DE102012202496A1 - Koppeleinrichtung - Google Patents

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DE102012202496A1
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Stefan Albrecht
David Eisdörfer
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Koppeleinrichtung, umfassend eine Antriebsseite (2) und eine Abtriebsseite (3), ein formschlüssiges Schaltelement (4) und ein reibschlüssiges Schaltelement (5) sowie eine Aktuatoreinrichtung (6) zur sukzessiven Betätigung des formschlüssigen und des reibschlüssigen Schaltelements (4, 5), wobei die Aktuatoreinrichtung (6) mindestens eine mit einem Druckmedium beaufschlagbare Kolben/Zylinder-Einheit (6) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Koppeleinrichtung, welche eine Antriebs- und eine Abtriebsseite, ein formschlüssiges und ein reibschlüssiges Schaltelement sowie eine Aktuatoreinrichtung zur sukzessiven Betätigung des form- und reibschlüssigen Schaltelementes umfasst.
  • Eine derartige Koppeleinrichtung ist in der älteren Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2010 039 444 offenbart. In der älteren Anmeldung ist die Koppeleinrichtung zum Abkoppeln oder Ankoppeln einer antreibbaren Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeuges mit einem Vierradantrieb vorgesehen. Beim Abkoppeln wird das formschlüssige Schaltelement geöffnet, womit der Vorteil erreicht wird, dass keine Schleppverluste im reibschlüssigen Schaltelement entstehen. Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß 18 und 19 der älteren Anmeldung ist eine Koppeleinrichtung mit einer Klauenkupplung, einer koaxial zu der Klauenkupplung angeordneten Lamellenkupplung und mit einer elektromechanischen Aktuatoreinrichtung, ausgebildet als Kugel-Rampe-System, offenbart. Beim Zuschalten (Ankoppeln) der antreibbaren Achse des Fahrzeuges wird zunächst die Klauenkupplung eingerückt, d. h. ein Formschluss hergestellt. Anschließend erfolgt durch Aufbringen einer Axialkraft das Schließen der Lamellenkupplung. Das formschlüssige Schaltelement besteht aus einer ersten antreibbaren Schaltelementhälfte, welche Innenklauen trägt, und einer zweiten axial verschiebbaren Schaltelementhälfte, welche Außenklauen trägt, die durch Axialverschiebung mit den Innenklauen zur Überdeckung gebracht werden. Die Lamellenkupplung weist einen Innenlamellenträger für Innenlamellen und einen abtreibenden Außenlamellenträger für Außenlamellen auf, wobei der Innenlamellenträger einstückig mit dem Außenklauenträger ausgebildet ist. Das Kugel-Rampe-System umfasst einen Elektromotor zur Erzeugung einer Rotationsbewegung, welche über Kugeln und Rampen in eine axial gerichtete Translationsbewegung umgewandelt wird, die über eine Druckscheibe, Federelemente und Druckbolzen einerseits auf den Außenklauen- und Innenlamellenträger und andererseits auf das Lamellenpaket übertragen wird.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik, bezweckt die Erfindung eine weitere Vereinfachung und zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten der eingangs genannten Koppeleinrichtung.
  • Gemäß Patentanspruch 1 wird dies dadurch erreicht, dass die Aktuatoreinrichtung als mit einem Druckmedium betreibbarer Aktuator ausgebildet ist. Durch einen hydraulischen oder pneumatischen Aktuator, z. B. eine Kolben/Zylinder-Einheit ergibt sich eine Vereinfachung der Koppeleinrichtung, u. a. durch eine Verringerung der Anzahl der Bauteile. Bevorzugt wird Druckluft zum Antrieb des Aktuators verwendet. Dadurch ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten für die Koppeleinrichtung bei Nutzfahrzeugen, bei welchen pneumatische Energie in der Regel zur Verfügung steht. Beispielsweise können bei Nutzfahrzeugen Nebenantriebe verschiedener Art durch die pneumatisch schaltbare Koppeleinrichtung zu- und abgeschaltet werden. Dabei ergibt sich im abgeschalteten Modus der Vorteil, dass durch Öffnen des formschlüssigen Schaltelementes keine Schleppverluste im reibschlüssigen Schaltelement auftreten.
