DE102012212191A1

DE102012212191A1 - Trommelkupplung mit vorgespanntem Aktor

Info

Publication number: DE102012212191A1
Application number: DE102012212191.9A
Authority: DE
Inventors: Dominik Herkommer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsaggregat für ein Kraftfahrzeug, wie ein Pkw oder ein Lkw, mit an einer etwa verbrennungsmotorisch antreibbaren Kupplungseingangswelle drehmomentübertragend verbundenen Drehmomenteintrageinrichtung, mit einem axial beweglich angeordneten Verschiebebauteil und mit einer an einer Getriebeeingangswelle drehmomentübertragend verbundenen Kupplungsscheibe, wobei das Verschiebebauteil bedarfsweise in eine Drehmoment von der Drehmomenteintrageinrichtung auf die Kupplungsscheibe übertragende Position verbringbar angeordnet ist, wobei das Verschiebebauteil radial zwischen der Drehmomenteintrageinrichtung und der Kupplungsscheibe befindlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsaggregat für ein Kraftfahrzeug, wie ein Pkw oder ein Lkw, mit an einer etwa verbrennungsmotorisch antreibbaren Kupplungseingangswelle drehmomentübertragend verbundenen Drehmomenteintrageinrichtung, mit einem axial beweglich angeordneten Verschiebebauteil und mit einer an einer Getriebeeingangswelle drehmomentübertragend verbundenen Kupplungsscheibe, wobei das Verschiebebauteil bedarfsweise in eine Drehmoment von der Drehmomenteintrageinrichtung auf die Kupplungsscheibe übertragende Position verbringbar angeordnet ist.
Das Verschiebebauteil kann auch als Aktor oder Aktuator bezeichnet werden.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Kupplungsaggregate, welche auch als Kupplungen bezeichnet werden können, bekannt.
Kupplungsaggregate werden bspw. in Doppelkupplungen eingesetzt, wobei die DE 10 2011 101 566 A1 ein Kupplungsaggregat mit einer geteilten Anpressplatte offenbart. In dieser Druckschrift ist ein Kupplungsaggregat mit einem Kupplungsdeckel offenbart, mit einer Kupplungsscheibe, mit einer drehfest an dem Kupplungsdeckel festgelegten Anpressplatte, die begrenzt axial verschieblich auf eine mit dem Kupplungsdeckel verbundene Gegendruckplatte zu beweglich ist, wobei die Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte einklemmbar ist, wobei ferner die Anpressplatte aufgeteilt ist, zum einen in eine Druckplatte, die abhängig von der Bewegung einer Kraftübertragungseinrichtung, wie einer Hebelfeder oder eines Drucktopfes, in Richtung der Kupplungsscheibe bewegbar ist, und zum anderen in eine von der Druckplatte separate Zwischenplatte, die zumindest indirekt von der Druckplatte in Richtung der Kupplungsscheibe drängbar ist. Auf diese Weise wird auch eine Sensiervorrichtung, zum Sensieren des Verschleißes der Kupplungsscheibe und zum selbsttätigen Nachstellen des Verschleißes realisiert.
Verbesserungen an Doppelkupplungen werden auch in der DE 10 2010 007 198 A1 offenbart. Dort ist bspw. ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Fahrzeug mit zwei Teilgetrieben und einer mit Eingangswellen dieser Teilgetriebe verbundenen Doppelkupplung mit zwei trockenen Teilkupplungen offenbart, wobei zumindest eine Luftfördereinrichtung, die mit der Kupplungsscheibe eine der Kupplungen verbunden oder an dieser ausgeformt ist, vorgestellt wird.
Fliehkraftkupplungen, die etwa in anderen Anwendungen eingesetzt werden, sind aus der DE 60 2005 000 022 T2 bekannt. So wird dort eine Fliehkraftkupplung offenbart, umfassend ein Kupplungsäußeres, das im Wesentlichen durch eine Bodenwand in Schalenform gebildet ist, die koaxial mit einem Ausgangselement verbunden ist, die an deren äußerem Rand mit einem Ende einer zylindrischen Trommelwand einstückig verbunden ist; ein Kupplungsinneres, das mit einem Eingangselement verbunden ist, das koaxial mit dem Ausgangselement angeordnet ist; ein Fliehkraftgewicht, welches ein Reibmaterial, das einen Reibschluss in einer Innenfläche der Trommelwand gestattet, beinhaltet und das nach innen an der Trommelwand angeordnet ist und drehbeweglich von dem Kupplungsinneren gehalten wird, dass es entsprechend der Wirkung einer Fliehkraft in Reibkontakt mit der Innenfläche der Trommelwand gebracht wird; eine Kupplungsfeder, die das Fliehkraftgewicht in die Richtung drängt, in der das Reibmaterial zur Innenfläche der Trommelwand beabstandet ist; und einen Schwingungsisolierring, der die Trommelwand umgibt und der daran befestigt ist; worin der Schwingungsisolierring eine zylindrische Form aufweist und an einer Stelle angeordnet ist, die die Trommelwand umgibt und die einen Gleitkontaktbereich des Reibmaterials mit der Trommelwand entspricht; und worin ein innerer Rand eines Endabschnitts des Schwingungsisolierrings mit einem äußeren Rand der Trommelwand an einer zur Bodenwand gegenüberliegenden Seite des Kupplungsäußeren verschweißt ist.
