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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einer Drehung eines Elementes einer Reibkupplung.
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Reibkupplungen, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, dienen zur lösbaren Übertragung von Drehmoment von einem Motor zu einem Antriebsstrang. Hierzu werden Reibscheiben, die jeweils mit einer Abtriebswelle des Motors und mit einer Eingangswelle des Antriebsstrang verbunden sind, lösbar miteinander in Eingriff gebracht.
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Zum Herstellen und Lösen des Eingriffs, das heißt um Einrücken beziehungsweise Ausrücken der Reibkupplung, sind sogenannte Aktoren oder Betätigungseinrichtungen bekannt, durch die eine entsprechende Verschiebung der Reibscheiben erfolgen kann. Hier ist stets für die Energieversorgung der Betätigungseinrichtungen zu sorgen. Dies kann im Einzelfall aufwändig und fehleranfällig sein,.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Kupplungsanordnung anzugeben, bei der die Energieversorgung im Vergleich zu bekannten Ausführungen deutlich vereinfacht werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung umfasst mindestens eine Reibkupplung und mindestens eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der mindestens einen Reibkupplung, bei der mindestens ein Generator zur Erzeugung eines elektrischen Stroms aus einer Drehung eines drehbaren Elementes, insbesondere einer Welle, der mindestens einen Reibkupplung ausgebildet ist, wobei der Generator einen Stator und einen Rotor umfasst und der Rotor mit dem drehbaren Element drehfest verbunden ist, und zeichnet sich dadurch aus, dass ein externes Steuergerät außerhalb der Reibkupplung ausgebildet ist, über das sich der vom Generator abgegebene Strom steuern lässt.
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Durch die im Betrieb der Kupplungsanordnung durch den Generator erzeugte elektrische Energie kann die Betätigungseinrichtung betrieben werden. Bevorzugt handelt es sich bei der Kupplungsanordnung um eine Einzelkupplung, eine Doppelkupplung, eine Mehrscheibenkupplung, eine nass arbeitende Kupplung, eine trocken arbeitende Kupplung, eine normal geöffnete Kupplung, eine normal geschlossene Kupplung, eine Anfahrkupplung und/oder eine Hybrid-Trennkupplung. Bevorzugt handelt es sich bei der Betätigungseinrichtung um einen elektrisch betriebenen Aktor. Stator und Rotor umfassen jeweils bevorzugt mindestens einen Magneten. Im Generator erfolgt bevorzugt eine Übertragung der elektrischen Energie induktiv vom Stator zum Rotor durch den dazwischenliegenden Luftspalt.
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Eine Einstellbarkeit des vom Generator abgegebenen Stroms erfolgt insbesondere durch eine Variation des Magnetfeldes des Stators. Der Stator umfasst bevorzugt mindestens einen Elektromagneten und/oder mindestens einen Permanentmagneten. Die Variation des Statormagnetfeldes erfolgt bevorzugt (bei einem Elektromagneten) durch Variation des durch den Elektromagneten fließenden Stroms, durch eine Variation der Position des Magneten (Permanent- und/oder Elektromagnet) in axialer, radialer oder Umfangsrichtung bezogen auf die Welle der Reibkupplung und/oder durch Variation der Position mindestens einer Blende zwischen Stator und Rotor, letzteres insbesondere in axialer Richtung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kupplungsanordnung umfasst das Mittel zur Erzeugung von elektrischer Energie mindestens eines der folgenden Elemente:
- a) eine magnetisch erregte Maschine; und
- b) einen Reluktanzmotor.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kupplungsanordnung umfasst der Stator mindestens einen Elektromagneten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kupplungsanordnung ist mindestens eine Blende ausgebildet, deren Position relativ zum Stator zur Veränderung des Magnetfeldes des Stators veränderlich ist.
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Die Blende ist bevorzugt aus einem weichmagnetischen Werkstoff, insbesondere einem ferromagnetischen Material ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kupplungsanordnung ist der Stator aus mindestens einem Magneten aufgebaut, insbesondere mindestens einem Permanentmagneten und/oder mindestens einem Elektromagneten, dessen Position relativ zum Rotor veränderbar ist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Varianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
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1 bis 4: Beispiele für Kupplungsanordnungen.
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1 zeigt schematisch eine Kupplungsanordnung 100, die zwischen einem Motor 2 mit Kurbelwelle 6 und einem Getriebe 4 mit Getriebeeingangswelle 7 und Abtrieb 5 angeordnet ist und eine Reibkupplung 3 umfasst. Die Kupplung beinhaltet eine Gegendruckplatte 10 und eine Anpressplatte 12, sowie eine Reibscheibe 11, die zum Schließen der Reibkupplung 3 (und damit zum Übertragen von Drehmoment) von Gegendruckplatte 10 und Anpressplatte 12 geklemmt wird. Im Falle einer normal offenen Reibkupplung werden Gegendruckplatte 10 und Anpressplatte 12 im nicht betätigten Zustand von einer Federung 13, insbesondere umfassend mindestens eine Blattfeder, getrennt. Die Anpressplatte 12 wird von einer Betätigungseinrichtung 14 betätigt. Hier kann auf bekannte Betätigungseinrichtungen 14 zurückgegriffen werden. Die Betätigungseinrichtung 14 wird über ein lokales im inneren der Reibkupplung 3 ausgebildetes lokales Steuergerät 15 mit Strom versorgt.