  • Das formschlüssige Schaltelement ist bevorzugt als Klauenkupplung, und das reibschlüssige Schaltelement ist bevorzugt als Lamellenkupplung ausgebildet. Damit können bekannte Maschinenelemente für die Koppeleinrichtung verwendet werden.
  • Klauenkupplung und Lamellenkupplung sind bevorzugt koaxial zueinander angeordnet, wobei die Klauenkupplung radial innen und die Lamellenkupplung radial außen angeordnet ist. Dies ergibt eine in axialer Richtung kompakte Bauweise.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite ein axial verschiebbares, hülsenförmig ausgebildetes Trägerelement angeordnet, auf dessen Innenumfang die Außenklauen und auf dessen Außenumfang die Innenlamellen angeordnet sind. Der Innenlamellenträger der Lamellenkupplung und der Außenklauenträger der Klauenkupplung sind somit als ein gemeinsames Bauteil der Koppeleinrichtung ausgebildet, wobei das Trägerelement auch als Schieber fungiert, durch dessen Axialverschiebung die Klauenkupplung geschlossen bzw. geöffnet wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Trägerelement mittels des pneumatischen oder hydraulischen Aktuators in axialer Richtung verschoben, um den Formschluss durch die Klauenkupplung herzustellen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aktuator zwei hintereinander geschaltete Druckräume, welche durch einen Druckkanal verbunden sind, wobei der erste Druckraum dem Trägerelement und der zweite Druckraum der Lamellenkupplung zugeordnet ist. Dabei wird der Durchflussquerschnitt des Druckkanals zum zweiten Druckraum durch eine Verschiebung des Trägerelements derart gesteuert, dass nach einem Einspuren der Klauen, d. h. dem Herstellen eines Formschlusses der Durchflussquerschnitt zum zweiten Druckraum freigegeben wird – mit der Folge, dass das im zweiten Druckraum wirkende Druckmedium nunmehr eine Verpressung des Lamellenpakets bewirkt. Durch die Anordnung und Verbindung der beiden Druckräume wird also eine sukzessive Schaltung in der Weise erreicht, dass zunächst bei geöffneter Lamellenkupplung die Klauenkupplung zugeschaltet und anschließend – nach vollständig hergestelltem Formschluss – die Lamellenkupplung geschlossen wird. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Klauenkupplung lastfrei geschaltet werden kann, da die Abtriebsseite durch die geöffnete Lamellenkupplung abgetrennt ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Druckraum Teil einer Kolben/Zylinder-Einheit, welche die Lamellenkupplung betätigt. Dabei übt der Kolben über ein Übertragungselement eine Axialkraft auf das Lamellenpaket aus.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist am Trägerelement ein Druckstück, vorzugsweise in Form einer Ringscheibe befestigt, welches an das Lamellenpaket andrückbar ist. Die Axialkraft zum Schließen der Lamellenkupplung wird somit vom Trägerelement über das Druckstück auf das Lamellenpaket übertragen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator als Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet, welche das Trägerelement in axialer Richtung verschiebt. Dabei wird die auf den Kolben der Kolben/Zylinder-Einheit ausgeübte Kraft direkt auf das Trägerelement übertragen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Druckstück und dem Lamellenpaket ein Axialspalt belassen, welcher mit zunehmender Überdeckung der Innen- und Außenklauen abnimmt, bis das Druckstück am Lamellenpaket anliegt. Durch diesen Spalt wird sichergestellt, dass bei gleichzeitiger Axialverschiebung des Trägerelements und des Druckstücks zunächst die Klauen einspuren, ein Formschluss hergestellt wird und erst nach Erreichen des Formschlusses eine Verpressung des Lamellenpakets erfolgt. Somit ist auch bei dieser Ausführungsform ein lastfreies Schalten der Klauenkupplung möglich. Vorteilhaft ist ferner, dass ein handelsüblicher, einfach wirkender Zylinder mit Kolben verwendet werden kann. Dadurch können die Herstellkosten reduziert werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kolben/Zylinder-Einheit ortsfest angeordnet. Aus Gründen von Drehzahldifferenzen zwischen der ortsfesten Kolben/Zylinder-Einheit und dem rotierenden Trägerelement ist zwischen der Kolben/Zylinder-Einheit und dem Trägerelement ein Druck- oder Axiallager angeordnet.