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Die Erfindung betrifft eine Zweistufenkupplung zum lösbaren Verbinden einer Eingangsweile mit zumindest einer Ausgangswelle, insbesondere eine Booster-Kupplung für ein Motorrad.
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Für viele Anwendungen ist es erwünscht, dass eine Kupplung von Hand betätigt werden kann. Das heißt, die Kräfte zum Schalten der Kupplung müssen so niedrig sein, dass sie ohne zusätzlichen maschinellen Kraftaufwand schaltbar sind. Gerade aber bei der Übertragung hoher Drehmomente und/oder geringem zur Verfügung stehenden Bauraum für eine komplexe Hebelanordnung können die notwendigen Anpresskräfte und niedrigen Betätigungskräfte nicht in Einklang gebracht werden. Zur Lösung dieses Problems sind sogenannte Booster-Kupplungen bekannt, bei denen durch eine Vorsteuerkupplung eine Hauptkupplung geschaltet wird. Die Kräfte zum Anpressen werden durch das anliegende und zu übertragende Drehmoment mittels zum Beispiel eines Rampensystems erzeugt, welches einen Teil des anliegenden Drehmoments in eine Anpresskraft wandelt. Weil aber insbesondere bei Kraftfahrzeugen ein Drehmoment nicht nur in einer Richtung übertragen werden soll, sondern auch in entgegengesetzter Richtung, zum Beispiel im Schubbetrieb, muss das Rampensystem in zwei entgegengesetzten Einrückpositionen betätigbar sein. Damit bei einem Wechsel zwischen den beiden Betriebsweisen der Kupplung kein ruckartiger Umschlag von der ersten Position in die zweite Position des Rampensystems stattfindet, ist ein Drehmomentfühler vorgesehen. Dieser sorgt dafür, dass bei einer Abnahme des aktuell anliegenden Drehmoments in der einen Richtung die anliegende Anpresskraft und somit die relative Lage der Rampenelemente des Rampensystems stückweise angepasst wird, das heißt stückweise ausgerückt wird. Eine solche Booster-Kupplung ist somit wie eine konventionelle Kupplung einsetzbar. Allerdings ist der Aufbau einer solchen Booster-Kupplung sehr komplex und ist zudem für viele Anwendungen zu teuer.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Zweistufenkupplung zum lösbaren Verbinden einer Eingangswelle mit zumindest einer Ausgangswelle, die einen Kupplungsdeckel, einen Kupplungskorb und mehrere Teilkupplungen aufweist, wobei die Teilkupplungen in Reihe geschaltet sind. Eine erste Teilkupplung ist eine Vorsteuerkupplung, die aktiv schaltbar ist. Eine zweite Teilkupplung ist eine Hauptkupplung, die durch die Vorsteuerkupplung schaltbar ist, wobei eine Schaltkraft für die Hauptkupplung durch ein von einer Welle übertragenen Drehmoments erzeugt wird. Bei dieser Zweistufenkupplung ist der Kupplungsdeckel fest mit dem Kupplungskorb verbindbar.
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Die Zweistufenkupplung ist dazu eingerichtet, eine Eingangswelle mit zumindest einer Ausgangswelle lösbar zu verbinden. Hierbei ist die Eingangswelle im Hauptzustand die Welle, von der ein Drehmoment auf die Ausgangswelle übertragen werden soll. Es ist dabei jedoch nicht ausgeschlossen oder gar erwünscht, dass ein umgekehrter Drehmomentverlauf von der Ausgangswelle auf die Eingangswelle stattfindet. Die Zweistufenkupplung weist dazu mehrere Teilkupplungen auf, die hintereinander in Reihe geschaltet sind, so dass durch das Schließen der ersten Teilkupplung, der Vorsteuerkupplung, die zweite Teilkupplung geschlossen wird. Die Vorsteuerkupplung ist dabei aktiv schaltbar, das heißt, sie kann durch die Vorgaben eines Benutzers gemäß einer Regelung oder willkürlich geschaltet werden. Die Hauptkupplung hingegen ist abhängig von dem Zustand der Vorsteuerkupplung. Das heißt, erst wenn die Vorsteuerkupplung geschlossen wird, wird auch die Hauptkupplung aktiviert. Die notwendige Anpresskraft wird dabei mit Hilfe des zu übertragenden Drehmoments erzeugt, zum Beispiel indem Rampenelemente des Rampensystems mittels einer in Anpressrichtung verlaufenden Rampe bewegt werden. Diese Gesamtanordnung ist in einem Kupplungskorb angeordnet, welcher mit einem Kupplungsdeckel verschlossen ist. Um eine Modulation der Anpresskraft zu erreichen, wurde im Stand der Technik eine Modulationsfeder vorgesehen, welche zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel vorgesehen war. Somit musste eine Relativbewegung zwischen dem Kupplungsdeckel und dem Kupplungskorb gewährleistet werden. In der hier vorgeschlagenen Zweistufenkupplung ist der Kupplungsdeckel fest mit dem Kupplungsdeckel verbindbar. Der Kupplungsdeckel ist somit allein ein Widerlager für eine Betätigungseinrichtung, zum Beispiel eine Tellerfeder, und nicht ein Hebelelement zur Betätigung der Vorsteuerkupplung. Damit wird die Zweistufenkupplung insgesamt robuster und einfacher montierbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Zweistufenkupplung ist eine Modulationsfeder zum Modulieren der Kraftübertragung beim Schalten einer der Teilkupplungen zwischen dem Kupplungskorb und einem Lamellenträger der Hauptkupplung angeordnet.