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Das lokale Steuergerät 15 weist einen Steuereingang auf, der über einen drahtlosen Übertrager 17 mit einem externen Steuergerät 18 außerhalb der Reibkupplung 3 verbunden ist, wobei sowohl eine Übertrag vom lokalen Steuergerät 15 zum externen Steuergerät 18 als auch umgekehrt möglich ist. Weiterhin weist das lokale Steuergerät 15 eine Stromversorgung auf, die mit einem Generator 101 zur Erzeugung von elektrischem Strom verbunden ist. Der Generator 11 ist so aufgebaut, dass er einen Rotor 103 umfasst, welcher mit einem drehbaren Element, beispielsweise einer entsprechenden Welle 104, drehfest verbunden ist und einem Stator 102, relativ zu dem der Rotor drehbar ist. In diesem Beispiel ist der Rotor als Spule 16 ausgebildet und der Stator 102 als entsprechender Magnet mit Nordpol 8 und Südpol 9.
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2 zeigt ein weiteres Beispiel einer Kupplungsanordnung 100. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird auf die Beschreibung zu 1 verwiesen, so dass hier lediglich die Unterschiede zur Ausgestaltung nach 1 aufgezeigt werden. Das Beispiel nach 2 verzichtet auf das lokale Steuergerät, es ist lediglich ein externes Steuergerät 18 ausgebildet. Das Magnetfeld des Stators 102 wird variiert, in dem Blenden 22 durch einen externen Aktor 21, der von dem externen Steuergerät 18 gesteuert wird, in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeiles verschoben werden. Dadurch wird das Magnetfeld des Stators 102 und der durch den Generator 101 erzeugte Strom entsprechend verändert und zwar so eingestellt, dass die Betätigungseinrichtung 14 die entsprechende Anpresskraft zum Schließen der Reibkupplung 3 auf die Anpressplatte 12 aufbringt. Hierdurch kann auch eine entsprechende Verschleißnachstellung erreicht werden.
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Für alle hier gezeigten Beispiele gilt, dass für den Einsatz in einer Doppelkupplung entsprechend in das Kupplungsgehäuse zwei Generatoren 101 und zwei Betätigungseinrichtungen 14 eingebaut werden, wobei jeder Teilkupplung beziehungsweise deren Welle jeweils ein Rotor 103 zugeteilt ist.
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3 zeigt ein weiteres Beispiel einer Kupplungsanordnung 100. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird auf die Beschreibung zu 2 und 1 verwiesen, so dass hier lediglich die Unterschiede zur Ausgestaltung nach 2 aufgezeigt werden. Auch in diesem Beispiel erfolgt eine entsprechende Variation des Stroms des Generators 100 über eine Variation des Magnetfeldes des Stators 102, wobei die Variation des Magnetfeldes durch eine Verschiebung des Stators 102 erfolgt, in dem die entsprechenden Magnete radial, axial oder rotatorisch bewegt werden. Durch diese Bewegung des Stators 102 erfolgt dadurch eine Variation des durch den Generator 101 erzeugten Stromes in Abhängigkeit von der notwendigen Anpresskraft der Betätigungseinrichtung 14.
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4 zeigt ein weiteres Beispiel einer Kupplungsanordnung 100. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird auf die Beschreibung zu 3, 2 und 1 verwiesen, so dass hier lediglich die Unterschiede zur Ausgestaltung nach 2 aufgezeigt werden. Hier wird das Magnetfeld des Stators 102 durch die Nutzung eines oder mehrerer Elektromagnete 41, 42 als Stator 102 ermöglicht. Das Statormagnetfeld wird über eine Strom- oder Spannungsvorgabe des externen Steuergerätes 18 in Abhängigkeit von der notwendigen Anpresskraft der Betätigungseinrichtung 14 eingestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Motor
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Getriebe
- 5
- Abtrieb
- 6
- Kurbelwelle
- 7
- Getriebeeingangswelle
- 8
- Statormagnet, Nordpol
- 9
- Statormagnet, Südpol
- 10
- Gegendruckplatte
- 11
- Reibscheibe
- 12
- Anpressplatte
- 13
- Federung
- 14
- Betätigungseinrichtung
- 15
- Lokales Steuergerät
- 16
- Spule
- 17
- Übertrager
- 18
- Externes Steuergerät
- 21
- Aktor
- 22
- Blende
- 41
- Elektromagnet
- 42
- Elektromagnet
- 100
- Kupplungsanordnung
- 101
- Generator
- 102
- Stator
- 103
- Rotor
- 104
- Welle