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aktuator zwei parallel geschaltete Kolben/Zylinder-Einheiten, wobei die erste Einheit in Wirkverbindung mit dem Trägerelement und die zweite Einheit in Wirkverbindung mit dem Lamellenpaket steht. Die Klauenkupplung und die Lamellenkupplung werden somit durch separate Kolben/Zylinder-Einheiten betätigt, deren Stellbewegungen jedoch derart aufeinander abgestimmt sind, dass eine sukzessive Schaltung erfolgt. Dies geschieht dadurch, dass in der Druckzuleitung zum zweiten Zylinder eine Drossel angeordnet ist. Dadurch baut sich zunächst im ersten Zylinder der erforderliche Druck zur Verschiebung des Trägerelements und zum Einspuren der Klauen auf, während sich der Druck im zweiten Zylinder aufgrund der Drossel verzögert aufbaut, mit der Folge, dass die Lamellenkupplung erst nach eingerückter Klauenkupplung zugeschaltet wird. Insofern ist auch bei dieser Ausführungsvariante ein lastfreies Schalten der Klauenkupplung möglich. Soll der Abtrieb, z. B. ein Nebenantrieb für ein Nutzfahrzeug abgeschaltet werden, so werden sowohl die Klauenkupplung als auch die Lamellenkupplung geöffnet. Dies hat den Vorteil, dass bei weiter rotierender Antriebswelle keine Schleppverluste in der Lamellenkupplung – durch schleifende Lamellen – entstehen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
  • 1 eine erfindungsgemäße Koppeleinrichtung mit einer Klauen- und einer Lamellenkupplung, beide Kupplungen geöffnet,
  • 2 die Koppeleinrichtung gemäß 1, jedoch mit geschlossener Klauenkupplung,
  • 3 die Koppeleinrichtung gemäß 1, jedoch mit geschlossener Klauen- und Lamellenkupplung,
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Koppeleinrichtung mit einem ortsfesten Pneumatikzylinder,
  • 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Druckzylindern, bei geöffneter Klauen- und Lamellenkupplung,
  • 6 die Koppeleinrichtung gemäß 5, jedoch bei geschlossener Klauenkupplung und
  • 7 die Koppeleinrichtung gemäß 5, jedoch mit geschlossener Klauen- und Lamellenkupplung.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Koppeleinrichtung 1 mit einer Antriebsseite 2, ausgebildet als Antriebswelle 2 und einer Abtriebsseite 3, ausgebildet als Abtriebswelle 3. Die Koppeleinrichtung 1 umfasst ein formschlüssiges Schaltelement 4, ausgebildet als Klauenkupplung 4, sowie eine reibschlüssiges Schaltelement 5, ausgebildet als Lamellenkupplung 5, sowie eine Aktuatoreinrichtung 6, ausgebildet als pneumatische Kolben/Zylinder-Einheit 6. Druckluft wird über einen Druckluftanschluss 7 zugeführt. Die Klauenkupplung 4 und die Lamellenkupplung 5, welche koaxial zueinander angeordnet sind, sind durch ein hülsenförmig ausgebildetes gemeinsames Bauteil, genannt Trägerelement 8, funktionell miteinander verbunden. Die Klauenkupplung 4 weist auf der Antriebswelle 2 angeordnete Innenklauen 4a und auf dem Innenumfang des Trägerelements 8 angeordnete Außenklauen 4b auf. Die Lamellenkupplung 5 weist Innenlamellen 5a auf, welche am Außenumfang des Trägerelementes 8 befestigt sind, sowie Außenlamellen 5b, welche an der Abtriebsseite 3, welche in diesem Bereich als Außenlamellenträger 3a ausgebildet ist, befestigt sind. Das Trägerelement 8 fungiert somit einerseits als Träger der Außenklauen 4b (Außenklauenträger) und andererseits als Träger der Innenlamellen 5a (Innenlamellenträger). Das Trägerelement 8 ist innerhalb der Koppeleinrichtung 1 axial verschiebbar, wobei die Klauenkupplung 4 in einer ersten Endstellung geöffnet und in einer zweiten Endstellung geschlossen ist. Die Abtriebsseite 3 weist einen in radialer Richtung verlaufenden Abstützbereich 3b auf, an welchem sich eine Tellerfeder 9 abstützt, welche als Rückstellfeder für das Trägerelement 8 wirkt. Der Aktuator 6 respektive der Pneumatikzylinder 6 umfasst einen Pneumatikkolben 6a, welcher sich über eine Kolbenstange 6b an einer axial beweglichen Druckscheibe 10 abstützt. Die Druckscheibe 10 ist – in analoger Weise wie die Innenlamellen 5a – drehfest, jedoch axial beweglich mit dem Trägerelement 8, respektive Innenlamellenträger verbunden und wird durch eine weitere Tellerfeder 11 in Richtung Aktuator 6 belastet. In der dargestellten Position sind sowohl die Klauenkupplung 4 als auch die Lamellenkupplung 5 offen, d. h. Antriebsseite 2 und Abtriebsseite 3 der Koppeleinrichtung 1 sind vollständig voneinander getrennt. Bei drehender Antriebswelle 2 steht also das Trägerelement 8 und damit der Innenlamellenträger still, sodass keine Schleppverluste in der Lamellenkupplung 5 entstehen können.
