubenstange des ersten Übersetzungsgetriebes 10.1 und die zweite Schraubenstange des zweiten Übersetzungsgetriebes 10.2 sind dadurch einstückig ausgeführt. Es ist aber auch möglich für jede Betätigungsmuter 26.1, 26.2 eine eigene Schraubenstange vorzusehen. Durch die Drehung des jeweiligen Abtriebselements 24.1, 24.2 kann die zugehörige Betätigungsmutter 26.1, 26.2 eine Anpressplatte 48.1, 48.2 auf eine nicht dargestellte Kupplungsscheibe zu bewegen. Die jeweilige Anpressplatte 48.1, 48.2 ist über ein zugehöriges Axial-Nadellager 50.1, 50.2 mit dem als Zentrierdeckel ausgestalteten Anpressplattenflansch 30.1, 30.2 zentriert und mit der zugehörigen Betätigungsmuter 26.1, 26.2 gekoppelt.
Das jeweilige Antriebselement 18.1, 18.2 kann insbesondere als Rotor eines Elektromotors ausgebildet sein, wobei die zugehörige Betätigungselektronik 12.1, 12.2 als Stator dieses Elektromotors ausgestaltet sein kann.
Bezugszeichenliste

10: Übersetzungsgetriebe
12: Betätigungselektronik
14: Gehäuse
16: Drehachse
18: Antriebselement
20: Schlägermasse
22: V-Nut
23: Feder
24: Abtriebselement
26: Betätigungsmutter
28: Schraubenstange
30: Anpressplattenflansch
32: Kugellager
34: Doppelkupplung
36: Vertiefung
38: Lagertopf
40: Führungsstift
42: Axial-Gleitlager
44: Finger
46: Flügel
48: Anpressplatte
50: Axial-Nadellager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009004712 A1 [0002]
DE 202006014850 U1 [0016]

