DE102015214976A1 - Hydrostatischer Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung - Google Patents

Hydrostatischer Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung Download PDF

Info

Publication number
DE102015214976A1
DE102015214976A1 DE102015214976.5A DE102015214976A DE102015214976A1 DE 102015214976 A1 DE102015214976 A1 DE 102015214976A1 DE 102015214976 A DE102015214976 A DE 102015214976A DE 102015214976 A1 DE102015214976 A1 DE 102015214976A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
spindle
piston
clutch actuator
drive
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015214976.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Eduard Müller
Matthias Ehrlich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102015214976.5A priority Critical patent/DE102015214976A1/de
Priority to DE112016003582.9T priority patent/DE112016003582A5/de
Priority to PCT/DE2016/200360 priority patent/WO2017020909A1/de
Publication of DE102015214976A1 publication Critical patent/DE102015214976A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D29/00Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation
    • F16D29/005Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation with a fluid pressure piston driven by an electric motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/06Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D2025/081Hydraulic devices that initiate movement of pistons in slave cylinders for actuating clutches, i.e. master cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D25/082Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members co-inciding with the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10System to be controlled
    • F16D2500/102Actuator
    • F16D2500/1021Electrical type
    • F16D2500/1023Electric motor
    • F16D2500/1025Electric motor with threaded transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung, wobei der hydrostatische Kupplungsaktor zumindest die folgenden Komponenten aufweist: – einen Druckzylinder mit einem veränderbaren Aufnahmevolumen für eine hydraulische Flüssigkeit; Druckzylinder translatorisch bewegbar ist; – eine rotierbare und translatorisch fixierte Antriebsspindel zum translatorischen Bewegen des Druckkolbens; – einen Elektromotor zum Rotieren der Antriebsspindel; – eine translatorisch bewegbare und verdrehgesicherte Spindelhülse, welche von der Antriebsspindel antreibbar ist und axial relativ zu dem Druckkolben fixiert ist. Der hydrostatische Kupplungsaktor kennzeichnet sich dabei vor allem dadurch, dass der Druckkolben als Vollkolben von der Spindelhülse selbst gebildet ist. Mit dem hier vorgeschlagenen hydrostatischen Kupplungsaktor ist der Bauraum erheblich verringerbar, wobei zugleich die Herstellung kostengünstiger gestaltbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Kupplungsaktor zum Betätigen einer Reibkupplung, eine Reibkupplung und einen Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene hydrostatische Kupplungsaktoren zum hydraulischen Betätigen einer Reibkupplung bekannt und hierfür den Geberzylinder des hydraulischen Betätigungssystems umfassen. Bei einem hydrostatischen Kupplungsaktor ist in der Regel ein Druckzylinder (Geberzylinder) zur Aufnahme einer hydraulischen Flüssigkeit vorgesehen, wobei das Aufnahmevolumen mittels eines Druckkolbens (Geberkolben) veränderbar ist. Der Druckkolben wird in dem Druckzylinder translatorisch bewegt, sodass das Aufnahmevolumen des Druckzylinders verändert wird. Zum Steuern der Volumenänderung wird bevorzugt ein rotatorischer elektrischer Antrieb verwendet und die rotatorische Bewegung mittels eines Spindeltriebs in eine translatorische Bewegung des Druckkolbens übersetzt. Beispielsweise ist aus der WO 2011/050 766 A1 ein hydrostatischer Kupplungsaktor bekannt, bei welchem in einem Druckzylinder ein Druckkolben angeordnet ist, welcher mit einer Antriebsspindel translatorisch fixiert ist, wobei der rotatorische Antrieb mittels eines Planeten-Wälz-Getriebes (PWG) diese Rotation in eine translatorische Bewegung der Antriebsspindel und damit des Druckkolbens übersetzt wird. Ein Nachteil dieser Ausführungsform ist die auskragenden Ausführung der zudem translatorisch bewegten Antriebsspindel. Dieser Nachteil ist beispielsweise durch einen hydrostatischen Kupplungsaktor gemäß der WO 2011/050 767 A1 gelöst, indem die Antriebsspindel translatorisch fixiert ist und (direkt) von einem elektrischen Antrieb rotatorisch angetrieben wird. Hierbei wird der Druckkolben, ebenfalls mittels eines Planeten-Wälz-Getriebes, von der Antriebsspindel und relativ zur Antriebsspindel translatorisch bewegt. Hierbei ist der Druckkolben als Ringkolben ausgeführt, welcher radial innenseitig abgestützt ist und somit das Planeten-Wälz-Getriebe von möglichen Querkräften entlastet. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass der radiale Gesamtaufbau sehr groß ist.