Ähnliche Vorrichtungen sind auch aus der DE 29 17 448 A1 bekannt. Dort wird eine Fliehkraftreibungskupplung mit von der Drehzahl abhängiger Momentübertagung offenbart, mit einem Eingangsteil und einem anzutreiben Teil, bei der das Eingangsteil ein nabenartiges und das anzutreibende Teil ein trommelartiges, von Fliehgewichten beaufschlagbares Teil ist und wobei über eine erste Drehzahlstufe keine Momentübertragung erfolgt, in dem Fliehgewichte zurückgehalten sind, über eine weitere Drehzahlstufe eine zumindest annähernd proportional des Anstiegs der Fliehkraft und des Reibwertes ansteigende Momentübertragung erfolgt und über eine dritte, darüber hinausgehende Drehzahlstufe eine Momentübertragung erfolgt, die geringer ist, als die in dieser Stufe der Fliehkraft und dem Reibwert proportionale Momentübertragung und wobei eine Mehrzahl von radial verlagerbaren Reibschuhen in Umfangsrichtung fest mit einem Abtriebsteil der Kupplung sind, wobei die Reibschuhe unter der Wirkung von in radialer Richtung nach außen nachgiebigen Rückhaltemitteln stehen, während sie andererseits von den Fliehgewichten radial nach außen bewegbar sind, wobei als besonders herausgestellt ist, dass die Fliehgewichte unter der Einwirkung der Fliehkraft mitsamt den Reibschuhen radial und relativ verschwenkbar gegenüber diesen gelagert sind.
Grundsätzlich werden radial angeordnete, trockene Doppelkupplungen im Bereich automatisierter Doppelkupplungssysteme, u. a. bei Pkws, Lkws und Traktoren angewendet. Bei Fliehkraftkupplungen ist als Nachteil aufzuführen, dass sie nicht so ausgelegt sind, dass sie gezielt geöffnet oder geschlossen werden können. Auch ist die Anpresskraft bei geringeren Drehzahlen geringer als bei höheren. Bei Zunahme der Drehzahl wird die Kupplung geschlossen, wohingegen sie bei absinkender Drehzahl wieder öffnet.
Aus dem Stand der Technik sind auch Trommelbremsen bekannt, die jedoch nur zwischen zwei Positionen digital hin und her fahrbar sind, also nur steuerbar sind. Über Trommelbremsen kann im einen Zustand nur die gesamte Kraft übertragen werden, wobei im anderen Zustand gar keine Kraft übertragbar ist. Es kann also nur zwischen den Zuständen EIN und AUS hin- und hergeschalten werden.
Unterschiedliche Vorrichtungen zur Betätigung einer Kupplung sind auch aus dem Stand der Technik bekannt, wobei hier auf die DE 10 2011 103 756 A1 verwiesen wird. Dort ist eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung bekannt, die einen Zylinder aufweist, der einen Arbeitsraum bildet. An dem Zylinder ist auf der der Kupplung abgewandten Seite eine Betätigungseinrichtung angeordnet. Zwischen der Betätigungseinrichtung und der Kupplung befindet sich ein Zugelement.
Bei bekannten Doppelkupplungen ist als Nachteil aufzuführen, dass sie in axialer Richtung relativ viel Bauraum benötigen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, stufenlos schaltbare Kupplungen, wie Doppelkupplungen für Pkws oder Lkws zu verbessern. Die Nachteile bestehender Kupplungen, nämlich dass die Betätigungsenergie aus einem Aktor oder einer Kompensationsfeder kommen muss und große Kräfte zur Betätigung der Kupplung benötigt werden, soll vermieden werden.
Neben der Vermeidung bekannter Nachteile soll somit eine Kupplung mit geringer Betätigungskraft zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Kupplungsaggregat das Verschiebebauteil radial zwischen der Drehmomenteintrageinrichtung und der Kupplungsscheibe befindlich ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn das Verschiebebauteil als vorzugsweise mehrteiliger Schlitten und/oder die Drehmomenteintrageinrichtung als eine die Kupplungsscheibe an deren Umfang zumindest teilweise umgreifende Kupplungstrommel ausgebildet ist, wobei die Kupplungstrommel ein integraler Bestandteil einer Motorwelle ist oder mit ihr form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist. So kann das Verschiebebauteil in einer einfach herzustellenden aber effizient wirkenden Ausführungsform hergestellt werden und/oder ein Drehmoment verlustarm in die Kupplung eingebracht werden.
