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Die Erfindung betrifft einen Kupplungsaktor für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, d.h. eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit einer, ein Antriebsdrehteil und ein Abtriebsdrehteil aufweisenden, stufenlosen Getriebeeinrichtung sowie einer mit dem Abtriebsdrehteil bewegungsgekoppelten Wandlereinheit, die eine Drehbewegung des Abtriebsdrehteils in eine Schiebebewegung eines Kupplungsbetätigungselementes zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung umwandelt. Im Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Kupplung mit einem solchen Kupplungsaktor, der auch als Kupplungsbetätigungseinrichtung bezeichnet ist.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bereits bekannt, wobei bereits verschiedene Aktorprinzipien gezeigt sind, in denen eine Kupplungsbetätigung durchgeführt wird. Beispielsweise offenbart die
WO 2013/056906 A1 eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung von Aktuatoren. Dabei wird ein Absperrventil durch einen Elektromotor elektrisch betätigt, der in einer elektronischen Steuereinrichtung angeordnet ist. Das Absperrventil bildet zusammen mit dem Elektromotor den Aktuator aus.
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Bei diesen bekannten Ausführungen hat es sich jedoch herausgestellt, dass die dort verwendeten Aktoren zur Durchführung der Verstellbewegung der jeweiligen Kupplungsorgane oder Getriebeorgane häufig eine externe Energiequelle benötigen. Die Energie für die Betätigung der Kupplung wird meist vollständig elektromotorisch außerhalb der Kupplung erzeugt und über verschiedene Umwandlungsmechanismen in die Kupplung eingebracht. Dadurch ist es notwendig, die Energieformen mehrmals zu wechseln, was sich auch negativ auf den Wirkungsgrad des gesamten Antriebsstranges auswirkt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Kupplungsaktor zur Verfügung zu stellen, der ein integriertes Kupplungsmodul ausbildet, bei dem ein möglichst geringer Anteil der für seine Betätigung notwendigen Energie durch separate Organe außerhalb der Fahrzeugkupplung erzeugt werden soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Antriebsdrehteil zur drehfesten Verbindung mit einem druckplattenfesten Aufnahmebereich vorbereitet / ausgestaltet ist, sodass eine Bewegungsenergie zum Antrieb des Kupplungsbetätigungselementes von dem druckplattenfesten Aufnahmebereich (etwa unmittelbar bzw. über das Antriebsdrehteil) in die Getriebeeinrichtung einleitbar ist.
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Dadurch kann der Hauptteil der Betätigungsenergie, nämlich die Bewegungsenergie zum Antrieb des Kupplungsbetätigungselementes, besonders einfach unmittelbar vor Ort, d.h. in der Kupplung, durch Entnahme aus dem Antriebsstrang, abgezweigt und auf einem möglichst kurzen Übertragungsweg weitergeleitet werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Kupplung sowie des gesamten Antriebsstranges wesentlich verbessert.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Bezüglich der Getriebeeinrichtung ist es weiter vorteilhaft, wenn diese als ein CVT-Getriebe (CVT: Continuously Variable Transmission) ausgebildet ist, da dadurch die stufenlose Verstellbarkeit der Getriebeübersetzung der Getriebeeinrichtung besonders effektiv umgesetzt wird. Insbesondere ist die Getriebeeinrichtung aus Sicht eines Gehäuses einer Verbrennungskraftmaschine bzw. eines Getriebes des Kraftfahrzeuges bzw. aus Sicht eines Fahrers des Kraftfahrzeuges als ein CVT-Getriebe ausgebildet.
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In einer weitern Ausführung ist es auch zweckmäßig, wenn die Getriebeeinrichtung / das CVT-Getriebe als ein IVT-Getriebe (CVT: Infinitely Variable Transmission) ausgebildet ist, wodurch die Getriebeeinrichtung besonders effektiv arbeitet. Insbesondere ist die Getriebeeinrichtung aus Sicht der Kupplung / des Antriebsdrehteils als IVT-Getriebe ausgebildet, da das Abtriebsdrehteil aus Sicht der Kupplung, des Antriebsdrehteiles bzw. der Wandlereinheit stehen kann.