  • 2 zeigt die Koppeleinrichtung 1 bei geschlossener Klauenkupplung 4, d. h. das Trägerelement 8 ist gegenüber der Position in 1 in der Zeichnung soweit nach rechts verschoben worden, dass sich die Innen- und die Außenklauen vollständig überdecken und einen Formschluss zwischen Antriebswelle 2 und Trägerelement 8 herstellen. Die Tellerfeder 9 ist dabei gespannt. Der als Pneumatikzylinder ausgebildete Aktuator 6 weist einen ersten Druckraum D1 und einen zweiten Druckraum D2 auf, die durch einen Druckkanal 12 miteinander verbunden sind. Im Druckraum D2 ist der Pneumatikkolben 6a angeordnet. Das Trägerelement 8 ist um den Verschiebeweg x gegenüber der Position in 1 nach rechts verschoben worden und hat damit den Druckraum D1 freigegeben. Der endseitige Bereich des Trägerelements 8 ist als Kolben 8a ausgebildet, welcher im ersten Druckraum D1 gleitend geführt ist. Durch die Verschiebung um den Weg x ist der Druckkanal 12 zum zweiten Druckraum 2 freigegeben worden, sodass der Kolben 6a mit der über den Druckluftanschluss 7 zugeführten Druckluft beaufschlagt werden kann. Dies führt – wie in 3 dargestellt – zum Schließen der Lamellenkupplung 5.
  • 3 zeigt die Koppeleinrichtung 1 bei geschlossener Klauenkupplung 4 und geschlossener Lamellenkupplung 5, d. h. die Innen- und Außenlamellen 5a, 5b sind durch die Druckscheibe 10 gegeneinander verpresst, sodass Reibschluss hergestellt ist und ein Drehmoment übertragen werden kann. Soll die Koppeleinrichtung 1 getrennt werden, werden beide Druckräume D1, D2 drucklos geschaltet, und der Kolben 6a wird durch die Tellerfeder 11 (vgl. 1) zurückgestellt. Damit werden die Lamellen belüftet. Das Trägerelement 8 wird bei entlüftetem Druckraum D1 durch die Tellerfeder 9 zurückgestellt, und die Klauenkupplung 4 wird geöffnet.
  • 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich eine Koppeleinrichtung 20 mit einer Klauenkupplung 21 und einer Lamellenkupplung 22, wobei die Klauenkupplung 21 über eine Antriebswelle 23 (Antriebsseite) angetrieben wird, und der Außenlamellenträger der Lamellenkupplung 22 die Abtriebsseite 24 bildet. Der Aufbau und die Funktion von Klauenkupplung 21 und Lamellenkupplung 22 entsprechen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 – es wird daher auf die Beschreibung von Einzelheiten verzichtet. Zwischen dem Lamellenpaket der Lamellenkupplung 22 und den Klauen der Klauenkupplung 21 ist in analoger Weise wie im vorherigen Ausführungsbeispiel ein Trägerelement 25 angeordnet, welches als Träger der Außenklauen und der Innenlamellen fungiert. Mit dem Trägerelement 25 ist ein planparallel zu den Lamellen angeordnetes Druckstück 26 fest verbunden. Ein pneumatisch oder hydraulisch betriebener Aktuator ist als ortsfest angeordneter Zylinder 27 mit einem Kolben 28 ausgebildet, welcher in Wirkverbindung mit dem axial verschiebbaren Trägerelement 25 steht. Zwischen den im ortsfesten Zylinder 27 gleitenden Kolben 28 und dem Trägerelement 25 ist ein Axiallager 29 angeordnet, welches einerseits eine Axialkraft überträgt und andererseits Drehzahldifferenzen ausgleicht. Ein weiteres Axiallager 30 ist zwischen Antriebsseite 23 und Abtriebsseite 24 angeordnet. Die Darstellung in 4 zeigt die Koppeleinrichtung 20 bei geöffneter Klauenkupplung 21 und geöffneter Lamellenkupplung 22.