Es ist dabei von Vorteil, wenn der Schlitten auf seiner der Kupplungsscheibe zugewandten Innenseite eine oder mehrere Reibelemente, Rollen, Walzen und/oder Raupen aufweist und/oder der Schlitten auf seiner der Kupplungsscheibe abgewandten Seite eine oder mehrere Reibelemente, Rollen, Walzen und/oder Raupen aufweist. Das als Schlitten ausgebildete Verschiebebauteil kann dann reibungsarm auf der Innenseite der Kupplungstrommel entlanggeschoben werden und/oder mit gezielter Reibung auf der Außenseite der Kupplungsscheibe, über eine stirnseitige Kante gezogen werden, um eine Drehmomentübertragung bzw. einen Kraftschluss zu erzielen.
Zweckmäßig ist es, wenn der Schlitten, vorzugsweise stufenlos, zwischen einer Leerlaufstellung und einer Schaltstellung verfahrbar ist, wobei die Leerlaufstellung die Stellung ist, in der kein Drehmoment von der Kupplungstrommel auf die Kupplungsscheibe verbracht ist und die Schaltstellung die Stellung ist, in der ein Teil oder das gesamte Drehmoment der Kupplungstrommel auf die Kupplungsscheibe verbracht ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann bei einem stufenlosen Verfahren des Schlittens je nach Bedarf mehr oder weniger Drehmoment von einer Verbrennungskraftmaschine über eine Kurbelwelle zur Verfügung gestelltes Drehmoment an eine oder mehrere Getriebeeingangswellen weitergegeben werden. Natürlich kann auch ein Elektromotor als Antriebsaggregat genutzt werden.
Falls der Schlitten über eine Einrückvorrichtung, wie ein Einrücklager, zwischen der Leerlaufstellung und der Schaltstellung hin und her verfahrbar, verziehbar und/oder schiebbar ist, so kann eine gewünschte Kupplungsstellung gezielt und bedarfsgerecht angesteuert werden oder per Regelung erreicht werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Schlitten, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Rollen, von denen weiter vorzugsweise zumindest einige in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind, in beiden Stellungen mit einer auf die Umfangsseite der Kupplungsscheibe ausgerichteten Innenwandung in drehmomentübertragendem Wirkkontakt steht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Innenseite der Kupplungstrommel einen hohen Reibwert hat oder profiliert ausgebildet ist.
Es ist möglich, dass die Rollen versetzt in dem Schlitten eingebaut sind, wobei der Schlitten rotatorisch aufgebaut ist.
Alternativ zu einem Schlitten mit Rollen können auch Wälzkörper oder Wippmechanismen eingesetzt werden. Diese erfüllen dann die gleiche Funktion eines stufenlosen Schaltens.
Eine Freilaufscheibe dient dazu, bei offener Kupplung den Schlitten abzustützen. Die Freilaufscheibe kann auf der Getriebewelle gelagert sein.
Die Kupplungsscheibe kann als Walze ausgeführt sein, wobei die Betätigung über die Stirnfläche, d. h. über die Stirnfläche hinweg, erfolgt.
Bezüglich der Kupplungstrommel sei auch ausgeführt, dass dieses motorseitige Teil des Kupplungsaggregates trommelförmig oder hülsenförmig ausgebildet sein kann. Innerhalb jeder Kupplungstrommel sind der oder die Schlitten verschieblich angeordnet. Um ein Durchrutschen der Schlitten zu verhindern, kann die mit dem Schlitten in Berührung geratbare Oberfläche, wie bereits erläutert, entweder einen hohen Reibwert haben, oder sogar profiliert ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn der Schlitten, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Rollen, von denen weiter vorzugsweise zumindest einige in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind, oder im Bedarfsfall auch zueinander versetzt angeordnet sind, in der Schaltstellung direkt oder indirekt mit der Umfangsfläche der Kupplungsscheibe in drehmomentübertragendem Wirkkontakt steht. Auf diese Weise kann ein Aufbau des Kupplungsaggregates als Trommelkupplung mit Vorspannkraft realisiert werden, bei der ein Ring als verfahrbarer Schlitten funktioniert, mit dem das Antriebsmoment stufenlos variabel zwischen einem Abtrieb und einem Freilauf geschalten werden kann. Durch den rotatorischen Aufbau sind die Kupplungstrommel, die Kupplungsscheibe und der Freilauf nach außen kraftfrei. Es werden keine großen Lagerkräfte erzeugt.