  • Planeten-Wälz-Getriebe sind beispielsweise aus der EP 0 320 621 A1 bekannt. Besonders bevorzugt wird ein steigungstreues beziehungsweise synchronisiertes Planeten-Wälz-Getriebe (S-PWG) eingesetzt, wobei die Antriebsspindel ein Antriebsgewinde und die Planeten-Wälzkörper ein korrespondierendes Antriebsgewinde aufweisen und eine, bevorzugt steigungsfreie, Bewegungsübertragung auf eine Spindelhülse (die Spindelmutter) ausführen. Also wird bei der steigungsfreien Bewegungsübertragung zwischen den Planeten-Wälzkörpern und der Spindelhülse eine Übersetzung derart eingerichtet, dass die Spindelhülse eine Gesamtsteigung gleich der Gewindesteigung der Antriebsspindel ausführt.
  • Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung der Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Kupplungsaktor zum Betätigen einer Reibkupplung, wobei der hydrostatische Kupplungsaktor zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • – einen Druckzylinder mit einem veränderbaren Aufnahmevolumen für eine hydraulische Flüssigkeit;
    • – einen Druckkolben, welcher zum Verändern des Aufnahmevolumens in dem Druckzylinder translatorisch bewegbar ist;
    • – eine rotierbare und translatorisch fixierte Antriebsspindel zum translatorischen Bewegen des Druckkolbens;
    • – einen Elektromotor zum Rotieren der Antriebsspindel;
    • – eine translatorisch bewegbare und verdrehgesicherte Spindelhülse, welche von der Antriebsspindel antreibbar ist und axial relativ zu dem Druckkolben fixiert ist. Der hydrostatische Kupplungsaktor kennzeichnet sich dabei vor allem dadurch, dass der Druckkolben als Vollkolben von der Spindelhülse selbst gebildet ist
  • Der hydrostatische Kupplungsaktor ist insbesondere zum präzisen und schnellen hydraulischen Betätigen einer Reibkupplung eingerichtet. Hierzu ist ein Elektromotor vorgesehen mit welchem die Antriebsspindel rotierbar ist. Hierzu ist hier die Antriebsspindel mit dem Rotor des Elektromotors rotationsfest verbunden. Die Antriebsspindel ist darüber hinaus translatorisch, also axial in Richtung der Erstreckung der Antriebsspindel und in Bewegungsrichtung des Druckkolbens, fixiert. Die Spindelhülse ist im Gegensatz zur Antriebsspindel translatorisch bewegbar und verdrehgesichert, bevorzugt rotatorisch relativ zum Stator des Elektromotors (technisch spielfrei) fixiert. Die Spindelhülse umfasst eine Spindelmutter mit einem zum Antriebsgewinde der Antriebsspindel korrespondierenden Gewinde auf, sodass die rotatorische Bewegung der Antriebsspindel in eine translatorische Bewegung der Spindelhülse übersetzt wird. Das heißt, bei einer (einzigen) vollen Umdrehung der Antriebsspindel wird die Spindelhülse (bevorzugt genau) um den Betrag der Gewindesteigung translatorisch bewegt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Spindelmutter der Spindelhülse ein übersetzendes oder untersetzendes Getriebe, sodass das Getriebe selbst bei einer vollen Umdrehung der Antriebsspindel um den Betrag der Gewindesteigung der Antriebsspindel translatorisch bewegt wird, aber die Spindelhülse davon unterschiedlich abhängig vom Übersetzungsverhältnis mehr oder weniger translatorisch bewegt wird. Der Druckzylinder bildet ein Zylindervolumen aus und weist einseitig eine Kolbenöffnung auf, in welche der Druckkolben einführbar ist. Der Druckkolben ist in dem Druckzylinder translatorisch bewegbar und die Kolbenöffnung ist von dem Druckkolben zumindest im Druckbetrieb gegenüber einer angrenzenden Umgebung abgedichtet. Weiterhin weist der Druckzylinder eine Leitungsöffnung auf, durch welche eine hydraulische Flüssigkeit hinausströmen und hineinströmen kann und damit in einem hydraulischen Betätigungssystems den Nehmerkolben im Nehmerzylinder betätigbar ist.