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In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, wenn die Getriebeeinrichtung als ein Neige-CVT-Getriebe ausgebildet ist, wobei eine Getriebeübersetzung der Getriebeeinrichtung in Abhängigkeit der Neigung einer Drehachse zumindest eines zwischen dem Antriebsdrehteil und dem Abtriebsdrehteil angeordneten Übertragungskörpers eingestellt ist / einstellbar ist. Durch ein solches Neige-CVT-Getriebe ist die Getriebeeinrichtung besonders kompakt ausgestaltet.
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Im Weiteren ist es besonders von Vorteil, wenn die Getriebeeinrichtung so ausgebildet ist, dass das Abtriebsdrehteil in zumindest einer Getriebestellung (relativ zur Kupplung / Wandlereinheit / zum Antriebsdrehteil, d.h. aus Sicht der Kupplung / Wandlereinheit / des Antriebsdrehteil) still steht, sodass das Kupplungsbetätigungselement in einer bestimmten axialen Verschiebeposition festgelegt ist. Die Verwendung eines IVT-Getriebes (IVT: Infinitely Variable Transmission) hat hierbei den Vorteil, dass das stufenlose Getriebe / die stufenlose Getriebeeinrichtung besonders effektiv in eine Getriebestellung bringbar ist, in der der Übersetzungswert quasi im „Unendlichen“ befindlich ist, sodass das Abtriebsdrehteil steht, während sich das Antriebsdrehteil weiter dreht.
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Im Weiteren ist es auch vorteilhaft, wenn ein (vorzugsweise elektrisch betätigter) Stellmotor (vorzugsweise ein Linearmotor) vorhanden ist, der eine Verstellung einer Getriebeübersetzung der Getriebeeinrichtung initiiert. Dadurch ist die Getriebeeinrichtung besonders präzise umschaltbar.
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Ist der Stellmotor mit einem verschiebbar gelagerten Variator / Stellglied verbunden, der / das relativ zu dem Kupplungsbetätigungselement mittels einer Gegendruckfeder axial / in axialer Richtung vorgespannt ist, ist auch eine Rückführung des Kupplungsbetätigungselementes im unbetätigten Zustand des Kupplungsaktors umgesetzt. Dadurch ist der Kupplungsaktor weiter vereinfacht ausgebildet.
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Zweckmäßig ist es auch, wenn die Wandlereinheit als ein Spindeltrieb ausgebildet ist, da dann die Wandlung einer Drehbewegung in eine axiale Verschiebebewegung zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung besonders platzsparend stattfindet.
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Im Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Kupplung, vorzugsweise eine Reibungskupplung oder eine Klauenkupplung, umfassend den Kupplungsaktor nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei das Antriebsdrehteil der Getriebeeinrichtung dann unmittelbar oder mittelbar drehfest mit einer Druckplatte verbunden ist und das Kupplungsbetätigungselement ) in seiner Verschieberichtung mit einem Kupplungselement zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung zusammenwirkt.
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Druckplatte und Kupplungselement sind dabei vorzugsweise auf übliche Weise in axialer Richtung der Kupplung relativ zueinander verschiebbar. Das Kupplungselement ist bei einer Ausgestaltung der Kupplung als Reibungskupplung eine Anpressplatte, die eine in axialer Richtung zwischen ihr und der Druckplatte angeordnete Kupplungsscheibe in einer ersten Relativstellung im eingekuppelten Zustand drehfest verbindet und in einer zweiten Relativstellung in einem ausgekuppelten Zustand drehmomentübertragungslos zu der Kupplungsscheibe und der Druckplatte angeordnet ist. Bei einer Ausgestaltung der Kupplung als Klauenkupplung, ist das Kupplungselement auch unmittelbar ein Abtriebselement der Kupplung und mit einer Getriebeeingangswelle drehfest verbunden. Dadurch ist der Kupplungsaktor stets auf besonders geschickte Weise in einer Kupplung integriert.