Zur Realisierung einer Alternative für das direkte Koppeln, ist es von Vorteil, wenn radial zwischen der Umfangsseite der Kupplungsscheibe und der Innenseite der Kupplungstrommel eine Hilfsflügelkonstruktion so angeordnet ist, dass sie bei in Kontakt Bringung mit dem Schlitten auf die Umfangsseite der Kupplungsscheibe gedrückt, in drehmomentübertragendem Kontakt mit der Kupplungsscheibe gelangt. Auf diese Weise kann eine Alternative zu der direkten Betätigung mit dem Schlitten oder einer Wippe mittels der Hilfsflügelkonstruktion erreicht werden, wobei mehrere rotatorisch angeordnete Hilfsflügel in der Hilfsflügelkonstruktion kombiniert sind. Der oder die Schlitten oder Wälzkörper oder Wippen betätigen dann die Hilfsflügel der Hilfsflügelkonstruktion, welche wiederum die Kupplungsscheibe drehmomentübertragend kontaktieren, so dass die Kupplung betätigt wird. Auf diese Weise vermindert sich der Verschleiß am Schlitten, insbesondere an den Rollen der Schlitten. Die funktionsrelevanten Bauteile werden dadurch geschont.
Die Hilfsflügel können aus Metall sein und die thermische Kapazität stellen. Auch kann ein Reibbelag auf der Kupplungsscheibe, insbesondere auf der Umfangsseite der Kupplungsscheibe aufgebracht sein. Alternativ oder zusätzlich können die Hilfsflügel mit Belagpads versehen sein und im Aktivierungsfall auf die Kupplungsscheibe drücken. Bei nassen Systemen können die Hilfsflügel und die Kupplungsscheibe aus demselben Material sein. Unter nassen Systemen werden ölgeschmierte Kupplungsaggregate verstanden.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Hilfsflügel der Hilfsflügelkonstruktion segmentiert sind oder aus einem durchgehend elastischen Teil gefertigt sind. Die Anbindung an die Freilaufscheibe kann auch alternativ, bspw. über das Vorhalten von Elastizität, gelöst sein.
Zweckmäßig ist es ferner, wenn die Hilfsflügelkonstruktion die Kupplungsscheibe umfangsseitig zumindest teilweise umgibt. Eine besonders gute Ausnutzung des Bauraumes ist die Folge und eine kompakte Kupplungsaggregatausgestaltung kann erreicht werden.
Es ist auch von Vorteil, wenn der Schlitten in der Leerlaufstellung mit einer Umfangsseite einer parallel zur Kupplungsscheibe auf der Getriebeeingangswelle gelagerten Freilaufscheibe in drehmomentübertragender Wirkbeziehung steht und die Freilaufscheibe vorzugsweise auf der Getriebeeingangswelle drehmomentübertragungsfrei gelagert ist. Die Freilaufscheibe dient, wie bereits erläutert dazu, bei offener Kupplung den Schlitten abzustützen. Die Freilaufscheibe kann über ein Wälz- und/oder ein Gleitlager gelagert sein.
Es ist von Vorteil, wenn die Hilfsflügelkonstruktion gelenkig an der Freilaufscheibe angebunden ist, da auf diese Weise eine größere Gestaltungsfreiheit realisierbar ist.
Für die Funktionalität ist es zuträglich, wenn die Freilaufscheibe axial zwischen der Kupplungstrommel und der Kupplungsscheibe oder auf der der Kupplungstrommel abgewandten Stirnseite der Kupplungsscheibe angeordnet ist.
Wenn der Schlitten, etwa über ein federelementähnliches Vorspannelement, wie eine mechanische Feder, so vorgespannt ist, dass er aufgrund des Vorspannelementes zum radialen Ausdehnen, im Sinne eines vorgespannten Schlittens, angeregt ist, so kann immer ausreichend Andruckskraft von dem Schlitten auf die Kupplungstrommel und/oder die Kupplungsscheibe gebracht werden, so dass ein Durchrutschen vermieden ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich auch herausgestellt, wenn das Kupplungsaggregat als Doppelkupplung ausgebildet ist und vorzugsweise zwei Verschiebebauteile aufweist, von denen eines als ein erster vorgespannter Schlitten ausgebildet ist und ein anderes als ein zweiter vorgespannter Schlitten ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein Doppelkupplungsgetriebe genutzt werden, was die Kuppelgeschwindigkeiten stark reduziert und ein sportliches Fahren erleichtert.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der erste Schlitten zwischen einer ersten Freilaufscheibe und einer ersten Kupplungsscheibe verfahrbar ist und der zweite Schlitten zwischen einer zweiten Freilaufscheibe und einer zweiten Kupplungsscheibe verfahrbar ist.