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Die Modulationsfeder ist in dieser Anordnung nur indirekt über die Mitnehmerscheiben der Hauptkupplung, welche axial verschieblich im Kupplungskorb aufgehängt sind, mit der Vorsteuerkupplung verbunden. Somit ist nicht nur ein vorteilhafter Kraftfluss im Kupplungskorb erreicht, sondern darüber hinaus wird nicht mehr die Vorsteuerkupplung für sich selbst moduliert, sondern das gesamte in Reihe geschaltete Kupplungssystem.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Zweistufenkupplung ist die Zweistufenkupplung eine nasse Reibkupplung, und insbesondere ist die Kühlflüssigkeit durch zumindest ein Fenster in einem Übertragungselement zwischen der Vorsteuerkupplung und der Hauptkupplung in die Hauptkupplung aus einer hohlen Welle einbringbar.
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Eine Zweistufenkupplung wird insbesondere für leistungsstarke Antriebe eingesetzt. Um die hauptsächlich in Wärme umgewandelte erhöhte Reibleistung einer solchen Zweistufenkupplung abführen zu können, wird hier vorgeschlagen, die Zweistufenkupplung als nasse Reibkupplung auszuführen. Das heißt, zumindest ein Teil der Elemente der Zweistufenkupplung befinden sich in einem Ölbad, welches insbesondere zur Abführung der Wärme umgesetzt wird. Insbesondere kann die Kühlflüssigkeit durch ein Fenster in einem Übertragungselement zwischen der Vorsteuerkupplung und der Hauptkupplung in die Hauptkupplung eintreten. Die Kühlflüssigkeit wird hierbei durch eine hohle Welle eingebracht, zum Beispiel durch die Eingangswelle oder die Ausgangswelle, welche entweder mit dem Kupplungskorb oder mit den Reiblamellen fest verbunden ist. Bei einer einfachen Übertragung bekannter Nasskupplungssysteme auf eine Zweistufenkupplung kommt die Kühlflüssigkeit bereits erwärmt bei der Hauptkupplung an, weil sie zunächst über die Vorsteuerkupplung geleitet wird. Dies ist nachteilig, weil hier die Hauptleistung übertragen wird und somit auch die meiste Wärme erzeugt wird, und somit die meiste Wärme abgeführt werden muss. In der hier vorgeschlagenen Zweistufenkupplung ist das Übertragungselement nicht geschlossen ausgeführt, und besonders bevorzugt durch eine Mehrzahl von Abstandsbolzen gebildet, so dass ein Fenster entsteht, durch welches die Kühlflüssigkeit frei fließen kann und in einem kühleren Zustand zu der Hauptkupplung gelangen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zweistufenkupplung ist der Kupplungskorb durch Kaltwalzen gefertigt, und insbesondere mit einer reduzierten Masse gefertigt.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform wird die Festigkeit des Kupplungskorbs erhöht, so dass die Anzahl von Berstschutzringen reduziert werden kann oder sogar der Einsatz von Berstschutzringen überflüssig ist. Berstschutzringe sind bei den konventionellen Kupplungskörben notwendig, bei denen die Kupplungskorbwand durch eine Mehrzahl gebogener Laschen gebildet ist. Mit dem hier vorgeschlagenen durch Kaltwalzen hergestellten Kupplungskorb ist es möglich, nicht bloß umgebogene Laschen zu bilden, sondern ein zusammenhängendes Topfgebilde zu formen, welches in der Lage ist, selbst Umfangsspannungen aufzunehmen. Insbesondere können die Massen eines solchen Kupplungskorbs reduziert werden, zum Beispiel durch ein dünneres Material, Eröffnungen, Versteifungen und durch eingebrachte Falzungen und Stege.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Zweistufenkupplung ist die Vorsteuerkupplung mittels einer Tellerfeder gezogen schaltbar.