  • Die Spindelhülse bildet hierbei, bevorzugt einstückig, zugleich den Druckkolben, sodass durch die translatorische Bewegung der Spindelmutter das Aufnahmevolumen im Druckzylinder entsprechend der translatorischen Bewegung der Spindelhülse veränderbar ist. Hierbei ist der Druckkolben als Vollkolben, also nicht als Ringkolben, ausgeführt, sodass der Druckkolben mit einer Vollkreisfläche in einen vollkreisflächigen Druckzylinder eintauchbar ist. Die Vollkreisfläche weist unter Umständen eine axiale Ausdehnung, zum Beispiel eine Abstufung, auf. Die Spindelhülse ist also endseitig, also auf der dem Elektromotor abgewandten Seite, geschlossen ausgeführt, und bildet bevorzugt eine Topfform, wobei der Topfboden die Druckfläche des Druckkolbens bildet.
  • Der Druckzylinder ist hierbei in axialer Erstreckung vom Elektromotor aus betrachtet hinter der Antriebsspindel angeordnet. Die maximalen radialen Abmaße des Druckzylinders entsprechen hierbei den radialen Abmaßen zumindest eines Hubabschnitts der Spindelhülse, sodass der Hubabschnitt der Spindelhülse während einer Hubbewegung in den Druckzylinder einführbar ist. Bevorzugt sind die Abmaße des Druckzylinders und der Spindelhülse derart korrespondierend ausgebildet, dass eine radiale Abstützung der Spindelhülse in dem Druckzylinder möglich ist, bevorzugt im Betrieb mit einem dazwischen angeordneten Schmierfilm. Der Druckzylinder ist dabei derart angeordnet, dass das Aufnahmevolumen des Druckzylinders am kleinsten ist, wenn sich die Spindelhülse an einer Position am weitesten weg vom Elektromotor befindet, und das Aufnahmevolumen des Druckzylinders am größten ist, wenn sich die Spindelhülse an einer Position am nächsten beim Elektromotor befindet.
  • Der Ringkolben bietet einen Aufbau, in welchem ein geschlossener Kraftflusskreis gebildet ist, welcher nicht über die Verschraubung des Druckzylinders am Motorgehäuse geleitet wird. Es wurde aber diesseits überraschend festgestellt, dass beim Druckbetrieb (Einrückvorgang) die Kräfte im Druckzylinder auf die Verschraubung leitbar sind, ohne dass ein Lösen der Verschraubung oder eine Beeinträchtigung der Dichtwirkung zu befürchten sind. Weiterhin wurde bisher wegen der größeren Dichtungssicherheit vermieden, (Form-) Dichtungen mitbewegt anzuordnen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrostatischen Kupplungsaktors weist die Spindelhülse ein Planeten-Wälz-Getriebe zum steigungstreuen Übertragen der rotatorischen Bewegung der Antriebsspindel in die translatorische Bewegung des Druckkolbens auf.
  • Mittels der Verwendung eines Planeten-Wälz-Getriebes (PWG), bevorzugt eines sogenannten S-PWG, zum Übersetzen der rotatorischen Bewegung der Antriebsspindel in eine translatorische Bewegung des Druckkolbens ist eine steigungstreue Übersetzung möglich. Das bedeutet, dass der relative Schlupf derart gering ist, dass zumindest für den Einsatz in einem hydraulischen Betätigungssystem einer Reibkupplung kein zusätzliches Messsystem zur Erfassung der tatsächlichen Lage des Druckkolbens vorgesehen werden muss, sondern allein das Erfassen der aktuellen Drehstellung der Antriebsspindel einen zuverlässigen Rückschluss auf die aktuelle Position des Druckkolbens mittels der Multiplikation der Gewindesteigung mit dem Gang der Antriebsspindel zulässt. Der Gang entspricht der Anzahl der Umdrehungen in einer Drehrichtung minus der Anzahl der Umdrehungen in der entgegengesetzten Drehrichtung gezählt von einer Nullstellung.
  • Das Planeten-Wälz-Getriebe und eine entsprechende Axiallagerung sind hierbei im Inneren der Spindelhülse angeordnet, wobei bevorzugt die Spindelhülse einen ersten Anschlagsabsatz für ein erstes Axiallager bildet und gegenüberliegend eine entsprechende Form für eine axiale Sicherung des zweiten Axiallagers, zum Beispiel mittels eines Klemmrings, aufweist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrostatischen Kupplungsaktors ist weiterhin ein Führungskäfig vorgesehen, mittels welchem die Spindelhülse verdrehgesichert ist.