In einer besonderen Variante hat es sich als vorteilhafte herausgestellt, wenn die beiden Freilaufscheiben zwischen beiden Kupplungsscheiben oder axial außerhalb der beiden Kupplungsscheiben angeordnet sind.
Allerdings ist es auch möglich, dass die erste Freilaufscheibe axial vor oder hinter der ersten Freilaufscheibe befindlich ist und die zweite Freilaufscheibe auf der dazu entsprechenden Seite der zweiten Kupplungsscheibe befindlich ist. Unter den Bezeichnungen „vor“ und „hinter“ wird auf eine Blickrichtung von einem Antriebsaggregat aus abgestellt, also auf eine Richtung abgestellt, die durch eine Rotationsachse der Getriebeeingangswelle vorgegeben ist und/oder der Motoreingangswelle vorgegeben ist, welche auch die Längs- bzw. Axialrichtung definiert.
Es sei auch noch erwähnt, dass die Freilaufscheibe über echte Gelenke an den Hilfsflügeln angebunden sein kann und das Einrücklager auf push/pull ausgelegt sein kann.
Das Kupplungsaggregat kann als Einzelkupplung oder als Doppelkupplung verwendet werden. Das Kupplungsaggregat umfasst eine Kupplungstrommel und eine Kupplungsscheibe, jeweils mit in Umfangsrichtung ausgerichteten Reibflächen, wobei zur Kupplungsbetätigung zwischen diesen Reibflächen der Schlitten verfahren werden kann. Der Schlitten umfasst im Falle einer Doppelkupplung zwei Laufwägen, jeweils mit Rollen, wobei die Laufwagen über in Radialrichtung wirkende elastisch vorgespannte Elemente, wie Federn, voneinander vorbelastet bzw. auseinander gedrängt sind. Im offenen Zustand des Kupplungsaggregates ist der Schlitten auf einer auch als Neutralscheibe bezeichneten Freilaufscheibe zwischengeparkt.
Der radial äußere Laufwagen ist gegen die Kupplungstrommel vorbelastet und dreht sich immer mit der Kupplungstrommel. Es können auch axiale Rillenlaufwege für die Rollen dieses Laufwagens vorgesehen werden, also ein Formschluss zwischen dem Laufwagen und der Kupplungstrommel realisiert sein.
Der radial innere Laufwagen läuft auf der Neutralscheibe und/oder auf der Kupplungsscheibe. Wird der Laufwagen aus der Neutralstellung in die „Kupplung-geschlossen“-Stellung gefahren, also der Schaltstellung, kommen die Rollen des radial inneren Laufwagens nach und nach in Kontakt mit der Lauffläche der Kupplungsscheibe. Über die Reibungskraft in Umfangsrichtung, erzeugt durch die Vorlastkraft der Federn des Schlittens, wird die Kupplungsscheibe beschleunigt bzw. abgebremst. Dies erfolgt so lange, bis eine Drehzahlübereinstimmung zwischen der Kupplungstrommel und der Kupplungsscheibe vorhanden ist.
Zwischen den Rollen des inneren Laufwagens und der Lauffläche der Kupplungsscheibe findet Reibung statt. Bevorzugt wird hier eine nasse Betriebsart, da die Reibung hier geringer ist, als in trockenen Systemen. Eine Verminderung der Reibung wird evtl. über das Nutzen einer Wippe/Rampe erreicht, über die der Schlitten zunächst über die Lauffläche gefahren und dann abgesenkt wird.