  • Die Koppeleinrichtung 20 arbeitet wie folgt: Soll die Koppeleinrichtung 20 geschlossen werden, d. h. die Antriebsseite 23 fest mit der Abtriebsseite 24 verbunden werden, wird der Kolben 28 mit einem Druckmedium, vorzugsweise Druckluft beaufschlagt, was zu einer Verschiebung des Kolbens 28 und des Trägerelements 25 führt. Die Klauen (ohne Bezugszahl) der Klauenkupplung 21 spuren ein, wodurch Formschluss hergestellt wird. Das Druckstück 26 weist gegenüber der äußersten Lamelle der Lamellenkupplung 22 einen Versatz oder Spalt s auf, d. h. die Innenfläche des Druckstücks 26 kommt bei der Axialbewegung des Trägerelements 25 erst verzögert zur Anlage an das Lamellenpaket, d. h. der Schließvorgang der Lamellenkupplung 22 setzt erst dann ein, wenn Formschluss durch die Klauenkupplung 21 hergestellt worden ist. Die erforderliche Axialkraft zur Anpressung der Lamellen zur Übertragung eines Drehmoments wird durch den druckbeaufschlagten Kolben 28 aufgebracht. Zum Lösen der Kupplung wird der Zylinder 27 entlüftet, und die Tellerfeder 31 stellt sowohl das Trägerelement 25 als auch das Druckstück 26 zurück. Beim Lösen der Koppeleinrichtung 20, d. h. der Trennung von Abtriebsseite 24 und Antriebsseite 23 wird also zunächst die Lamellenkupplung 22 geöffnet, anschließend wird die Klauenkupplung 21 vollständig ausgerückt. Vorteilhaft bei diesem Ausführungsbeispiel ist, dass nur eine ortsfeste Kolben/Zylinder-Einheit 27, 28 als Aktuator erforderlich ist.
  • 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich eine Koppeleinrichtung 40, mit einer Antriebsseite 41, einer Abtriebsseite 42, einer Klauenkupplung 43 sowie einer Lamellenkupplung 44. Beide Kupplungen 43, 44 entsprechen in Aufbau und Wirkungsweise den vorherigen beiden Ausführungsbeispielen. Die Koppeleinrichtung 40 wird über einen Aktuator 45 betätigt, welcher zwei druckmittelseitig parallel geschaltete, ortsfest angeordnete Kolben/Zylinder-Einheiten 46, 47 umfasst. Die Kolben/Zylinder-Einheit 46 weist einen Zylinder 46a und einen Kolben 46b auf, die Kolben/Zylinder-Einheit 47 weist einen Zylinder 47a und einen Kolben 47b auf. Beide Zylinder 46a, 47a sind über eigene Zweigleitungen 48, 49 mit einer Verteilerleitung 50 verbunden. In der Zweigleitung 49 für den zweiten Zylinder 47a ist eine Drossel 51 angeordnet. Zwischen der Klauenkupplung 43 und der Lamellenkupplung 44 ist – in analoger Weise wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen – ein Trägerelement 52 angeordnet, welches durch eine Tellerfeder 53 an der Abtriebsseite 42 abgestützt ist. Die Tellerfeder 53 verhindert ein Schließen der Klauenkupplung 43 unterhalb eines bestimmten Druckes, z. B. unterhalb von 6 bar. Das axial verschiebbare Trägerelement 52 steht über ein Axiallager 54 in Wirkverbindung mit dem Kolben 46b der ersten Kolben/Zylinder-Einheit 46. Das Lamellenpaket der Lamellenkupplung 44 wird nach außen durch eine Druckplatte 55 abgeschlossen, welche axial beweglich, jedoch drehfest gegenüber der Abtriebsseite 42 angeordnet ist und somit eine verstärkte Außenlamelle bildet. Die Druckplatte 55 steht über ein weiteres Axiallager 56 in Wirkverbindung mit dem Kolben 47b der zweiten Kolben/Zylinder-Einheit 47. Am Zylinder 46a ist ein Wegsensor, ausgebildet als Reedkontakt 57, angeordnet, über welchen die Position des Kolbens 46b und damit der Klauenkupplung 43 abgefragt werden kann.