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In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn die Getriebeeinrichtung in radialer Richtung (in Bezug auf eine Drehachse der Kupplung betrachtet) innerhalb eines drehfest mit der Druckplatte verbundenen Kupplungsgehäuses angeordnet ist. Dadurch ist der Kupplungsaktor besonders kompakt ausgebildet sowie in der Reibungskupplung integriert.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kupplung als eine normal geöffnete Kupplung, alternativ jedoch auch als eine normal geschlossene Kupplung, ausgebildet ist. Dann ist der Kupplungsaktor besonders effizient arbeitend.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein Neige-CVT als Aktorantrieb für einen Kupplungsaktor zur Nutzung der Rotationsenergie der Kupplung vorhanden. Ein Variator ist vorzugsweise gehäusefest zu einem Getriebe / Getriebegehäuse angeordnet / befestigt. Der Eingang ist mit der Kupplungsglocke verbunden, der Ausgang mit der Kupplung unter Zwischenschaltung eines Getriebes (der Wandlereinheit), welches bevorzugt als ein Spindelgetriebe / Spindeltrieb ausgebildet ist. Folglich ist ein integriertes Kupplungsmodul entwickelt, bei dem nur eine Steuerenergie aktorisch erzeugt werden muss und der Aktor (Stellmotor) nicht in der Kupplung sitzt. Insbesondere wird ein IVT-Getriebe genutzt, d.h. ein unendlich verstellbares Getriebe, mit Wirkverbindungen zur Kupplung und zum Gehäuse, um in der Kupplung eine Rotation zu erzeugen, die zum Betätigen der Kupplung genutzt wird. Eine Wirkverbindung zwischen dem Variator des CVT / IVT und der Kupplung bewirkt eine gute Regelbarkeit. Der Aktor / der Stellmotor sitzt bevorzugt im Stehenden, d.h. ist bevorzugt mit einem stehenden Bauteil, etwa einem getriebe- oder einem verbrennungskraftmaschinengehäusefesten Bauteil verbunden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Figuren näher beschrieben, in welchen Figuren auch verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert sind.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer Kupplung samt einem erfindungsgemäßen Kupplungsaktor nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Getriebeeinrichtung sowie die Wandlereinheit schematisch dargestellt sind, und
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2 eine schematische Darstellung der Kupplung nach 1, wobei nun der nähere Aufbau der Getriebeeinrichtung sowie der Wandlereinheit zu erkennen sind.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Kupplungsaktor 1 eingesetzt in einer erfindungsgemäßen Kupplung 2 schematisch dargestellt. Der Kupplungsaktor 1 dient dabei unmittelbar zur Betätigung der Kupplung 2, weshalb der Kupplungsaktor 1, wie nachfolgend näher erläutert, unmittelbar in der Kupplung 2 integriert ist und mit einer Getriebeeinrichtung 6 sowie einer Wandlereinheit 7 ausgestattet ist.
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Die Kupplung 2 ist auf übliche Weise Bestandteil eines Antriebsstranges 3 eines Kraftfahrzeuges, weshalb der Antriebsstrang 3 auch als Kraftfahrzeugantriebsstrang 3 bezeichnet ist. Die Kupplung 2 ist in einem Drehmomentenfluss / einem Kraftfluss zwischen einer Ausgangswelle 20 einer Verbrennungskraftmaschine 21, etwa eines Otto- oder Dieselmotors, sowie einer Getriebeeingangswelle 22 eines Getriebes 23 als trennbares Drehmomenten-Übertragungsmodul eingesetzt. Das Getriebe 23 ist ebenfalls auf übliche Weise mittels weiterer Wellen, etwa Achswellen mit Rädern 24, von denen hier ein einzelnes Rad 24 schematisch dargestellt ist, drehverbunden. Wie auch in der 1 zu erkennen ist, ist die Kupplung 2 als eine Trennkupplung in Form einer Reibungskupplung / Reibkupplung ausgebildet. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Kupplung 2 nicht als reibkraftschlüssig wirkende Kupplung, sondern als eine Formschlusskupplung, etwa eine Klauenkupplung, auszubilden. Die Kupplung 2 weist eine Druckplatte 17, die im Betrieb drehfest mit der Ausgangswelle 20 verbunden ist, sowie ein relativ zu dieser Druckplatte 17 in axialer Richtung einer Drehachse der Kupplung 2 / der Getriebeeingangswelle 22 verschiebbar angeordnetes, als Anpressplatte 18 ausgeführtes Kupplungselement 18 auf. Die Anpressplatte 18 ist mit der Druckplatte 17 und somit indirekt auch mit der Ausgangswelle 20 drehfest verbunden, jedoch axial relativ zu der Druckplatte 17 verschiebbar. In einem axialen Zwischenraum zwischen der Anpressplatte 18 und der Druckplatte 17 ist eine Kupplungsscheibe 25 mit ihren Reibbelägen angeordnet, sodass diese Kupplungsscheibe 25 in einer eingekuppelten Stellung der Kupplung 2, bei einem Aufeinanderzudrücken der Anpressplatte 18 und der Druckplatte 17 drehfest mit der Anpressplatte 18 und der Druckplatte 17 verbunden ist. In einer ausgekuppelten Stellung der Kupplung 2 ist die Kupplungsscheibe 25 dann außer drehfesten Kontakt zu der Druckplatte 17 sowie der Anpressplatte 18 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 25 ist dabei auf übliche Weise drehfest mit der Getriebeeingangswelle 22 verbunden.