  • Der Führungskäfig ist dazu eingerichtet, die Spindelhülse gegen ein Verdrehen zu sichern, umso eine Übersetzung von der rotatorischen Bewegung der Antriebsspindel in eine translatorische Bewegung des Druckkolbens zu ermöglichen. Ganz besonders bevorzugt ist hierbei die Führung des Führungskäfigs im Zusammenwirken mit entsprechenden Führmitteln der Spindelhülse derart exakt eingerichtet, dass bei einem steigungstreuen Antrieb der Spindelhülse das Verdrehspiel vernachlässigbar ist oder für einen präzisen Betrieb eines hydraulischen Betätigungssystems für eine Reibkupplung ausreichend gering ist. Besonders bevorzugt ist hierbei im Betrieb ein (nahezu inkompressibler) Schmierfilm zwischen dem Führungskäfig und den entsprechenden Führmitteln der Spindelhülse vorgesehen. Darüber hinaus wurde es vorliegend entgegen allgemeinen Konstruktionsregeln gewagt, den Motorraum und den Spindelraum nass auszuführen, indem der Führungskäfig, bevorzugt an den Führungen, durchlässig gebildet zwischen dem Bereich der Antriebsspindel und einem Reservoir angeordnet ist. Dadurch ist beispielsweise ein Schmierfilm beim Führungskäfig (intrinsisch) mit der hydraulischen Flüssigkeit des Reservoirs versorgt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrostatischen Kupplungsaktors ist die Antriebsspindel aus Gewindestangenmaterial gebildet und weist bei dem Elektromotor und bei einem radialen und axialen Führungslager eine Führungshülse auf.
  • Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform kann auf eine aufwändig zu fertigende, zum Beispiel zu drehende, Antriebsspindel mit einem gewindefreien Absatz und mit einem axialen Anschlag verzichtet werden. Vielmehr wird ein Gewindestangenmaterial eingesetzt, welches zugeschnitten auf eine gewünschte (Gesamt-) Länge als Antriebsspindel einsetzbar ist. Ein solches Gewindestangenmaterial ist besonders kostengünstig und ist unter Umständen zu einem kostengünstigeren Preis aus einem stabileren Material formbar als dies bei einer konventionellen Antriebsspindel als Drehteil mit gewindefreiem Absatz möglich ist. Als Ersatz für einen gewindefreien Absatz ist hierbei eine Führungshülse auf das Gewindestangenmaterial aufgeführt, und diese Führungshülse ist zum Beispiel auf das Gewindestangenmaterial aufgeschraubt, und bevorzugt mittels eines schneidenden Gewindes des Gewindestangenmaterials (Führungshülse weist kein Gewinde oder ein Gewinde mit geringerer Schnitttiefe auf) axial gesichert, und/oder mittels einer axialen Sicherung, zum Beispiel mittels eines Seegerings, axial gesichert. Diese Führungshülse oder eine weitere Führungshülse bildet bevorzugt weiterhin einen axialen Anschlag, um die Antriebsspindel damit translatorisch zu fixieren. Besonders bevorzugt ist diese Antriebsspindel dabei mit einem derart geringeren Durchmesser ausgeführt, dass trotz der zusätzlich aufgebrachten Führungshülse mit einer erforderlichen Wandstärke ein konventionell eingesetzter Elektromotor unverändert eingesetzt werden kann, wie er bisher mit einer konventionellen Antriebsspindel verwendet wurde. Damit wird erreicht, dass der konventionelle Antrieb mit der zugehörigen Elektronik unverändert mit dem neuen Druckzylinder und der Spindelhülse eingesetzt werden kann. Außerdem ist unter Ausnutzung des gewonnenen radialen Bauraums beispielsweise ein Planeten-Wälz-Getriebe mit größeren Wälzkörpern und/oder Axiallagern einsetzbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrostatischen Kupplungsaktors weist der Druckkolben eine axial-dynamische Dichtung in Form von einer Kolbendichtung mit radial innenseitigem statischem Dichtsitz und mit radial außenseitigem dynamischen Dichtsitz auf.