  • Die Darstellung in 5 zeigt die Koppeleinrichtung 40 mit geöffneter Klauenkupplung 43 und geöffneter Lamellenkupplung 44, d. h. Antriebsseite 41 und Abtriebsseite 42 sind voneinander getrennt.
  • 6 zeigt die Koppeleinrichtung 40 bei geschlossener Klauenkupplung 43. Das vollständige Schließen der Koppeleinrichtung 40 erfolgt in zwei Stufen, wobei 6 die erste Stufe, d. h. die geschlossene Klauenkupplung 43 zeigt. Für den Schließvorgang wird über die Verteilerleitung 50 Druckluft zugeführt, wobei im ersten Zylinder 46a sofort der vollständige Arbeitsdruck zur Verfügung steht, welcher den Kolben 46b und damit das Trägerelement 52 in der Zeichnung nach rechts verschiebt. Damit wird – wie erwähnt – die Klauenkupplung 43 geschlossen, während gleichzeitig die Lamellenkupplung 44 noch geöffnet ist. Dadurch kann die Klauenkupplung 43 lastfrei geschaltet werden. Der Druck im zweiten Zylinder 47a baut sich aufgrund der Drossel 51 erst verzögert auf.
  • 7 zeigt die Koppeleinrichtung 40 vollständig geschlossen, d. h. mit geschlossener Klauenkupplung 43 und geschlossener Lamellenkupplung 44. Nachdem sich der Druck im zweiten Zylinder 47a verzögert aufgebaut hat, wird der Kolben 47b in der Zeichnung nach rechts verschoben und presst damit die Druckplatte 55 an das Lamellenpaket, sodass die Lamellenkupplung 44 geschlossen wird. Damit sind die Antriebsseite 41 und die Abtriebsseite 42 form- und reibschlüssig miteinander verbunden. Die Betätigung der Druckleitung 50 kann durch ein einziges (nicht dargestelltes) Ventil erfolgen, welches nur Auf oder Zu schaltet und daher einen einfachen Aufbau aufweist.
  • Die oben beschriebenen Koppeleinrichtungen können bevorzugt bei Nutzfahrzeugen zum Antrieb von Nebenantrieben, z. B. einer Hydraulik- oder Wasserpumpe eingesetzt werden. Man nutzt dabei den Vorteil, dass Druckluft beim Nutzfahrzeug in der Regel als Energiequelle zur Verfügung steht und daher für die pneumatischen Aktuatoren der Koppeleinrichtungen herangezogen werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Koppeleinrichtung
    2
    Antriebsseite
    3
    Abtriebsseite
    3a
    Außenlamellenträger
    3b
    Abstützbereich
    4
    formschlüssiges Schaltelement (Klauenkupplung)
    4a
    Innenklaue
    4b
    Außenklaue
    5
    reibschlüssiges Schaltelement (Lamellenkupplung)
    5a
    Innenlamelle
    5b
    Außenlamelle
    6
    Aktuatoreinrichtung
    6a
    Pneumatikkolben
    6b
    Kolbenstange
    7
    Druckluftanschluss
    8
    Trägerelement
    9
    Tellerfeder
    10
    Druckscheibe
    11
    Tellerfeder
    12
    Druckkanal
    20
    Koppeleinrichtung
    21
    Klauenkupplung
    22
    Lamellenkupplung
    23
    Antriebsseite
    24
    Abtriebsseite
    25
    Trägerelement
    26
    Druckstück
    27
    Zylinder
    28
    Kolben
    29
    Axiallager
    30
    Axiallager
    31
    Tellerfeder
    40
    Koppeleinrichtung
    41
    Antriebsseite
    42
    Abtriebsseite
    43
    Klauenkupplung
    44
    Lamellenkupplung
    45
    Aktuator
    46
    erste Kolben/Zylinder-Einheit
    46a
    Zylinder
    46b
    Kolben
    47
    zweite Kolben/Zylinder-Einheit
    47a
    Zylinder
    47b
    Kolben
    48
    erste Zweigleitung
    49
    zweite Zweigleitung
    50
    Verteilerleitung
    51
    Drossel
    52
    Trägerelement
    53
    Tellerfeder
    54
    Axiallager
    55
    Druckplatte
    56
    Axiallager
    57
    Reedkontakt
    s
    Spalt
    x
    Verschiebeweg
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010039444 [0002]

Claims (18)

  1. Koppeleinrichtung, umfassend eine Antriebsseite (2, 23, 41) und eine Abtriebsseite (3, 24, 42), ein formschlüssiges Schaltelement (4, 21, 43) und ein reibschlüssiges Schaltelement (5, 22, 44) sowie eine Aktuatoreinrichtung (6, 27, 45) zur sukzessiven Betätigung des formschlüssigen und des reibschlüssigen Schaltelements (4, 5; 21, 22; 43, 44), wobei die Aktuatoreinrichtung (6, 27, 45) mindestens eine mit einem Druckmedium beaufschlagbare Kolben/Zylinder-Einheit (6; 27, 28; 45) aufweist.