Das Betätigungssystem kann bevorzugt bidirektional ausgelegt sein, d.h. Zug und Druck übertragen, damit der Schlitten eingefahren und herausgezogen werden kann. Bei einseitiger Betätigung könnte allerdings auch auf eine zusätzliche Feder zurückgegriffen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen die Figuren darin einzelne Ausführungsbeispiele, die sich teilweise unterscheiden. Es zeigen:
1 eine prinzipielle Anordnung einer als Einzelkupplung ausgebildeten erfindungsgemäßen Kupplungsaggregatausgestaltung im Sinne der Erfindung, nach dem Trommelkupplungsprinzip, wobei ein offener Zustand, also eine Leerlaufstellung dargestellt ist und ein schlittenartiges Verschiebebauteil die Kupplungstrommel mit einer Freilaufscheibe verbindet, wobei das Kupplungsaggregat geschlossen wird, indem der Schlitten nach links verfahrbar ist,
2 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einer Schaltstellung, also einer Stellung, in der Drehmoment von der Kupplungstrommel auf eine Kupplungsscheibe übertragen wird,
3 eine Detailansicht des Schlittens des Ausführungsbeispiels der 1 und 2, wobei der Schlitten Rollen aufweist, die jedoch als Raupen ausgebildet sein können, wobei ferner zwischen den Rollen ein Vorspannelement vorhanden ist, mit dem die Kraft für Momentenübertragung erzeugt wird,
4 eine alternative Ausgestaltung des Schlittens des Ausführungsbeispiels gemäß der 1 bis 3, wobei anstelle der inneren Rollen ein Reibelement eingesetzt ist,
5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines als Einzelkupplung ausgestalteten Kupplungsaggregates in einer Schaltstellung, wobei im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 1 die Lage der Kupplungsscheibe und der Freilaufscheibe vertauscht ist,
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines als Doppelkupplung ausgebildeten Kupplungsaggregates, wobei eine erste Reibkupplung K1 offen, also in einer Leerlaufstellung befindlich ist und eine zweite Reibkupplung K2 geschlossen, also in einer Schaltstellung befindlich ist,
7 bis 9 weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Doppelkupplungen, bei denen jeweils die Kupplungsscheiben und Freilaufscheiben anders positioniert sind, und
10 eine weitere Ausführungsform, ähnlich der ersten Ausführungsform aus 1, wobei hier jedoch die Betätigung nicht über einen Schlitten direkt, sondern über zusätzliche Hilfsflügel erfolgt, die von dem Schlitten auf die Kupplungsscheibe gedrückt werden, wobei die Hilfsflügel sich mit der Freilaufscheibe drehen, welche sich bevorzugt mit einer glockenartigen Kupplungstrommel bewegt, so dass es an dem Schlitten zu keiner Relativbewegung in Umlaufrichtung kommt.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren sind der Einfachheit halber auf eine zweidimensionale Darstellung reduziert und zeigen nur eine obere Hälfte der erfindungsgemäßen Kupplungsaggregate bzw. Schlitten. Der Schlitten ist zwischen den Scheiben und der Kupplungstrommel verspannt. Zur Betätigung kann der Schlitten so verfahren werden, dass er die Kupplungstrommel entweder mit dem Freilauf oder der Scheibe verbindet. Der Übergang ist stufenlos, so dass ein beliebiges Moment eingestellt werden kann. Die Schlitten sind auch rotatorisch ausgeführt.
Im Einzelnen zeigt bspw. 1 ein erfindungsgemäßes Kupplungsaggregat 1 für ein Kraftfahrzeug. Ein solches Kraftfahrzeug kann ein Pkw oder ein Lkw sein. Das Kupplungsaggregat 1 ist Teil eines Antriebsstranges, der hier ebenfalls betroffen ist. Eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung, wie ein Verbrennungsmotor, kann über eine nicht dargestellte Kurbelwelle eine Drehmomenteintrageinrichtung 2, wie eine Motorwelle antreiben. Die Drehmomenteintrageinrichtung 2 kann als Kupplungstrommel 3 ausgebildet sein, also einen trommelartigen oder hülsenartigen Abschnitt aufweisen, oder mit ihr verbunden sein. Die Kupplungstrommel 3 kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein, bspw. über eine Verzahnung mit der Motorwelle bzw. der Kurbelwelle verbunden sein.
Ein Verschiebebauteil 4 ist radial innerhalb der Kupplungstrommel 3 angeordnet. Das Verschiebebauteil 4 ist als Schlitten 5 ausgebildet und weist auf einer Innenseite 6 eine ringartig um eine Rotationsachse 7 umlaufend angeordnete Vielzahl an Rollen 8 auf. Eine ringartig angeordnete Anzahl Rollen 8 ist dabei axial hinter einer anderen Anzahl ringartig hintereinander angeordneten Rollen 8 vorhanden. In derselben Art sind auf einer Außenseite 9 des Schlittens 5 Rollen 10 vorhanden.
Der Schlitten 5 weist auch zumindest ein Vorspannelement 11, insbesondere zwei Federelemente 12 auf, die eine Rolle 8 auf der Innenseite 6 des Schlittens 5 mit einer Rolle 10 auf der Außenseite 9 des Schlittens 5 verbindet. Das Vorspannelement 11 ist in einer Radialebene befindlich, die senkrecht zur Rotationsachse 7 ausgerichtet ist.
Radial innerhalb der Kupplungstrommel 3 sind auch axial hintereinander eine Kupplungsscheibe 13 und eine Freilaufscheibe 14 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 13 ist drehmomentübertragend mit einer Getriebeeingangswelle 15 verbunden, bspw. über eine Verzahnung oder über eine anderweitige form-, kraft- oder stoffschlüssige Verbindung. Auch das Ausbilden eines die beiden Elemente umfassendes integrales Kombinationselement ist möglich.