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Im bisherigen Stand der Technik wurden Zweistufenkupplungen stets als gedrückte Kupplungen konstruiert. Nachteilig hierbei ist, dass die entsprechend beteiligten Komponenten auf Biegung beziehungsweise Knickung ausgelegt werden müssen. Insbesondere mit dem fest mit dem Kupplungskorb verbundenen Kupplungsdeckel ist es möglich, die Tellerfeder gezogen zu schalten. Hierdurch treten hauptsächlich Zuglasten auf, so dass eine deutlich geringe Festigkeit der (metallischen) Bauteile vonnöten ist. Zudem hat die gezogene Version den Vorteil, dass die Tellerfeder nicht an einem zentralen Hebelpunkt (beziehungsweise Hebellinie) sondern an einem außen liegenden Widerlager an dem Kupplungsdeckel gelagert ist. Dadurch kann der Innendurchmesser des Kupplungsdeckels größer gewählt werden und somit wird Material und Gewicht eingespart.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zweistufenkupplung bildet die Vorsteuerkupplung eine separate Baueinheit.
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Wie bereits oben beschrieben, ist der Aufbau einer Zweistufenkupplung gegenüber einer konventionellen Reibkupplung äußerst komplex. Dennoch sollte die Montage und Demontage einer Zweistufenkupplung einfach gehalten werden. Insbesondere beim Einsatz in Motorrädern ist der Nutzer des Motorrads gewohnt, selbst Reparaturmaßnahmen an diesem Motorrad vorzunehmen. Insbesondere müssen die Lamellen der Hauptkupplung austauschbar sein, weil diese die Hauptlast aufnehmen und daher dem größten Verschleiß ausgesetzt sind. Es wird hier vorgeschlagen, die Zweistufenkupplung derart einzurichten, dass die Vorsteuerkupplung eine zusammenhängende separate Baueinheit bildet. Das bedeutet, dass die Vorsteuerkupplung mit einfachen Mitteln als Ganzes von der übrigen der Zweistufenkupplung getrennt werden kann. Insbesondere bleiben dabei die Justierungen innerhalb der Vorsteuerkupplung unbeeinflusst. Ganz besonders bevorzugt ist dabei auch der eventuell vorgesehene Drehmomentfühler in der separaten Baueinheit der Hauptkupplung enthalten. Somit muss auch dieser mit Feineinstellungen eingemessene und justierte Drehmomentfühler trotz einer Demontage und einer erneuten Montage der Zweistufenkupplung nicht erneut eingerichtet werden. Die Ausbildung dieser Teilkupplungen als separate Baueinheiten hat zudem den Vorteil, dass diese ebenfalls separat geprüft werden können. Insbesondere kann die Vorsteuerkupplung entgegen ihrer Betätigungsrichtung im Zusammenbau, obwohl sie zum Beispiel eine gezogene Kupplung ist, wie eine gedrückte Kupplung geprüft werden kann. Die Prüfung einer gedrückten Kupplung ist derzeit der Standard, so dass weiterhin bereits vorhandenen Prüfmittel des Nutzers verwendet werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zweistufenkupplung ist der Kupplungsdeckel über einen Bajonettverschluss mit dem Kupplungskorb verbindbar und fixierbar, und weist insbesondere in einer Lamelle der Vorsteuerkupplung eine Mehrzahl von Eröffnungen auf, die mit zumindest einem Zapfen der Hauptkupplung korrespondieren.