  2. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium Druckluft ist.
  3. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das formschlüssige Schaltelement als Klauenkupplung (4, 21, 43) ausgebildet ist.
  4. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement als Lamellenkupplung (5, 22, 44) ausgebildet ist.
  5. Koppeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung (4) Innenklauen (4a) und Außenklauen (4b) aufweist, wobei die Innenklauen (4a) auf der Antriebsseite (2) angeordnet sind.
  6. Koppeleinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung (5) Innenlamellen (5a) und Außenlamellen (5b) aufweist, wobei die Außenlamellen (5b) auf der Abtriebsseite (3) angeordnet sind.
  7. Koppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial und zwischen der Antriebsseite (2) und der Abtriebsseite (3) ein axial verschiebbares, hülsenförmiges Trägerelement (8) angeordnet ist, auf dessen Innenumfang die Außenklauen (4b) und auf dessen Außenumfang die Innenlamellen (5a) angeordnet sind.
  8. Koppeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (8, 25, 52) mittels des pneumatischen oder hydraulischen Aktuators (6, 27, 45) verschiebbar ist.
  9. Koppeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) zwei hintereinander geschaltete Druckräume (D1, D2) umfasst, die durch einen Druckkanal (12) miteinander verbunden sind, wobei der erste Druckraum (D1) dem Trägerelement (8) und der zweite Druckraum (D2) der Lamellenkupplung (5) zugeordnet ist.
  10. Koppeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt des Druckkanals (12) durch die Axialverschiebung des Trägerelements (8) steuerbar ist.
  11. Koppeleinrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckraum (D2) Teil einer Kolben/Zylinder-Einheit (6) ist, welche die Lamellenkupplung (5) betätigt.
  12. Koppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Trägerelement (25) ein Druckstück (26) befestigt ist, welches an das Lamellenpaket der Lamellenkupplung (22) andrückbar ist.
  13. Koppeleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als Kolben/Zylinder-Einheit (27, 28) ausgebildet ist, deren Kolben (28) in Wirkverbindung mit dem Trägerelement (25) steht.
  14. Koppeleinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (26) und dem Lamellenpaket im geöffneten Zustand der Lamellenkupplung (22) ein Axialspalt (s) belassen ist, welcher mit zunehmender Überdeckung der Innenklauen und der Außenklauen der Klauenkupplung (21) abnimmt.
  15. Koppeleinrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (25) durch eine Rückstellfeder (31) belastet ist.
  16. Koppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben/Zylinder-Einheit (27, 28) ortsfest angeordnet ist und zwischen Kolbenstange (28) und Trägerelement (25) ein Axiallager (29) angeordnet ist.
  17. Koppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator zwei parallel geschaltete Kolben/Zylinder-Einheiten (46, 47) umfasst, wobei der Kolben (46b) der ersten Einheit (46) in Wirkverbindung mit dem Trägerelement (52) und der Kolben (47b) der zweiten Einheit (47) in Wirkverbindung mit dem Lamellenpaket der Lamellenkupplung (44) steht.
  18. Koppeleinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Zylinder (46a 47a) über parallel geschaltete Zweigleitungen (48, 49) mit Druckmedium beaufschlagbar sind und dass in der zum zweiten Zylinder (47a) führenden Zweigleitung (49) eine Drossel (51) angeordnet ist.
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