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Zur Betätigung der Kupplung 2 ist auf erfindungsgemäße Art ein Kupplungsaktor 1 in der Kupplung 2 zumindest abschnittsweise integriert. Der Kupplungsaktor 1 ist insbesondere mit einer Getriebeeinrichtung 6, die als ein stufenloses Getriebe / als eine stufenlose Getriebeeinrichtung 6 ausgebildet ist, ausgestattet. Die Getriebeeinrichtung 6 weist ein Antriebsdrehteil 4 und ein Abtriebsdrehteil 5 auf. Die nähere Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung 6 ist in 2 veranschaulicht. Prinzipiell ist jedoch auch bereits in 1 zu erkennen, dass die Getriebeeinrichtung 6 eine Getriebeübersetzung (mit dem Buchstaben „i“ gekennzeichnet) aufweist, die stufenlos einstellbar ist.
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Das Antriebsdrehteil 4 ist derart ausgestaltet und zur drehfesten Verbindung mit einem druckplattenfesten Aufnahmebereich 9 vorbereitet, dass eine Bewegungsenergie zum Antrieb eines Kupplungsbetätigungselementes 8 von dem druckplattenfesten Aufnahmebereich 9 unmittelbar in die Getriebeeinrichtung 6 eingeleitet wird. Das Abtriebsdrehteil 5 wirkt zudem mit einer Wandlereinheit 7 zusammen. Das Abtriebsdrehteil 5 ist mit der Wandlereinheit 7 bewegungsgekoppelt, sodass mittels der Wandlereinheit 7 eine Drehbewegung des Abtriebsdrehteils 5 in eine Schiebebewegung eines Kupplungsbetätigungselementes 8 zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung 2 umgewandelt wird.
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Auch der prinzipielle Aufbau die Wandlereinheit 7 ist in 2 zu erkennen, wobei diese wiederum eine Übersetzung aufweist, die mit dem Buchstaben „i“ in 1 angedeutet ist. Wie ebenfalls in 1 bereits ersichtlich, ist neben der Getriebeeinrichtung 6 sowie der Wandlereinheit 7 in dem Kupplungsaktor / der Kupplungsaktorik auch ein Stellmotor 13, etwa in Form eines Linearmotors / Magnetgebers, ausgebildet. Dieser Stellmotor 13 greift direkt oder indirekt / mittelbar oder unmittelbar an einem Stellglied / Variator 14 an, der zur Verstellung der Getriebeübersetzung der Getriebeeinrichtung 6 dient. Eine Gegendruckfeder 15 dient zur Rückführung des entsprechenden Verschiebeteils des Stellmotors 13 in eine Einfahrrichtung. Der Stellmotor 13 als ein Bestandteil des Kupplungsaktors 1 ist gehäusefest, nämlich verbrennungskraftmaschinen- oder getriebegehäusefest, angeordnet / verbunden.