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Um die Montage des Kupplungsdeckels ohne großen Aufwand zu ermöglichen, ist hier vorgeschlagen, die Zweistufenkupplung mittels eines Bajonettverschlusses an dem Kupplungskorb zu verbinden. Dies hat den Vorteil, dass der Kupplungsdeckel gegen die Federspannung an den Kupplungskorb angebracht werden kann und durch ein einfaches Verdrehen des Kupplungsdeckels hinter die Hinterschneidungen des Bajonettverschlusses axial gegen die Federkräfte gesichert ist. Somit kann der Kupplungsdeckel ohne die Aufwendung von Kraft in seiner Soll-Position gehalten werden. Bspw. können eine oder mehrere Sicherungsschrauben vorgesehen werden. Problematisch bei diesem Montageschritt ist, dass die Lage der Rampenelemente des Rampensystems nicht fest definiert ist. Die Vorsteuerkupplung, die über den Kupplungsdeckel mit dem Kupplungskorb positioniert wird und zugleich mit dem Rampensystem positioniert werden soll, ist daher schwierig einzurichten. Hierzu wird vorgeschlagen, das Rampensystem mit zumindest einem Zapfen vorzusehen, der alternativ in eine Mehrzahl von gleichwertigen Eröffnungen, insbesondere in einer Lamelle der Vorsteuerkupplung, eingeführt werden kann. Somit werden über den Zapfen und die Mehrzahl der Eröffnungen mehrere diskrete Positionen der Vorsteuerkupplung fest definiert. Bspw. können 36 Eröffnungen vorgesehen sein, so dass diskrete Positionen mit 10° Abstand zueinander vorgesehen sind. Somit ist es möglich, eine Fehlmontage der Vorsteuerkupplung zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zweistufenkupplung ist ein Übertragungselement zwischen einem ersten Rampenelement und der Hauptkupplung mittels der Tellerfeder zentrierbar.
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Aufgrund der vielen einzelnen Bauteile der Zweistufenkupplung müssen diese Bauteile jeweils zueinander zentriert werden. Allerdings ist es nachteilig, die Bauteile in der Reihenfolge ihres Einbaus zueinander zu zentrieren. Hierdurch entsteht eine Reihenzentrierung, in der sich Toleranzen und Abweichungen aufaddieren. Auch wenn es in einer Kupplung zwingend notwendig ist, dass alle Elemente frei von Unwuchten zentriert sind, muss darauf geachtet werden, dass die Hauptelemente der Kupplung nicht über eine Reihe von Zentrierungen miteinander verbunden sind. Daher wird hier vorgeschlagen, die Tellerfeder über den Kupplungsdeckel mit dem Kupplungskorb zu zentrieren. Das Übertragungselement zwischen einem ersten Rampenelement des Rampensystems und der Hauptkupplung, welches Übertagungselement vorteilhafterweise den Drehmomentfühler aufnimmt, wird über die Tellerfeder zentriert. Somit sind die Vorsteuerkupplung und das Übertragungselement über die Tellerfeder zentriert und bezogen auf ihre Zentrierung parallel geschaltet. Somit addieren sich die Toleranzen und Abweichungen der Zentrierung nicht auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zweistufenkupplung wird die erzeugte Anpresskraft in dem Kupplungskorb aufgenommen, und insbesondere ist ein Drehmomentfühler nicht zerstörungsfrei von dem Rampensystem lösbar.
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In einer konventionellen Anordnung bleibt die durch das Drehmoment des Atriebs erzeugte Anpresskraft in dem Lamellenkorb der Hauptkupplung. Das hat zur Folge, dass bei einer Demontage der komplette Kupplungskern entfernt werden muss. Bei der hier vorgeschlagenen Zweistufenkupplung ist dies nicht notwendig, weil die Anpresskraft der Hauptkupplung in dem Kupplungskorb aufgenommen wird. Somit liegt die Hauptkupplung nach Entfernung der Vorsteuerkupplung spannungsfrei in dem Kupplungskorb. Diese Anordnung erlaubt es darüber hinaus, insbesondere den Drehmomentfühler fest mit dem Rampensystem zu verbinden, die so als eine Baueinheit ausgeführt werden kann, welche separat bei einem Auswechseln zum Beispiel der Lamellen der Hauptkupplung entnommen werden kann. Insbesondere kann der Drehmomentfühler mit dem Rampensystem beziehungsweise einem Rampenelement des Rampensystems fest vernietet werden. Somit können die Justierungen und Einrichtungen des Drehmomentfühlers auch bei einer Montage und Demontage bewahrt bleiben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Motorrad aufweisend eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Zweistufenkupplung gemäß der obigen Beschreibung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang vorgeschlagen, wobei insbesondere die Vorsteuerkupplung von Hand betätigbar ist.
