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Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangvorrichtung mit einer Kupplungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 101 38 722 A1 ist bereits eine Antriebsstrangvorrichtung mit einer Kupplungseinheit, die einen deckelfesten Zentralausrücker aufweist, der einen feststehenden Teil und einen gegenüber dem feststehenden Teil beweglichen Teil aufweist und der zur Betätigung von einem Kupplungselement vorgesehen ist, und mit einem ortsfest angeordneten Gehäuseelement, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsstrangvorrichtung mit einem deckelfest angeordneten Zentralausrücker bereitzustellen, bei der eine Funktionalität eines Schwingungsdämpfers vorteilhaft sichergestellt werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Antriebsstrangvorrichtung mit einer Kupplungseinheit, die einen deckelfesten Zentralausrücker aufweist, der einen feststehenden Teil und einen gegenüber dem feststehenden Teil beweglichen Teil aufweist und der zur Betätigung von einem Kupplungselement vorgesehen ist, und mit einem ortsfest angeordneten Gehäuseelement.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Antriebsstrangvorrichtung eine Vorlastfeder aufweist, die zwischen dem feststehenden Teil des Zentralausrückers und dem Gehäuseelement angeordnet ist. Dadurch kann eine Antriebsstrangvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, die einen deckelfesten Zentralausrücker aufweist und die gleichzeitig eine Vorlast für einen Schwingungsdämpfer bereitstellt. Dadurch können zum einen insbesondere axiale Anregungen vorteilhaft aus dem Zentralausrücker ausgekoppelt werden und zum anderen kann der Schwingungsdämpfer axial gegen das ortsfest angeordnete Gehäuseelement abgestützt werden, wodurch eine Funktionalität des Schwingungsdämpfers vorteilhaft sichergestellt werden kann. Unter einem „deckelfesten Zentralausrücker” soll insbesondere ein Zentralausrücker verstanden werden, dessen feststehender Teil und dessen beweglicher Teil gegenüber einem Kupplungsdeckel drehfest angeordnet sind. Unter einem „Kupplungsdeckel” soll dabei insbesondere ein die Kupplungseinheit nach außen hin abschließendes Gehäuse verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, die Kupplungseinheit, insbesondere sämtliche beweglichen Teile der Kupplungseinheit, vor Umwelteinflüssen und Verschmutzung zu schützen. Unter einem „ortsfesten Gehäuseelement” soll insbesondere zumindest ein Teil von einem Gehäuse verstanden werden, das fest mit einem Rahmen, einem Rohbau und/oder einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Unter einer „zwischen dem feststehenden Teil des Zentralausrückers und dem Gehäuseelement angeordneten Vorlastfeder” soll insbesondere eine zwischen dem feststehenden Teil des Zentralausrückers und dem Gehäuseelement verspannte Feder verstanden werden, deren Federkraft zumindest in montiertem Zustand als eine Vorlast auf den Schwingungsdämpfer wirkt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Antriebsstrangvorrichtung ein Getriebegehäuse umfasst, das das Gehäuseelement aufweist. Dadurch kann auf aufwendige konstruktive Maßnahmen zur Bereitstellung eines ortsfesten Gehäuseelements verzichtet werden und das Getriebegehäuse zur Abstützung der Vorlastfeder verwendet werden.