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In 2 sind weitere Details der Getriebeeinrichtung 6 erkennbar. Dabei ist ersichtlich, dass die Getriebeeinrichtung radial innerhalb eines Kupplungsgehäuses 19 angeordnet ist, das drehfest im Betriebszustand mit der Druckplatte 17 verbunden ist. An diesem Kupplungsgehäuse 19 ist ein druckplattenfester Aufnahmebereich 9 ausgebildet, mit dem das Antriebsdrehteil 4 drehfest verbunden ist. Da die Getriebeeinrichtung 6 in Form eines stufenlosen Getriebes, nämlich aus Sicht eines getriebegehäusefesten bzw. verbrennungskraftmaschinengehäusefesten Abschnitt 34 als ein CVT-Getriebe 10, ausgestaltet. Das Antriebsdrehteil 4 ist mit dem Abtriebsdrehteil 5 über mehrere entlang eines Umfangs / in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Übertragungskörper 12 in Form von Kugeln / Kugelelementen miteinander beweglich gekoppelt. Das CVT-Getriebe 10 ist dabei weiter derart ausgebildet, dass es im Betrieb der Kupplung 2, aus Sicht der Kupplung 2, d.h. aus Sicht des Antriebsdrehteiles 4 / der Druckplatte 17 als ein IVT-Getriebe bezeichnet werden kann / als IVT-Getriebe ausgebildet ist.
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Da das CVT-Getriebe 10 weiter als ein Neige-CVT-Getriebe 11 ausgebildet ist, ist eine Drehachse der Übertragungskörper 12 mittels eines die Übertragungskörper 12 aufnehmenden Käfig 26 festgelegt sowie einstellbar. Der Käfig 26 weist weiterhin Lagerbolzen 27 auf, auf denen die Übertragungskörper 12 drehbar gelagert sind, sodass je ein Lagerbolzen 27 jeweils die Drehachse der Übertragungskörper 12 direkt ausbildet. Die Übertragungskörper 12 sind radial nach innen über einen Abstützkörper 28, bspw. eine Radiallagerung, abgestützt sowie drehbar gelagert. Insbesondere sind die Übertragungskörper 12 dabei drehbar um ihre Lagerbolzen 27 gelagert. Der Käfig 26 ist mittels eines ringförmig ausgebildeten Variators 14, der auch als Stellglied bezeichnet ist, in seiner Neigung einstellbar. Der Variator 14 weist Führungen für den Käfig 26 auf. Die Führungen sind als in radialer Richtung verlaufende längliche Aussparungen 36 ausgebildet, in welche Aussparungen 36 der Käfig 26 mit Lagerabschnitten 29 eingreift.
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Die Getriebeübersetzung der Getriebeeinrichtung 6 ist dadurch vorgegeben, an welchem Bereich der Außenfläche 30 der kugelförmigen Übertragungskörper 12 das Antriebsdrehteil 4 und das Abtriebsdrehteil 5 relativ zueinander angeordnet sind. Die beiden Drehteile 4 und 5 sind derart auf die Außenfläche 30 der jeweiligen Kugel angedrückt, sodass sie mit den Übertragungskörpern 12 unter Reibkraftschluss mit dem jeweiligen Bereich der Außenfläche 30 drehfest verbunden sind. In der in 2 dargestellten Stellung / Getriebestellung liegt das Abtriebsdrehteil 5 mit seiner Kontaktfläche 31 näher an einem Bereich der Drehachse an der Außenfläche 30 an als das Antriebsdrehteil 4 mit seiner Kontaktfläche 32. Durch die Anordnung Drehteile 4 und 5 an unterschiedlichen Bereichen der Außenfläche 30, mit unterschiedlichen Abständen zu der Drehachse, wobei die Kontaktfläche 32 des Antriebsdrehteils 4 in 2 weiter von der Drehachse entfernt ist als die Kontaktfläche 31 des Abtriebsdrehteils 5, ist die Getriebeübersetzung vorgegeben.
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Folglich wird die Getriebeübersetzung der Getriebeeinrichtung 6 geändert, indem die Neigung der Drehachse, d.h. des Käfig 26 geändert wird, was wiederum dadurch erfolgt, dass der den Käfig 26 führende Variator 14 in seiner axialen Stellung verschoben wird.