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Mit einem Motorrad ist ein Zweirad, Dreirad oder Quad oder vergleichbares bezeichnet, welches durch eine Antriebseinheit, wie zum Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor angetrieben wird. Bei einem Zweirad zum Beispiel besteht der Antriebsstrang aus einem Schaltgetriebe und einem Kettentrieb oder Riementrieb, welcher zum Beispiel das Hinterrad des Zweirads antreibt. Die Abtriebswelle, welche das Drehmoment der Antriebseinheit abgibt, ist über die Zweistufenkupplung lösbar mit dem Antriebsstrang verbunden. Bei modernen Motorrädern sind die Drehmomente, welche über die Abtriebswelle abgegeben werden, sehr hoch, und müssen über eine entsprechend leistungsfähige Reibkupplung übertragen werden. Hierzu ist es häufig notwendig, sehr hohe Anpresskräfte zu realisieren, welche durch standardmäßige Hebelvorrichtungen und die Kraft des Betreibers des Motorrads nicht erzeugbar beziehungsweise überwindbar sind. Somit eignet sich hier der Einsatz einer Zweistufenkupplung, bei der lediglich die Kraft für die Betätigung einer Vorsteuerkupplung aufgebracht werden muss. Die Kraft zum Schließen der Hauptkupplung wird dabei mittels eines Rampensystems mittels Betätigen der Vorsteuerkupplung durch die Antriebseinheit selbst aufgebracht und somit ist insgesamt eine ausreichende Anpresskraft erzeugbar. Die hier vorgeschlagene Zweistufenkupplung weist die Funktion auf, dass sie sowohl im Antriebszustand als auch im Schubzustand betrieben werden kann. Zudem weist sie über den Drehmomentfühler eine Anti-Hopping-Funktion auf, die ein Blockieren des Antriebsrads infolge einer (ruckartigen) Drehmomentumkehr verhindert. Trotz der hohen Komplexität ist die hier vorgeschlagene Zweistufenkupplung leicht zu warten, weist eine relativ geringe Anzahl an Teilen auf und ist ohne weitere Maßnahmen in ein konventionelles Motorrad integrierbar, welches insbesondere für gezogene Kupplungen eingerichtet ist.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: ein Schaltbild einer konventionellen gedrückten Zweistufenkupplung;
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2: ein Schaltbild einer gezogenen Zweistufenkupplung;
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3: Schritt 1 einer Montage neuer Lamellen;
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4: Schritt 2 einer Montage neuer Lamellen;
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5: Schritt 3 einer Montage neuer Lamellen;
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6: Schritt 4 einer Montage neuer Lamellen;
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7: Schritt 5 einer Montage neuer Lamellen;
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8: Schritt 6 einer Montage neuer Lamellen;
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9: einen gewalzten Kupplungskorb;
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10: einen Bajonettverschluss zwischen Kupplungsdeckel und Kupplungskorb;
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11: ein Rampensystem mit Zapfen;
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12: eine Zweistufenkupplung mit Axiallagerung;
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13: ein Fenster für Kühlflüssigkeit; und
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14: ein Motorrad mit Zweistufenkupplung.