  • Bei der hier vorgeschlagenen Ausführungsform weist der Druckkolben eine (bevorzugt einzige) axial-dynamische Dichtung auf, welche mit dem Druckkolben translatorisch mitbewegt wird. Somit ist der statische Dichtsitz dieser Dichtung radial innenseitig angeordnet und liegt, bevorzugt geeignet abgestützt direkt, an dem Druckkolben beziehungsweise der Spindelhülse an. Bevorzugt ist die axial-dynamische Dichtung axial durch einen entsprechenden axialen Anschlag und eine axiale Sicherung, zum Beispiel ein Klemmring, auf dem Druckkolben beziehungsweise auf der Spindelhülse fixiert. Radial außenseitig ist der dynamische Dichtsitz durch eine Dichtlippe gebildet, welche derart ausgerichtet ist, dass die Dichtlippe im Betrieb vom, im Vergleich zur angrenzenden Umgebung größeren, Druck in dem Druckzylinder gegen die Zylinderwandung des Druckzylinders gedrückt wird. Bevorzugt bildet ein Reservoir mit hydraulischer Flüssigkeit die angrenzende Umgebung und, wenn sich das Druckverhältnis zum Druckzylinder umkehrt, strömt bevorzugt hydraulische Flüssigkeit aus dem angrenzenden Reservoir in den Druckzylinder nach. Bevorzugt ist hierbei keine weitere Sekundärdichtung vorgesehen, und es wird von der axial-dynamischen Dichtung keine flüssigkeitsdichte Barriere sondern lediglich eine Druckbarriere gebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrostatischen Kupplungsaktors ist ein Reservoir für die hydraulische Flüssigkeit vorgesehen, wobei (bevorzugt) das Reservoir in einem Ringraum um die Antriebsspindel und zumindest teilweise axial überlappend mit der Antriebsspindel angeordnet ist.
  • Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist in einem Ringraum ein Reservoir für eine hydraulische Flüssigkeit vorgesehen, über welches hydraulische Flüssigkeit hinzugegeben werden kann, wenn das Volumen und/oder der Druck im hydraulischen Betätigungssystem abnimmt. Im Vergleich zu einem konventionellen hydrostatischen Kupplungsaktor nimmt die radiale Ausdehnung des hier vorgeschlagenen hydrostatischen Kupplungsaktors infolge des Einsatzes des hier vorgeschlagenen Vollkolbens deutlich ab. Dieser zusätzlich gewonnene Bauraum wird bevorzugt als Ringraum für das Reservoir genutzt, wobei das Reservoir im Ringraum bevorzugt für den Betrieb ausreichend groß ist und kein zusätzliches Reservoir benötigt wird. Besonders bevorzugt ist das Reservoir zumindest teilweise axial überlappend und zumindest teilweise axial zwischen dem Elektromotor und der Rückseite des Druckkolbens angeordnet. Besonders bevorzugt erstreckt sich das Reservoir radial nach innen bis zur Antriebsspindel und wirkt hier zusätzlich als Schmiermittel bei eventuell vorhandenen Gleitlagern und Wälzkörperlagern. Besonders bevorzugt bildet ein Führungskäfig für die Spindelhülse eine bauliche Trennung zwischen dem Ringraum und dem Bereich der Antriebsspindel, wobei bevorzugt der Führungskäfig keine flüssigkeitstrennende Barriere bildet, sondern insbesondere bei den Führungsbahnen frei durchlässig ist. Besonders bevorzugt ist der Ringraum in Umfangsrichtung durchgehend ausgeführt, sodass ein Reservoir mit einem großen Volumen bereitgestellt ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrostatischen Kupplungsaktors ist ein Reservoir für die hydraulische Flüssigkeit vorgesehen, wobei das Reservoir zumindest eine Kommunikationsöffnung zum Druckzylinder aufweist, wobei die zumindest eine Kommunikationsöffnung bei minimalem Hub kommunizierend geöffnet ist und im Druckbetrieb geschlossen ist.
  • Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist ein Reservoir über zumindest eine Kommunikationsöffnung mit dem Druckzylinder derart verbunden, dass über diese zumindest eine Kommunikationsöffnung hydraulische Flüssigkeit frei ausgleichend in den Druckzylinder nachströmen kann oder aus dem Druckzylinder ausströmen kann, wenn sich der Druckkolben an einer Position befindet, welche einem minimalem Hub entspricht. Beim minimalem Hub ist das Aufnahmevolumen des Druckzylinders maximal. Das heißt der Druckkolben ist, in einem auslegungsgemäßen Betriebszustand, so weit wie möglich aus dem Druckzylinder herausgefahren. In dieser Position liegt eine axial-dynamische Dichtung, bevorzugt die dynamische Dichtlippe des Druckkolbens, im Bereich der zumindest einen Kommunikationsöffnung nicht mehr dichtend an. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dichtung umfänglich an, aber axial hinter der zumindest einen Kommunikationsöffnung, sodass der Strömungsweg zum Aufnahmeraum frei ist. In einer anderen Ausführungsform ist die zumindest eine Kommunikationsöffnung als axialer Schlitz ausgeführt, und bevorzugt zur dem Aufnahmeraum abgewandten Seite offen, und zumindest ein axialer Abschnitt des jeweiligen Schlitzes ist dann zum Aufnahmeraum offen. Die Dichtung liegt dann über den Umfangsbereich zwischen der zumindest einen Kommunikationsöffnung weiterhin an und fällt somit nicht in den zumindest einen ausreichend schmalen Schlitz. Bevorzugt sind eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen gebildet. ragt die dynamische Dichtlippe des Druckkolbens dann in die Kommunikationsöffnung hinein und/oder die Zylinderwanderung des Druckzylinders bildet an der entsprechenden Position einen Rücksprung, sodass die dynamische Dichtung des Druckzylinders in dieser Position keine Dichtwirkung mehr aufweist. Sobald der Druckkolben sich wieder in einer (aktiven) Position befindet, in welcher in dem Druckzylinder ein größerer Druck aufbaubar ist als in dem Reservoir vorliegt, um das Aufnahmevolumen mit Wirkung für das hydraulischen Betätigungssystem verändern zu können (Druckbetrieb), ist die Kommunikationsöffnung geschlossen. In dieser Stellung ist die volle benötigte Dichtwirkung der axial-dynamischen Dichtung vorhanden, indem zum Beispiel die dynamische Dichtlippe einer Kolbendichtung an der Zylinderwandung des Druckzylinders dynamisch dichtend anliegt.
  • Gemäß am weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Verbraucher vorgeschlagen, wobei die Reibkupplung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • – ein Reibpaket mit einer translatorisch bewegbaren Anpressplatte, über welches im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
    • – einen Betätigungskolben in einem Nehmerzylinder zum Betätigen der Anpressplatte;
    • – einen hydrostatischen Kupplungsaktor nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei der Druckzylinder einen Geberzylinder bildet, welcher kommunizierend mit dem Nehmerzylinder zum hydraulischen Betätigen der Anpressplatte verbunden ist.
  • Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das (zumindest eine) Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt.
  • Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft das Reibpaket hydraulisch zu betätigen, weil hierdurch höhere Anpressdrücke erreicht werden oder eine automatisierte Betätigung in gut steuerbarer Weise umsetzbar ist. Hierbei ist bei manchen Ausführungsformen weiterhin eine Betätigungsfeder, zum Beispiel eine Tellerfeder, zwischen der Anpressplatte und einem Betätigungskolben, also dem Nehmerkolben, vorgesehen. Der Betätigungskolben ist hydraulisch, also mittels einer Veränderung des Betätigungsvolumens im Nehmerzylinder, translatorisch bewegbar. Wird zum Beispiel das Betätigungsvolumen vergrößert, wird der Betätigungskolben in Anpressrichtung bewegt und somit eine Anpresskraft auf die Anpressplatte und damit auf das Reibpaket ausgeübt. Wird in diesem Beispiel das Betätigungsvolumen verkleinert, wird der Betätigungskolben zurückbewegt und somit die (vollständige) Übertragung eines Drehmoments mittels der Reibkupplung unterbrochen. Das Betätigungsvolumen des Nehmerzylinders wird über den Geberkolben beziehungsweise das Aufnahmevolumen im Geberzylinder gesteuert. Hierbei wird nun vorgeschlagen, den hydrostatischen Kupplungsaktor gemäß einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung als Gebereinheit mit dem Geberzylinder, also dem Druckzylinder, und dem Geberkolben, also dem Druckkolben, einzusetzen. Der Vorteil dieses hydrostatischen Kupplungsaktors ist, dass dieser ein besonders geringes Bauvolumen aufweist. Bevorzugt weist der hier vorgeschlagenen hydrostatisch Kupplungsaktor (in etwa) die Abmessungen eines konventionellen hydrostatischen Kupplungsaktors mit einem Ringkolben mit einem gleichen Hub und einem gleichen Aufnahmevolumen auf, wobei hier zusätzlich ein Reservoir für hydraulische Flüssigkeit mit einem ausreichenden Volumen bereits enthalten ist, bevorzugt in einem Ringraum. Besonders bevorzugt sind viele Komponenten des hydrostatischen Kupplungsaktors mit dem konventionellen hydrostatischen Kupplungsaktor mit einem Ringkolben identisch, insbesondere der Elektromotor, die Steuerungselektronik samt Messtechnik, die elektrischen und/oder hydraulischen Anschlüsse beziehungsweise Zugänge, das Motorgehäuse, die Wälzkörperlager, das Planeten-Wälz-Getriebe. Für einige Anwendungen ist es nützlich den vorhandenen Bauraum für ein Reservoir für hydraulische Flüssigkeit weiterhin für ein entsprechendes Reservoir zu nutzen, wobei dieses alternativ oder ergänzend vorgesehen ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung umfasst, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Reibkupplung lösbar mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ist.
  • Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann die Antriebseinheit, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebseinheiten vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind.
  • Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft. Das für die hier vorgeschlagene Reibkupplung eingerichtete Betätigungssystem, insbesondere die Gebereinheit, weist ein besonders geringes Bauvolumen und/oder ein großes Reservoir für hydraulische Flüssigkeit mit insgesamt maximal konventionellem Bauvolumen auf.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
  • Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
  • Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Reibkupplung beziehungsweise eine Gebereinheit besonders geringer Baugröße auf. Zugleich ist das Volumen des Reservoirs für hydraulische Flüssigkeit ausreichend groß. Somit ist insgesamt ein System geringer Baugröße möglich.
  • Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
  • 1: ein konventioneller hydrostatischer Kupplungsaktor im Schnitt;
  • 2: ein hydrostatischer Kupplungsaktor im Schnitt;
  • 3: ein Vergleich eines konventionellen hydrostatischen Kupplungsaktors und eines hydrostatischen Kupplungsaktors im Schnitt;
  • 4: eine Reibkupplung mit einem hydrostatischen Kupplungsaktor; und
  • 5: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
  • In 1 ist ein konventioneller hydrostatischer Kupplungsaktor 30 im Schnitt dargestellt, wobei ein konventioneller Ringkolben 54 oberhalb einer translatorischen Achse 42 in einer Position mit minimalem Hub und unterhalb der translatorischen Achse 42 in einer Position mit maximalem Hub dargestellt ist. Der hierfür notwendige axiale Bauraum ist durch die konventionelle Rückhub-Baulänge 35 und die konventionelle Druckhub-Baulänge 36 in dieser Darstellung gekennzeichnet. Zwischen diesen beiden Baulängen 35 und 36 ist die konventionelle Peripherie-Gesamtbaulänge 32 vorgesehen und ganz rechts in der Darstellung ist die konventionelle Elektronik-Baulänge 31 dargestellt. Der hier dargestellte konventionelle hydrostatische Kupplungsaktor 30 weist einen konventionellen Ringkolben 54 auf, welcher entlang der translatorischen Achse 42 zwischen den dargestellten Positionen verfahrbar ist. Hierzu ist eine konventionelle Spindelhülse 55 vorgesehen, welche hier mittels eines steigungstreuen Planeten-Wälz-Getriebes 8 von einer konventionellen Antriebsspindel 43 antreibbar ist. Die konventionelle Antriebsspindel 43 weist hierbei einen konventionellen Spindelabsatz 51 auf, sowie einen konventionellen Spindelanschlag 52, welcher am radialen und axialen Führungslager 10, hier ein Vierpunktlager, der konventionellen Antriebsspindel 43 abgestützt ist. Das radiale und axiale Führungslager 10 ist hierbei in einer konventionellen Lageraufnahme 48 axial fixiert. Die konventionelle Antriebsspindel 43 wird über ihren konventionellen Spindelabsatz 51 von einem (elektrischen) Elektromotor 6 angetrieben, welcher sich im Bereich der konventionellen Elektronik-Baulänge 31 befindet. Hier sind auch die Steuerelektronik und Messelektronik sowie die Steueranschlüsse und Versorgungsanschlüsse vorgesehen. Der Elektromotor 6 ist hierbei in einem konventionellen Motorgehäuse 44 angeordnet, wobei sich das konventionelle Motorgehäuse 44 zumindest teilweise axial in den Bereich des konventionellen Druckzylinders 49 erstreckt. Gegenüber der angrenzenden Umgebung, welche hier von dem (trockenen) konventionellen Kolbengehäuse 50 gebildet ist, ist der konventionelle Druckzylinder 49 mittels dreier Formdichtungen beziehungsweise Formdichtringe abgedichtet, nämlich einer konventionellen äußeren Primärdichtung 39 und einer konventionellen äußeren Sekundärdichtung 40, sowie einer konventionellen inneren Primärdichtung 41. Bei diesen Formdichtungen 39 bis 41 ist jeweils die statische Dichtung hin zum konventionellen Druckzylinders 49 gebildet und die dynamische Dichtlippe hin zum konventionellen Ringkolben 54 gebildet und sie sind translatorisch fixiert. Der konventionelle Ringkolben 54 ist mit der konventionellen Spindelhülse 55 verbunden. Das konventionelle Reservoir 37 ist hierbei extern vorgesehen und bildet zwischen der konventionellen Primärdichtung 39 und der konventionellen Sekundärdichtung 40 eine konventionelle Kommunikationsöffnung 38, welche bei der konventionellen Primärdichtung 39 einen Rücksprung bildet, sodass die konventionelle Kommunikationsöffnung 38 in der oberhalb der translatorischen Achse 42 dargestellten Position des minimalen Hubs mit dem konventionellen Druckzylinders 49 kommunizierend verbunden ist.