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Vorteilhafterweise verbindet die Vorlastfeder den feststehenden Teil des Zentralausrückers und das Gehäuseelement drehfest miteinander. Dadurch kann der Zentralausrücker besonders einfach gegenüber dem Gehäuseelement fixiert werden, wodurch die deckelfeste Anordnung konstruktiv einfach realisiert werden kann.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Kupplungseinheit eins Verspannfeder aufweist, die wirkungsmäßig zwischen dem feststehenden Teil und dem beweglichen Teil des Zentralausrückers angeordnet ist und die im Wesentlichen parallel zu der Vorlastfeder wirkt. Dadurch kann für ein oder mehrere Lager in der Kupplungseinheit eine Verspannkraft bereitgestellt werden, die verhindert, dass die axialen Anregungen, die beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine hervorgerufen werden können, dazu führen, dass Wälzkörper des zumindest einen Lagers abheben. Indem die Verspannfeder parallel zu der Vorlastfeder wirkt, kann einfach erreicht werden, dass die Federkräfte der Vorspannfeder in Richtung des Schwingungsdämpfers weitergeleitet werden. Unter „parallel” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Federkraft der Vorlastfeder und die Federkraft der Verspannfeder unabhängig von einer verstärkenden oder sich aufhebenden Wirkung parallel zueinander orientiert sind. Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit dabei ein Betätigungselement und ein Ausrücklager, das zwischen dem Betätigungselement und dem beweglichen Teil des Zentralausrückers angeordnet ist, sowie ein Kupplungsgehäuse und ein Wälzlager, das zwischen dem Kupplungsgehäuse und dem feststehenden Teil des Zentralausrückers angeordnet ist, wobei die Verspannfeder das Ausrücklager und das Wälzlager belastet.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Vorlastfeder und die Verspannfeder aufeinander abgestimmte Federkräfte aufweisen. Dadurch kann erreicht werden, dass die Verspannkraft stets ausreichend groß ist. Unter aufeinander abgestimmt soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine Differenz zwischen der Federkraft der Vorlastfeder und der Federkraft der Verspannfeder stets zumindest so groß wie die erforderliche Verspannkraft ist, wobei in Abhängigkeit von einer konstruktiven Ausgestaltung grundsätzlich die Federkraft der Verspannfeder größer oder kleiner sein kann als die Federkraft der Vorlastfeder.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung und
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2 eine Kupplungseinheit der Antriebsstrangvorrichtung in einer weiteren schematischen Darstellung.
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Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Antriebsstrangvorrichtung. Die Antriebsstrangvorrichtung umfasst eine Kupplungseinheit 10 mit einem primärseitigen Kupplungselement 14, das permanent drehfest mit einer Brennkraftmaschine 24 verbunden ist, und ein sekundärseitiges Kupplungselement 15, das permanent drehfest mit einer Getriebeeingangswelle 25 verbunden ist. Weiter umfasst die Antriebsstrangvorrichtung ein Betätigungselement 20, das wirkungsmäßig mit dem sekundärseitigen Kupplungselement 15 verbunden ist, und ein Kupplungsgehäuse 22, das drehfest mit dem primärseitigen Kupplungselement 14 verbunden ist. Das Kupplungsgehäuse 22 weist ein Abstützelement 26 auf, an dem das Betätigungselement 20 abgestützt ist.
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Die Antriebsstrangvorrichtung umfasst weiter einen Schwingungsdämpfer 27, der in einem Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine 24 und der Kupplungseinheit 10 angeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer 27 ist als ein Zweimassenschwungrad ausgebildet. Der Schwingungsdämpfer 27 weist ein primärseitiges Massenelement 28 auf, des permanent drehfest mit einer Kurbelwelle 30 der Brennkraftmaschine 24 verbunden ist, und ein sekundärseitiges Massenelement 29, das permanent drehfest mit dem primärseitigen Kupplungselement 14 der Kupplungseinheit 10 verbunden ist. Zwischen den beiden Massenelementen 28, 29 ist eine nicht näher dargestellte Federeinheit angeordnet. Die beiden Massenelemente 28, 29 sind um einen begrenzten Winkel elastisch gegeneinander verdrehbar. Das sekundärseitige Massenelement 29 und das primärseitige Kupplungselement 14 können dabei direkt miteinander verbunden werden. Axiale Anregungen, die über die Kurbelwelle 30 von der Brennkraftmaschine 24 auf das primärseitige Massenelement 28 übertragen werden, werden über den Schwingungsdämpfer 27 auf die Kupplungseinheit 10 übertragen.