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1 zeigt ein Schaltbild einer konventionellen Zweistufenkupplung 1. Die Elemente der Zweistufenkupplung 1 sind um die Rotationsachse 33 rotierbar gelagert. Diese Zweistufenkupplung ist in gedrückter Version ausgeführt, das heißt, eine Tellerfeder 13 wird zum Lösen einer Vorsteuerungskupplung 6 in der Betätigungsrichtung 34 gedrückt. Hierzu liegt die Tellerfeder über einen Hebelpunkt 32 an einem Kupplungsdeckel 4 an und lässt eine Anpressplatte 24 von einer Gegenplatte 25, die im Normalzustand reibschlüssig verbunden sind, ab. Es wird nämlich der Kupplungsdeckel 4 relativ zu einem Kupplungskorb 5 entgegen einer Modulationsfeder 9 angehoben. Demzufolge wird eine fest mit der Gegenplatte 25 verbundenes erstes Rampenelement 26 eines Rampensystems 7 nicht mehr angetrieben. Infolgedessen kehrt ein Klemmkörper 28, der durch eine Vorspannfeder 29 entgegen der geschlossenen Stellung vorgespannt wird, in die geöffnete Stellung zurück und ein zweites Rampenelement 27 wird nicht mehr angetrieben und rückt aus einer Hauptkupplung 8 aus. Eine Mehrzahl von Mitnehmerscheiben 30 und Lamellen 31 der Hauptkupplung 8 rücken auseinander und ein Drehmoment, zum Beispiel ausgehend von einer Eingangswelle 2, wird nicht mehr über die Mitnehmerscheiben 30 auf die Lamellen 31 über einen Lamellenträger 10, zum Beispiel auf eine Ausgangswelle 3, übertragen. Das erste Rampenelement 26 ist durch ein Nadellager 35 gegenüber der Ausgangswelle 3 beweglich gelagert. Im Normalzustand, wenn die Tellerfeder 13 nicht gedrückt wird, ist die Vorsteuerkupplung 6 geschlossen, so dass das erste Rampenelement 26 angetrieben wird und der Klemmkörper 28 überwindet die Kraft der Vorspannfeder 29 und rückt das zweite Rampenelement 27 ein, das zugleich als ein Reibelement der Hauptkupplung 8 ausgebildet ist. Damit bei einer Umkehr des Drehmomentverlaufs bei einem anliegenden Drehmoment von der Eingangswelle zur Ausgangswelle in entgegengesetzter Richtung kein schlagartiger Wechsel der Schaltposition des Klemmkörpers 28 stattfindet, ist zwischen der Ausgangswelle 3 und dem Lamellenträger 10 ein Drehmomentfühler 14 vorgesehen, der ein Reduzierung der Anpresskraft durch den Klemmkörper 28 entsprechend der Abnahme des Drehmoments der Eingangswelle 2 bewirkt.
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In 2 ist ein Schaltbild der hier vorgeschlagenen Zweistufenkupplung 1 gezeigt, welche hier in einer gezogenen Version gezeigt ist. Das Grundprinzip der Reihenschaltung der Vorsteuerkupplung 6 und Hauptkupplung 8 ist hierbei identisch mit der obigen Beschreibung zur 1. Im Unterschied zur 1 wird die Vorsteuerkupplung 6 durch Ziehen der Tellerfeder 13 in Betätigungsrichtung 34 gelöst. Der Kontaktpunkt 32 der Tellerfeder 13 ist hierbei außen und auf der Innenseite des Kupplungsdeckels 4 angeordnet. Der Kupplungsdeckel 4 kann daher mit einem deutlich größeren Innendurchmesser ausgestattet werden, so dass der Kupplungsdeckel 4 leichter wird und die rotierende Masse reduziert wird. Zudem ist der Kupplungsdeckel 4 fest mit dem Kupplungskorb 5 verbunden, das heißt der Kupplungsdeckel 4 ist sowohl rotatorisch als auch axial am Kupplungskorb 5 fixiert. Die Vorsteuerkupplung 6 ist in diesem Beispiel mit einer Anpressplatte 24, auf die die Tellerfeder wirkt, einer Gegenplatte 25, die am Kupplungskorb 5 abgestützt ist, und einer dazwischen angeordneten Scheibe 16 ausgeführt. Die Scheibe 16 ist fest mit dem ersten Rampenelement 26 des Rampensystems 7 verbunden. Die Modulationsfeder 9 ist in diesem Beispiel zwischen einer Mitnehmerscheibe 31 der Hauptkupplung 8 und dem Kupplungskorb 5 angeordnet und wirkt hier modulierend auf die gesamte Schaltanordnung der Zweistufenkupplung 1.