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Durch sie Ausbildung der Getriebeeinrichtung 6 als CVT-Getriebe 10 / IVT-Getriebe, ist es möglich, das Antriebsdrehteil 4 relativ zu dem Abtriebsdrehteil 5 derart zu positionieren, dass das Abtriebsdrehteil 5 bei Anlage mit seiner Kontaktfläche 31 im Bereich der Drehachse / drehachsennah aus Sicht des Antriebsdrehteils 4 still steht, während sich das Antriebsdrehteil 4 weiterhin dreht. Soll die Kupplung 2 zwischen ihrer eingekuppelten / geschlossenen Stellung und einer ausgekuppelten / geöffneten Stellung verbracht werden, wird die Drehachse in Form der Lagerbolzen wieder so verkippt, dass sich auch das Abtriebsdrehteil 5 mit seiner gewünschten Drehzahl dreht. Dadurch ist eine besonders geschickte Ausbildung der Getriebeeinrichtung 6 umgesetzt, wobei ein Teil der Betätigungsenergie, nämlich die Bewegungsenergie zum Bewegen des Kupplungsbetätigungselementes 8 ausschließlich aus dem Antriebsstrang, nämlich aus der Drehenergie der Ausgangswelle 20 mittels der Druckplatte 17 sowie dem Kupplungsgehäuse 19 entnommen wird.
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Mit dem Abtriebsdrehteil 5 ist dann wiederum die Wandlereinheit 7 in Form eines Spindeltriebes 16 verbunden / bewegungsgekoppelt, die in ihrer Übersetzung festgelegt ist. Der Spindeltrieb 16 ist auf übliche Weise ausgebildet und dient zur Umwandlung der Drehbewegung des Abtriebsdrehteils 5 in eine Verschiebebewegung eines verschiebbar gelagerten Kupplungsbetätigungselementes 8. Das Kupplungsbetätigungselement 8 ist weiter mit einem Verschiebeelement, etwa einer Tellerfeder oder einem Betätigungstopf zum Verschieben der Anpressplatte 18 gekoppelt / bewegungsgekoppelt. Der Spindeltrieb 16 ist hier in 2 schematisch dargestellt, wobei ein Innengewinde des Spindeltriebes 16 an dem Abtriebsdrehteil 5 eingebracht ist und ein mit dem Innengewinde in Eingriff befindliches Außengewinde des Spindeltriebes 16 an dem Kupplungsbetätigungselement 8 eingebracht ist. Da das Kupplungsbetätigungselement 8 wiederum in axialer Richtung verschiebbar geführt ist, wird das Kupplungsbetätigungselement 8 ausschließlich in axialer Richtung zum Aus- bzw. Einrücken der Kupplung 2 bewegt.
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Das Kupplungsbetätigungselement 8 ist hierbei mittels der Gegendruckfeder 5 gegenüber dem Variator 14 in axialer Richtung der Kupplung 2 federelastisch vorgespannt. Zwischen dem Variator 14 und dem Kupplungsbetätigungselement 8 ist hier ein weiteres Lager 33 ausgebildet, um den Variator 14 von dem Kupplungsbetätigungselement 8 drehbar zu entkoppeln.
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Die Stellung des Variators 14 ist mittels des Stellmotors 13 des Kupplungsaktors 1 veränderbar. Der Stellmotor 13 verschiebt den Variator 14 in Abhängigkeit eines Steuersignals in axialer Richtung relativ zu dem getriebefesten, nämlich getriebegehäusefesten bzw. verbrennungskraftmaschinengehäusefesten Abschnitt 34. Der Stellmotor 13 ist mit seinem Gehäuse mit diesem Abschnitt 34 eines Getriebegehäuses befestigt. Auch der Variator 14 sowie der Käfig 26 sind in dieser Ausführung fest / drehfest mit dem Abschnitt 34 verbunden. In dem Neige-CVT-Getriebe 11, das auch als Neige-Kugel-Ausführung bezeichnet ist, laufen die Übertragungskörper 12 in Form der Kugeln folglich bei drehender Kupplung 2 / Druckplatte 17 nicht um, sondern drehen sich in ihrer Umfangsposition um ihre eigene Achse. Die stehende Referenz wird also von der Halterung der Kugeln, d.h. dem Käfig 26 bzw. einer den Käfig in Umfangsrichtung relativ zu dem Abschnitt 34 festhaltenden Halterung übernommen. Auch der Variator 14 ist rotatorisch still (abgesehen von dem als Laufbahn ausgebildeten Abstützkörper 28 in der Mitte). Das ist für die Aktorik besonders von Vorteil.