Die Freilaufscheibe 14 ist auf einer verbrennungsmotorisch abgewandten Seite der Kupplungsscheibe 13 befindlich. Sie könnte auch axial zwischen der Kupplungsscheibe 13 und der Kupplungstrommel 3 befindlich sein, nämlich radial außerhalb eines Lagers 16, wobei in beiden Fällen das Lager 16 als Wälzlager, wie ein Rollen-, Nadel- oder Kugellager, oder ein Gleitlager ausgebildet sein kann. Die Freilaufscheibe 14 sitzt dann über dem Lager 16 auf der Getriebeeingangswelle 15.
Die beiden Scheiben, also die Kupplungsschreibe 13 und die Freilaufscheibe 14, sind so ausgebildet, dass deren jeweilige Umfangsflächen 17 und 18 miteinander fluchten oder wenigstens nahezu fluchten. Sie haben also denselben oder nahezu denselben radialen Abstand von der Rotationsachse 7. Die Umfangsflächen können auch als Umfangsseiten bezeichnet werden. Das Verschiebebauteil 4, also der Schlitten 5, ist axial von der einen Umfangsfläche 17 auf die andere Umfangsfläche 18 zieh- oder schiebbar bzw. von der Umfangsfläche 18 zu der Umfangsfläche 17 zieh- oder schiebbar. Diesbezüglich wird ein Einrücklager 19 genutzt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Schlitten 5 in der Leerlaufstellung, nämlich mit den Rollen 8 auf der Umfangsfläche 17 der Freilaufscheibe 14 befindlich.
Anders als in 1, ist in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schlitten 5 in einer Schaltstellung dargestellt, also in Kontakt sowohl mit einer Innenseite 20 der Kupplungstrommel 3 befindlich, als auch mit der Umfangsfläche 18 der Kupplungsscheibe 13.
Während in 3 mehrere Ringe an Rollen 8, also Ringe die durch Rollen gebildet sind, axial hintereinander auf der Innenseite 6 des Schlittens 5 befindlich sind und mehrere Ringe an Rollen 10 auf der Außenseite 9 des Schlittens 5 befindlich sind, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 statt der beiden Ringe an Rollen 8 ein einziges Reibelement 21 verwendet, welches ringartig ausgebildet ist.
Anders als in 1, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 die Freilaufscheibe 14 zwischen der Kupplungsscheibe 13 und der Kupplungstrommel 3, insbesondere in axialer Richtung gesehen, befindlich. Hier ist die als Einzelkupplung ausgebildete Variante eines erfindungsgemäßen Kupplungsaggregates 1 ebenfalls geschlossen, so wie in dem Ausführungsbeispiel, das in 2 visualisiert ist.
In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 9 sind als Doppelkupplungen ausgebildete erfindungsgemäße Kupplungsaggregate 1 dargestellt. Diese unterscheiden sich in der Position der Freilaufscheiben 14 und Kupplungsscheiben 13 in axialer Richtung, wobei in dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 eine zweite Reibkupplung, nämlich die als K2 bezeichnete Reibkupplung geschlossen ist, in dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 sowohl die Reibkupplung K2, als auch die Reibkupplung K1 in einer Leerlaufstellung befindlich sind, und in der Variante nach 9 die Reibkupplung K1 in einer Schaltstellung befindlich ist und die Reibkupplung K2 in einer Leerlaufstellung befindlich ist.
In dem Fall der Ausbildung von Doppelkupplungsaggregaten, wird zwar immer nur eine Kupplungstrommel 3 eingesetzt, jedoch zwei Getriebeeingangswellen 15, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die eine Getriebeeingangswelle als Vollwelle und die andere als Hohlwelle ausbildbar ist. Auch werden immer zwei Kupplungsscheiben 13 und zwei Freilaufscheiben 14 eingesetzt, wobei die Freilaufscheiben 14 jeweils auf einem Lager 16 gelagert sind und eine der beiden Freilaufscheiben auf der einen Getriebeeingangswelle und die andere auf der anderen Getriebeeingangswelle gelagert ist. Zwei Verschiebebauteile, nach Art von Schlitten 5, sind vorhanden, wobei diese baugleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Jedes Verschiebebauteil 4 wird durch ein eigenes Einrücklager 19 betätigt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 ist die Besonderheit der Einsatz einer Hilfsflügelkonstruktion 22. Die Hilfsflügelkonstruktion 22 weist einen Hilfsflügel 23 auf, der mittels eines Gelenks 24 an der Freilaufscheibe 14 angebunden ist.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsaggregat
2: Drehmomenteintrageinrichtung
3: Kupplungstrommel
4: Verschiebebauteil
5: Schlitten
6: Innenseite des Schlittens
7: Rotationsachse
8: Rolle
9: Außenseite des Schlittens
10: Rolle
11: Vorspannelement
12: Federelement
13: Kupplungsscheibe
14: Freilaufscheibe
15: Getriebeeingangswelle
16: Lager
17: Umfangsfläche der Kupplungsscheibe
18: Umfangsfläche der Freilaufscheibe
19: Einrücklager
20: Innenseite der Kupplungstrommel
21: Reibelement
22: Hilfsflügelkonstruktion
23: Hilfsflügel
24: Gelenk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011101566 A1 [0004]
DE 102010007198 A1 [0005]
DE 602005000022 T2 [0006]
DE 2917448 A1 [0007]
DE 102011103756 A1 [0010]

Claims

Kupplungsaggregat (1) für ein Kraftfahrzeug, wie ein Pkw oder ein Lkw, mit an einer etwa verbrennungsmotorisch antreibbaren Kupplungseingangswelle drehmomentübertragend verbundenen Drehmomenteintrageinrichtung (2), mit einem axial beweglich angeordneten Verschiebebauteil (4) und mit einer an einer Getriebeeingangswelle (15) drehmomentübertragend verbundenen Kupplungsscheibe (13), wobei das Verschiebebauteil (4) bedarfsweise in eine Drehmoment von der Drehmomenteintrageinrichtung (2) auf die Kupplungsscheibe (13) übertragende Position verbringbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebebauteil (4) radial zwischen der Drehmomenteintrageinrichtung (2) und der Kupplungsscheibe (13) befindlich ist.