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In den 3 bis 8 sind die Schritte 1 bis 6 gezeigt, die notwendig sind, um ein neues Lamellenpaket für die Hauptkupplung 8 einzusetzen. In 3 ist bereits die Vorsteuerkupplung 6, das Rampensystem 7 und das alte Lamellenpaket entfernt. Es ist nur noch der Kupplungskorb 5 mit den Bajonettzapfen 36 gezeigt, der mit der Eingangswelle 2 verbunden ist. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass diese in 3 gezeigten Elemente nicht aus dem Kraftfahrzeug entfernt werden müssen. In 4 sind die neuen Lamellen 31 und Mitnehmerscheiben 30 im Lamellenkorb eingelegt. In 5 ist das erste Rampenelement 26 mitsamt dem Drehmomentfühler 14 und dem Lamellenträger 10 der Hauptkupplung 8 eingebracht. Auch ist hierbei schon die Ausgangswelle 3 oder ein Anschluss für diese eingebracht. Vorteilhafterweise sind diese Elemente, die im Schritt 3 eingebracht worden sind, als eine zusammenhängende separate Baueinheit ausgebildet, die zu diesem Zwecke nicht in sich demontiert werden muss. In 6 wird der vierte Schritt gezeigt, bei dem der Kupplungsdeckel 4 mit seinen Bajonettöffnungen 37 auf die Bajonettzapfen 36 des Kupplungskorbs 5 aufgesetzt wird. Dabei wird zugleich die Tellerfeder 13 und die Vorsteuerkupplung 6 angeschlossen. Auch diese Elemente des vierten Schrittes bilden bevorzugt eine separate Baueinheit, die zu diesem Zwecke nicht in sich demontiert werden muss. In 7 wird nun noch der Kupplungsdeckel 4 gegenüber dem Kupplungskorb 5 in Verschlussrichtung 38 verdreht, so dass die Bajonettzapfen 36 mit ihren Hinterschneidungen den Kupplungsdeckel 4 axial fixieren. Zum Abschluss wird im Schritt 6 der 8 eine Sicherungsschraube 39 angebracht, die ein Verdrehen des Kupplungsdeckels 4 gegenüber dem Kupplungskorb 5 verhindert und somit den Bajonettverschluss 15 sichert. Die Schritte 4 bis 6 sind im Detail noch einmal in 10 dargestellt.
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In 9 ist ein geeigneter Kupplungskorb 5 gezeigt, der durch Kaltwalzen gefertigt ist. Dieser weist eine Vielzahl von Versteifungen und Materialeinsparungen auf, so dass die Masse des Kupplungskorbs 5 mit den Bajonettzapfen 36 deutlich geringer ist, als konventionelle Kupplungskörbe, die durch Biegeverfahren hergestellt werden und mit einem oder mehreren Berstschutzringen versehen werden müssen.
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In 10 ist ein Bajonettverschluss 15 und seine Funktionsweise im Detail gezeigt. Der Kupplungsdeckel 4 weist eine Bajonettöffnung 37 auf, die so groß ist, dass der Bajonettzapfen 36 des Kupplungskorbs 5 in diese in einer Montagerichtung 40 eingeführt werden kann. Anschließend wird der Kupplungskorb 4 durch ein Verdrehen der Bajonettöffnung 37 in Verschlussrichtung 38 gegenüber dem Bajonettzapfen 36 in dessen Hinterschneidung eingeführt. Somit ist der Kupplungsdeckel 4 axial am Kupplungskorb 5 fixiert und es wird keine weitere Kraft benötigt, um den Kupplungsdeckel 4 am Kupplungskorb 5 entgegen den Spannkräften in der Zweistufenkupplung 1 zu halten. Zum Abschluss wird eine Sicherungsschraube 39 in Einschraubrichtung 41 eingedreht, so dass der Kupplungsdeckel 4 sicher an dem Kupplungskorb 5 fixiert ist.
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In 11 ist ein Ausschnitt einer Zweistufenkupplung 1 gezeigt, bei der ein Zapfen 18 an dem Rampensystem 7 vorgesehen ist. Der Zapfen 18 ist in einer Eröffnung 17 der Scheibe 16 der Vorsteuerkupplung 6 einführbar. Somit ist die relative Lage des Kupplungsdeckels 4 zum Kupplungskorb 5, die relative Lage der Vorsteuerkupplung 6 zum Kupplungsdeckel 6 und die relative Lage der Vorsteuerkupplung 6 zum Rampensystem 7 leicht auffindbar und definiert, so dass keine Beschädigung der Hauptkupplung 8 aus einer Fehlposition des Rampensystems 7 resultieren kann. Die Eröffnungen 17 können in regelmäßigem Abstand auf der Scheibe 16 verteilt sein, so dass mehrere diskrete Positionen des Rampensystems 7 möglich sind.