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Bei einer Betätigung des Stellmotors 13, wird ein Antriebselement 35 des Stellmotors 13, das mit dem Variator 14 verschieblich verbunden ist, verschoben. Das Antriebselement 35 wird samt dem Variator 14 entweder in einer ersten axialen Verschieberichtung, nämlich in einer Ausfahrrichtung des Antriebselementes 35, in eine der Kupplung 2 zugewandten Richtung verschoben, oder in einer Einfahrrichtung in einer zweiten, der ersten axialen Verschieberichtung entgegengesetzten, axialen Verschieberichtung / einer Einfahrrichtung / in einer Richtung von der Kupplung 2 weg verschoben. Der Stellmotor 13 dient ausschließlich dem Verstellen des Variators 14 zum Aufbringen einer Stellbewegung / Stellenergie und nicht zum Aufbringen einer Bewegungsenergie für das Bewegen des Kupplungsbetätigungselementes 8. Dadurch kann der Stellmotor 13 als besonders sparsamer Aktor / Hilfsaktor ausgebildet werden.
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Während die Getriebeeinrichtung 6 samt den Übertragungskörpern 12, dem Käfig 26 und dem Variator 14 und die Wandlereinheit 7 radial sowie axial innerhalb des Kupplungsgehäuses 19 angeordnet sind, ist der Stellmotor 13 axial benachbart zu dem Kupplungsgehäuse 19 / außerhalb des Kupplungsgehäuses 19 angeordnet.
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Die Kupplung 2 ist als eine normal geöffnete Kupplung ausgebildet und ist selbst öffnend.
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In anderen Worten ausgedrückt, zeigt 1 zeigt das Betätigungsprinzip an einem vereinfachten Antriebsstrang 3. Die Betätigungsenergie der Kupplung 2 wird über das Antriebsübersetzung genannte verstellbare Getriebe 6 gewonnen. Diese Übersetzung ist in Wirkverbindung zwischen einem stehenden Eingang (Gehäuse, Kupplungsglocke / Getriebegehäuse) und einem drehenden Eingang (Kupplung / Kupplungsgehäuse) geschaltet. Die Übersetzung ist so einstellbar, dass in der Neutralposition die Ausgangsdrehzahl gleich der Kupplungsdrehzahl ist und je nach Schaltstellung kleiner oder größer als die Kupplungsdrehzahl eingestellt werden kann. Dadurch dreht sich der Ausgang aus Sicht der Kupplung 2 je nach Einstellung des Getriebes 6 nicht, vorwärts oder rückwärts. Aus Sicht der Kupplung 2 ist die Antriebsübersetzung somit ein IVT, aus Sicht der Kupplungsglocke ein CVT. In einer zweiten Übersetzungsstufe wird diese Ausgangsbewegung in eine translatorische Bewegung zum Betätigen der Kupplung 2 umgewandelt. Die Übersetzung des verstellbaren Getriebes 6 wird über einen Aktor (Stellmotor 13) eingestellt. Idealerweise ist die Verstellung dabei an einem zum Gehäuse stehenden Übersetzungselement möglich und der Aktor 13 nicht mitdrehend.