Kupplungsaggregat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebebauteil (4) als vorzugsweise mehrteiliger Schlitten (5) und/oder die Drehmomenteintrageinrichtung (2) als ein die Kupplungsscheibe (13) an deren Umfang zumindest teilweise umgreifende Kupplungstrommel (3) ausgebildet ist, wobei die Kupplungstrommel (3) ein integraler Bestandteil einer Motorwelle ist oder mit ihr form-, kraftund/oder stoffschlüssig verbunden ist.
Kupplungsaggregat (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (5) auf seiner der Kupplungsscheibe (13) zugewandten Innenseite (6) eine oder mehrere Reibelemente, Rollen (8), Walzen und/oder Rampen aufweist und/oder der Schlitten (5) auf seiner der Kupplungsscheibe (13) abgewandten Seite (9) eine oder mehrere Reibelemente, Rollen (10), Walzen und/oder Raupen aufweist.
Kupplungsaggregat (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (5) vorzugsweise stufenlos, zwischen einer Leerlaufstellung und einer Schaltstellung verfahrbar ist, wobei die Leerlaufstellung die Stellung ist, in der kein Drehmoment von der Kupplungstrommel (3) auf die Kupplungsscheibe (13) verbracht ist und die Schaltstellung die Stellung ist, in der ein Teil oder das gesamte Drehmoment der Kupplungstrommel (3) auf die Kupplungsscheibe (13) verbracht ist.
Kupplungsaggregat (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (5) über eine Einrückvorrichtung, wie ein Einrücklager (19), zwischen der Leerlaufstellung und der Schaltstellung hin- und herfahrbar, etwa ziehbar und/oder schiebbar, ist.
Kupplungsaggregat (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (5) vorzugsweise mit einer Vielzahl von Rollen (8, 10), von denen weiter vorzugsweise zumindest eine in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind, in beiden Stellungen mit einer auf die Umfangsfläche (17) der Kupplungsscheibe (13) ausgerichteten Innenwandung in drehmomentübertragenem Wirkkontakt steht.
Kupplungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (5) vorzugsweise mit einer Vielzahl von Rollen (8, 10), von denen weiter vorzugsweise zumindest einige in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind, in der Schaltstellung direkt oder indirekt mit der Umfangsfläche (17) der Kupplungsscheibe (13) in drehmomentübertragendem Wirkkontakt steht.
Kupplungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (5) in der Leerlaufstellung mit einer Umfangsseite einer parallel zur Kupplungsscheibe (13) auf der Getriebeeingangswelle (15) gelagerten Freilaufscheibe (14) in drehmomentübertragender Wirkbeziehung steht und die Freilaufscheibe (14) vorzugsweise auf der Getriebeeingangswelle (15) drehmomentübertragungsfrei gelagert ist.
Kupplungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (5), etwa über ein federelementähnliches Vorspannelement (11), wie eine mechanische Feder, so vorgespannt ist, dass er aufgrund des Vorspannelementes (11) zum radialen Ausdehnen, im Sinne eines vorgespannten Schlittens (5), angeregt ist.
Kupplungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsaggregat (1) als Doppelkupplung ausgebildet ist und vorzugsweise zwei Verschiebebauteile (4) aufweist, von denen eines als ein erster vorgespannter Schlitten (5) ausgebildet ist und ein anderer als ein zweiter vorgespannter Schlitten (5) ausgebildet ist.