Claims

Doppelkupplung zum Kuppeln einer motorseitigen Eingangswelle mit einer ersten getriebeseitigen Ausgangswelle und/oder einer zweiten getriebeseitigen Ausgangswelle, mit einem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) zum Übertragen einer Bewegung auf die erste Anpressplatte (48.1), wobei das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) derart ausgestaltet ist, dass bei einer von einer ersten Betätigungselektronik (12.1) in das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) eingeleiteten Bewegung die von dem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) an die erste Anpressplatte (48.1) übertragbare Bewegung diskontinuierlich ist, einem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) zum Übertragen einer Bewegung auf die zweite Anpressplatte (48.2), wobei das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) derart ausgestaltet ist, dass bei einer von einer zweiten Betätigungselektronik (12.2) in das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) eingeleiteten Bewegung die von dem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) an die zweite Anpressplatte (48.2) übertragbare Bewegung diskontinuierlich ist, wobei das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) und das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) zumindest teilweise in radialer Richtung überlappend, insbesondere koaxial zueinander, angeordnet sind.
Doppelkupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) ein erstes Energiespeicherelement, insbesondere eine erste Spiralfeder (23.1), zur schlagartigen Bereitstellung einer Kraftübertragung zwischen der ersten Betätigungselektronik (12.1) und der ersten Anpressplatte (48.1) aufweist und das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) ein zweites Energiespeicherelement, insbesondere eine zweite Spiralfeder (23.2), zur schlagartigen Bereitstellung einer Kraftübertragung zwischen der zweiten Betätigungselektronik (12.2) und der zweiten Anpressplatte (48.2) aufweist, wobei das erste Energiespeicherelement (23.1) und das zweite Energiespeicherelement (23.2) zumindest teilweise in radialer Richtung überlappend, insbesondere koaxial zueinander, angeordnet sind.
Doppelkupplung nach 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Energiespeicherelement (23.1) an dem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) und/oder sich das zweite Energiespeicherelement (23.2) an dem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) abstützt.
Doppelkupplung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Energiespeicherelement (23.1) über mindestens ein erstes Führungselement, insbesondere mindestens drei erste Führungsstifte (40.1), in axialer Richtung geführt ist, wobei das erste Führungselement (40.1) insbesondere an dem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) geführt ist, und/oder das zweite Energiespeicherelement (23.2) über mindestens ein zweites Führungselement, insbesondere mindestens drei zweite Führungsstifte (40.2), in axialer Richtung geführt ist, wobei das zweite Führungselement (40.2) insbesondere an dem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) geführt ist.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) zwischen der ersten Betätigungselektronik (12.1) und dem ersten Energiespeicherelement (23.1) ein erstes Lager (32.1) aufweist und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) zwischen der zweiten Betätigungselektronik (12.2) und dem zweiten Energiespeicherelement (23.2) ein zweites Lager (32.2) aufweist.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einer ersten Gewindestange (28) zusammenwirkende erste Betätigungsmutter (26.1) zur axialen Bewegung der ersten Anpressplatte (48.1) vorgesehen ist und das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) ein drehfest mit der ersten Betätigungsmutter (26.1) verbundenes erstes Abriebselement (24.1) aufweist, wobei das erste Abtriebselement (24.1) relativ zur ersten Betätigungsmutter (26.1) axial bewegbar ist und/oder eine mit einer zweiten Gewindestange (28) zusammenwirkende zweite Betätigungsmutter (26.2) zur axialen Bewegung der zweiten Anpressplatte (48.2) vorgesehen ist und das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) ein drehfest mit der zweiten Betätigungsmutter (26.2) verbundenes zweites Abriebselement (24.2) aufweist, wobei das zweite Abtriebselement (24.2) relativ zur zweiten Betätigungsmutter (26.2) axial bewegbar ist.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anpressplatte (48.1) über ein erstes Lager, insbesondere ein Axial-Nadellager (50.1), mit dem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) gekoppelt ist und/oder die zweite Anpressplatte (48.2) über ein zweites Lager, insbesondere ein Axial-Nadellager (50.2), mit dem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) gekoppelt ist.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) derart ausgestaltet ist, dass bei einer von der ersten Betätigungselektronik (12.1) in das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) eingeleiteten Bewegung die von dem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) an die erste Anpressplatte (48.1) übertragbare Bewegung Unterbrechungszeiten, in denen von dem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) an die erste Anpressplatte (48.1) keine Bewegung übertragbar ist, aufweist., wobei insbesondere bei einer von der ersten Betätigungselektronik (12.1) in das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) eingeleiteten Bewegung die Länge der Unterbrechungszeiten größer als die Länge von Übertragungszeiten, in denen von dem ersten Übersetzungsgetriebe (10.1) an die erste Anpressplatte (48.1) eine Bewegung übertragbar ist, ist und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) derart ausgestaltet ist, dass bei einer von der zweiten Betätigungselektronik (12.2) in das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) eingeleiteten Bewegung die von dem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) an die zweite Anpressplatte (48.2) übertragbare Bewegung Unterbrechungszeiten, in denen von dem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) an die zweite Anpressplatte (48.2) keine Bewegung übertragbar ist, aufweist, wobei insbesondere bei einer von der zweiten Betätigungselektronik (12.2) in das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) eingeleiteten Bewegung die Länge der Unterbrechungszeiten größer als die Länge von Übertragungszeiten, in denen von dem zweiten Übersetzungsgetriebe (10.2) an die zweite Anpressplatte (48.2) eine Bewegung übertragbar ist, ist.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) derart ausgestaltet ist, dass mit Hilfe eines Drehschlagimpulses eine Bewegung von der ersten Betätigungselektronik (12.1) an die erste Anpressplatte (48.1) übertragbar ist, und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) derart ausgestaltet ist, dass mit Hilfe eines Drehschlagimpulses eine Bewegung von der zweiten Betätigungselektronik (12.2) an die zweite Anpressplatte (48.2) übertragbar ist.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übersetzungsgetriebe (10.1) eine, insbesondere über eine erste V-Nut (22.1), geführte erste Schlägermasse (20.1) aufweist, wobei die erste Schlägermasse (20.1) gegen eine Federkraft von der ersten Anpressplatte (48.1) in axialer Richtung weg bewegbar ist und mit Hilfe der Federkraft auf ein mit der ersten Anpressplatte (48.1) verbundenes erstes Abtriebselement (24.1) reibschlüssig anpressbar ist, und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe (10.2) eine, insbesondere über eine zweite V-Nut (22.2), geführte zweite Schlägermasse (20.2) aufweist, wobei die zweite Schlägermasse (20.2) gegen eine Federkraft von der zweiten Anpressplatte (48.2) in axialer Richtung weg bewegbar ist und mit Hilfe der Federkraft auf ein mit der zweiten Anpressplatte (48.2) verbundenes zweites Abtriebselement (24.2) reibschlüssig anpressbar ist.