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Bevorzugt kann eine Rückkopplung der Kupplungsposition an die Verstellung erfolgen. Diese bewirkt bei einer Ausführung mit Feder 15, dass sich die Variatorstellung aus einem Kräftegleichgewicht zwischen Rückkopplungsfeder 15 und Aktor 13 ergibt. So kann über die Kraft am Aktor 13 ein Weg mechanisch eingeregelt werden. In der Figur ist die Rückkopplung bei betätigter Kupplung 2 auf Zug belastet, da die Kupplung 2 normal offen ist und selbstöffnend sein soll. Je nach Kupplungstyp und Funktionssicherheitslogik kann die Feder 15 auch auf Druck belastet sein. Ebenso muss die Rückkopplung nicht zwingend als eine unübersetzte Feder 15 ausgeführt sein. Eine Übersetzung/Umlenkung kann dazu dienen, die Rückkopplung der Kupplung 2 an die Einstellung der Antriebsübersetzung bedarfsgerecht einzustellen. Vorteilhaft ist dabei, wenn der Aktor 13 als Kraftaktor ausgeführt ist (z.B. Magnetgeber) oder ein Wegaktor mit einer Feder kombiniert wird. Alternativ – insbesondere bei Verwendung einer Wegmessung an der Kupplung selbst – kann auch ein Wegaktor verwendet werden.
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Die 2 zeigt eine Umsetzung des Prinzips mit Neige-Kugel-Getriebe (Neige-CVT-Getriebe 11). Der Käfig 26 bildet dabei zusammen mit dem Variator 14 die stehende Referenz. Am Variator 14 ist der Aktor 13 und optional die Rückkopplung angebracht. Die Rückkopplung ist idealerweise spielfrei auf Zug und Druck belastbar. In der gezeigten Anordnung ziehen Aktor 13 und Rückkopplung in entgegengesetzter Richtung am Variator 14. In der gezeigten Stellung wird die Kupplung 2 als normal offene Kupplung weiter in Richtung offen gefahren. Sobald die Kupplung 2 in einer Neutralstellung angekommen ist, wird die Feder 15 den Variator 14 nicht mehr auslenken.
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Die Übersetzung von der Kupplung 2 zum Abtrieb erfolgt über den veränderlichen Auflageradius auf der neigenden Kugel 12. Der Abtrieb kann direkt auf einen Spindeltrieb 16 gehen. So kann die Betätigungskraft der Kupplung 2 auch als bedarfsabhängige Anpresskraft für das Neige-Kugel-Getriebe 11 wirken. Alternativ kann die Betätigungskraft der Kupplung 2 sich auch woanders am Gehäuse abstützen und die Kugeln 12 über eine feste Feder oder über einen Momentenfühler abgestützt sein. Zum Abstützen der Kugeln 12 ist auf dem Variator 14 eine gelagerte Gegenlaufbahn (Abstützkörper 28) angebracht. Diese ist optional und kann entfallen, wenn die Kugeln 12 über den Käfig 26 ausreichend gestützt werden können. Der Spindeltrieb 16 kann beliebig ausgeführt sein als Kugelgewindetrieb, als Planetenwälzgetriebe, als Federband wie bei einem elektrischen Zentralausrücker, als Spindelmutter, usw.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsaktor
- 2
- Kupplung
- 3
- Antriebsstrang / Kraftfahrzeugantriebsstrang
- 4
- Antriebsdrehteil
- 5
- Abtriebsdrehteil
- 6
- Getriebeeinrichtung
- 7
- Wandlereinheit
- 8
- Kupplungsbetätigungselement
- 9
- Aufnahmebereich
- 10
- CVT-Getriebe
- 11
- Neige-CVT-Getriebe
- 12
- Übertragungskörper
- 13
- Stellmotor
- 14
- Variator
- 15
- Gegendruckfeder
- 16
- Spindeltrieb
- 17
- Druckplatte
- 18
- Kupplungselement / Anpressplatte
- 19
- Kupplungsgehäuse
- 20
- Ausgangswelle
- 21
- Verbrennungskraftmaschine
- 22
- Getriebeeingangswelle
- 23
- Getriebe
- 24
- Rad
- 25
- Kupplungsscheibe
- 26
- Käfig
- 27
- Lagerbolzen
- 28
- Abstützkörper
- 29
- Lagerabschnitt
- 30
- Außenfläche
- 31
- Kontaktfläche des Abtriebsdrehteils
- 32
- Kontaktfläche des Antriebsdrehteils
- 33
- Lager
- 34
- Abschnitt
- 35
- Antriebselement
- 36
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/056906 A1 [0002]
- DE 102009015151 A1 [0003]
- EP 2417373 B1 [0003]
- WO 2008/046737 A1 [0003]