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In 12 ist eine Zweistufenkupplung 1 gezeigt, bei der das Schaltbild in 2 umgesetzt wurde. In dieser Anordnung kann die Ausgangswelle 3, welche über den Drehmomentfühler mit dem Lamellenträger 10 verbunden ist, über ein Axiallager 42 gegenüber der Eingangswelle 2 abgestützt werden. Somit werden die Einrückkräfte und Ausrückkräfte ausgehend von der Tellerfeder 13 in dem Kupplungsdeckel 4, der mit dem Kupplungskorb 5 über den Bajonettverschluss 15 mit dem Bajonettzapfen 36 und der Bajonettöffnung 37 fest verbunden ist, über die Vorsteuerkupplung 6, das Rampensystem 7 und die Mitnehmerscheiben 30 und Lamellen 31 der Hauptkupplung 8 in die Eingangswelle 2 eingeleitet.
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In 13 ist ein Ausschnitt einer Zweistufenkupplung 1 gezeigt, bei der ein Fenster 11 in einem Übertragungselement 12 von dem ersten Rampenelement 26 zum Drehmomentfühler 14 vorgesehen ist. Dadurch kann eine Kühlflüssigkeit auch in Flussrichtung 43 durch das mittels des Abstützflansch 46 gebildeten Fensters 11 in eine mittels des Lamellenträgers 10 gebildete Ölwanne 44 mit einer Mehrzahl von Bohrungen 45 und somit direkt zu den Mitnehmerscheiben 30 und Lamellen 31 der Hauptkupplung 8 strömen. Weiterhin sind regelmäßige Eröffnungen 17 in der Scheibe 16 zu sehen, in die ein Zapfen des ersten Rampenelements 26 einführbar ist und somit leicht in eine diskrete Position führbar ist.
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In 14 ist rein schematisch ein Motorrad 19 mit einer Antriebseinheit 20 gezeigt. Die Antriebseinheit gibt ein Drehmoment über die Abtriebswelle 21 ab, beziehungsweise nimmt im Schubbetrieb über die Abtriebswelle 21 ein Drehmoment auf. Die Abtriebswelle 21 ist über schematisch angedeutete Zahnräder mit einer Zweistufenkupplung 1 verbunden, die diese lösbar mit einem Antriebsstrang 22, von dem hier nur ein Getriebe gezeigt ist, verbindbar. Die Zweistufenkupplung 1 kann wegen der hier nicht gezeigten Reihenschaltung der Vorsteuerkupplung 6 und Hauptkupplung 8 von Hand über einen Handhebel 23 geschaltet werden, obwohl die Antriebseinheit ein sehr großes Drehmoment abgibt, das eine sehr hohe Anpresskraft erfordert.
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Mit der hier vorgeschlagenen Zweistufenkupplung können trotz geringer äußerer Schaltkräfte hohe Drehmomente übertragen werden. Zugleich ist der Aufbau und die Montage trotz der hohen Komplexität der Zweistufenkupplung deutlich vereinfacht und die Zweistufenkupplung weist eine deutlich verringerte rotierende Masse auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweistufenkupplung
- 2
- Eingangswelle
- 3
- Ausgangswelle
- 4
- Kupplungsdeckel
- 5
- Kupplungskorb
- 6
- Vorsteuerkupplung
- 7
- Rampensystem
- 8
- Hauptkupplung
- 9
- Modulationsfeder
- 10
- Lamellenträger
- 11
- Fenster
- 12
- Übertragungselement
- 13
- Tellerfeder
- 14
- Drehmomentfühler
- 15
- Bajonettverschluss
- 16
- Scheibe
- 17
- Eröffnung
- 18
- Zapfen
- 19
- Motorrad
- 20
- Antriebseinheit
- 21
- Abtriebswelle
- 22
- Antriebsstrang
- 23
- Handhebel
- 24
- Anpressplatte
- 25
- Gegenplatte
- 26
- erstes Rampenelement
- 27
- zweites Rampenelement
- 28
- Klemmkörper
- 29
- Vorspannfeder
- 30
- Mitnehmerscheibe
- 31
- Lamelle
- 32
- Hebelpunkt
- 33
- Rotationsachse
- 34
- Betätigungsrichtung
- 35
- Nadellager
- 36
- Bajonettzapfen
- 37
- Bajonettöffnung
- 38
- Verschlussrichtung
- 39
- Sicherungsschraube
- 40
- Montagerichtung
- 41
- Einschraubrichtung
- 42
- Axiallager
- 43
- Flussrichtung
- 44
- Ölwanne
- 45
- Bohrung
- 46
- Abstützflansch