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Die Kupplungseinheit 10 umfasst weiter einen deckelfesten Zentralausrücker 11, der dazu vorgesehen ist, die Kupplungselemente 14, 15 der Kupplungseinheit 10 zu betätigen. Der Zentralausrücker 11 weist einen feststehenden Teil 12 und einen gegenüber dem feststehenden Teil 12 beweglichen Teil 13 auf. Bei einer Betätigung wird der bewegliche Teil 13 des Zentralausrückers 11 gegenüber dem feststehenden Teil 12 verschoben. Der bewegliche Teil 13 ist mit dem Betätigungselement 20 gekoppelt. Über das Betätigungselement 20 wird die Bewegung des beweglichen Teils 13 in eine Öffnungsbewegung der Kupplungseinheit 10 umgesetzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dabei das sekundärseitige Kupplungselement 15 gegenüber dem primärseitigen Kupplungselement 14 verschoben, wodurch die Kupplungseinheit 10 geöffnet ist. Zum Schließen umfasst die Kupplungseinheit 10 eine Feder, die in unbetätigtem Zustand das sekundärseitige Kupplungselement 15 gegen das primärseitige Kupplungselement 14 drückt. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass der Zentralausrücker 11 an dem primärseitigen Kupplungselement 14 angreift.
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Der Zentralausrücker 11 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel hydraulisch ausgebildet. Grundsätzlich könnte er auch mechanisch ausgebildet sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Zentralausrücker 11 ein Gehäuse, das den feststehenden Teil 12 ausbildet, und einen Kolben, der den beweglichen Teil 13 ausbildet. Das Gehäuse und der Kolben bilden einen hydraulischen Aktuator aus, der an eine nicht näher dargestellte geeignete Betätigungseinheit angebunden ist. Die Betätigungseinheit kann beispielsweise als ein Kupplungspedal oder eine elektronisch angesteuerte Ventileinheit ausgebildet sein.
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Die Antriebsstrangvorrichtung umfasst weiter ein ortsfest angeordnetes Gehäuseelement 16 und eine Vorlastfeder 17, die zwischen dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 und dem Gehäuseelement 16 angeordnet ist. Die Vorlastfeder 17 ist als eine Spiralfeder ausgebildet. Sie stützt sich mit einem ersten Ende an dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 und mit einem zweiten Ende an dem Gehäuseelement 16 ab.
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Die Antriebsstrangvorrichtung umfasst ein Getriebegehäuse 18, das zur Aufnahme von einem Zahnradsatz 31 zur Schaltung von Getriebegängen vorgesehen ist. Das Getriebegehäuse 18 weist das Gehäuseelement 16 auf, gegen das die Vorlastfeder 17 abgestützt ist. Das Gehäuseelement 16 ist dabei als eine der Kupplungseinheit 10 zugewandte Wandung des Getriebegehäuses 18 ausgebildet. Über des Getriebegehäuse 18 ist das Gehäuseelement 16, das ortsfest angeordnet ist, mit einem nicht näher gezeigten Rohbau des Kraftfahrzeugs verbunden.
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Die Vorlastfeder 17, die zwischen dem Gehäuseelement 16 und dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 angeordnet ist, ist drehfest mit dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 und dem Gehäuseelement 16 verbunden. Die Vorlastfeder 17 sichert damit zumindest den feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 gegen eine Verdrehung in Bezug auf das Gehäuseelement 18, wodurch der Zentralausrücker 11 deckelfest angeordnet ist. Das Gehäuseelement 16 bildet dabei zumindest teilweise einen Kupplungsdeckel aus, der die Kupplungseinheit 10 in Bezug auf eine Umgebung umschließt und gegen Umwelteinflüsse und Verschmutzung schützt.
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Die Vorlastfeder 17 ist als eine Spiralfeder ausgebildet. Der feststehende Teil 12 des Zentralausrückers 11 weist eine Aufnahme für die Vorlastfeder 17 auf, mittels der die Vorlastfeder 17 in Rotationsrichtung an dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 fixiert ist. Entsprechend weist auch das Gehäuseelement 16 eine Aufnahme für die Vorlastfeder 17 auf, mittels der die Vorlastfeder 17 in Rotationsrichtung an dem Gehäuseelement 16 fixiert ist. Die Vorlastfeder 17 verbindet somit den feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 und das Gehäuseelement 16 in Bezug auf eine Rotationsachse der Getriebeeingangswelle 25 drehfest miteinander. Der Zentralausrücker 11 umschließt dabei die Getriebeeingangswelle 25 zumindest teilweise.
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Weiter umfasst die Kupplungseinheit 10 eine Verspannfeder 19, die wirkungsmäßig zwischen dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 und dem beweglichen Teil 13 des Zentralausrückers 11 angeordnet ist. Die Verspannfeder 19 wirkt parallel zu der Vorlastfeder 17. Die Verspannfeder 19 übt auf den feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 eine Federkraft aus, die parallel zu der Rotationsachse der Getriebeeingangswelle 25 wirkt und die ausgehend von den Kupplungselementen 14, 15 in Richtung des Gehäuseelements 16 gerichtet ist. Die Vorlastfeder 17 übt auf den feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 eine Federkraft aus, die ebenfalls parallel zu der Rotationsachse der Getriebeeingangswelle 25 wirkt, die jedoch ausgehend von dem Gehäuseelement 16 in Richtung der Kupplungselemente 14, 15 gerichtet ist. Die Federkraft der Verspannfeder 19 und die Federkraft der Vorlastfeder 17 heben sich somit zumindest teilweise auf.
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Die Kupplungseinheit 10 umfasst weiter ein Ausrücklager 21, das zwischen dem Betätigungselement 20 und dem beweglichen Teil 12 des Zentralausrückers 11 angeordnet ist, sowie ein Wälzlager 23, das zwischen dem Kupplungsgehäuse 22 und dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 angeordnet ist. Das Wälzlager 23 und das Ausrücklager 21 ermöglichen Drehbewegungen zwischen dem Zentralausrücker 11, dem Betätigungselement 20 und dem Kupplungsgehäuse 22, Das Ausrücklager 21 lagert zudem das Betätigungselement 20 axial verschiebbar auf der Getriebeeingangswelle 25.
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Indem die Verspannfeder 19 zwischen dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 und dem beweglichen Teil 13 des Zentralausrückers 11 angeordnet ist, belastet die Verspannfeder 19 das Ausrücklager 21 und das Wälzlager 23. Die Verspannfeder 19 verhindert, dass Wälzkörper des Ausrücklagers 21 und/oder Wälzkörper des Wälzlagers 23 bei axialen Anregungen von ihrem jeweiligen Lagersitzt abheben.
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Die Federkraft der Vorlastfeder 17 und die Federkraft der Verspannfeder 19 sind aufeinander abgestimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wälzlager 23 so ausgeführt, dass der feststehende Teil 12 des Zentralausrückers 11 in Richtung des Gehäuseelements 16 gedrückt werden muss, damit das Wälzlager 23 belastet ist. Benötigen das Wälzlager 23 und das Ausrücklager 21 aufgrund von möglichen axialen Anregungen, die beispielsweise durch die Brennkraftmaschine 24 erzeugt werden, eine Verspannkraft von 200 N, muss die Federkraft der Verspannfeder 19 um diesen Betrag größer sein als die der Vorlastfeder 17. Betragt die Federkraft der Vorlastfeder 17 beispielsweise 100 N, muss die Federkraft der Verspannfeder 19 zumindest 300 N betragen. in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Federkraft der Verspannfeder 19 somit stets größer als die Federkraft der Vorlastfeder 17. Grundsätzlich ist aber auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der das Wälzlager 23 umgekehrt angeordnet ist und die Vorlastfeder 17 das Wälzlager 23 belastet, wodurch die Federkraft der Vorlastfeder 17 großer sein müsste als die Federkraft der Verspannfeder 19.
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Alternativ zu der Ausgestaltung der Vorlastfeder 17 als Spiralfeder ist es auch denkbar, die Vorlastfeder 17 als eine Tellerfeder auszubilden. In einer solchen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, die als Tellerfeder ausgebildete Vorlastfeder 17 mit Formschlusselementen zu versehen, die zur drehfesten Verbindung mit dem Gehäuseelement 16 und dem feststehenden Teil 12 des Zentralausrückers 11 vorgesehen sind. Beispielsweise kann die Tellerfeder teilweise ausgestellt werden, wodurch eine drehfeste Verbindung möglich ist. Zudem ist auch denkbar, die Vorlastfeder 17 mittels eines elastischen Materials, wie beispielsweise eines Polymers, auszubilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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