  • In 2 ist ein hydrostatischer Kupplungsaktor 1 gezeigt, bei welchem eine konventionelle Rückhub-Baulänge 35, eine konventionelle Druckhub-Baulänge 36 und eine konventionelle Elektronik-Baulänge 31 vorgesehen ist. Weiterhin ist eine erste Peripherie-Baulänge 33 und eine zweite Peripherie-Baulänge 34 vorgesehen, welche in Summe der konventionellen Peripherie-Gesamtbaulänge entsprechen. Zudem ist auch das Aufnahmevolumen des Druckzylinders 3 gleich. Der Druckkolben 4, welcher hier einstückig mit der Spindelhülse 7 und zudem als Vollkolben ausgeführt ist, ist in dem Druckzylinder 3 entlang der translatorischen Achse 42 zwischen einer Position des minimalen Hubs und einer Position des maximalen Hubs bewegbar. Hierdurch wird das Aufnahmevolumen im Druckzylinders 3 verändert. Mit der Veränderung des Aufnahmevolumens wird eine hydraulische Flüssigkeit durch eine hydraulische Anschlussöffnung 45 aus dem Druckzylinders 3 verdrängt beziehungsweise in den Druckzylinders 3 eingesaugt, umso einen hydraulisch kommunizierend verbundenen Nehmerkolben zu betätigen. Der Druckkolben 4 weist hierbei die axial-dynamische Dichtung von einer Kolbendichtung 12 gebildet, welche mit dem Druckkolben 4 mitbewegt wird und ihren statischen Dichtsitz 13 radial innen und ihren dynamischen Dichtsitz 14, hier eine dem Druckzylinder 3 zugewandte dynamische Dichtlippe, radial außen an der Zylinderwandlung des Druckzylinders 3 aufweist. Der dynamische Dichtsitz 14 liegt in der Position des minimalen Hubs (dargestellt unterhalb der translatorischen Achse 42) axial hinter den Kommunikationsöffnungen 16 (hier als Schlitze ausgeführt), sodass das Reservoir 15, welches hier in einem Ringraum axial überlappend mit der Antriebsspindel 5 angeordnet ist, mittels der Kommunikationsöffnungen 16 kommunizierend mit dem Aufnahmevolumen des Druckzylinders 3 verbunden ist. Der dynamische Dichtsitz 14 liegt dabei weiterhin umfänglich an der (geschlitzten) Zylinderwandung an. Somit kann in dieser Position ein möglicher Volumenverlust im hydraulischen System ausgeglichen werden. In der Spindelhülse 7 ist hier ein steigungstreues Planeten-Wälz-Getriebe 8 vorgesehen, welches mittels der Antriebsspindel 5 (steigungstreu) translatorisch bewegbar ist. Die Antriebsspindel 5 ist hierbei aus Gewindestangenmaterial gebildet, und weist daher ein durchgehendes Gewinde über die gesamte Erstreckung der Antriebsspindel 5 auf. Daher ist für das radiale und axiale Führungslager 10 und den Elektromotor 6 eine (hier gemeinsame) Führungshülse 11 vorgesehen, welche beispielsweise auf die Antriebsspindel 5 mit einem schneidenden Gewinde aufgeschraubt ist und zudem einen Spindelanschlag 53 beim radialen und axialen Führungslager 10 bildet. In der hier dargestellten Ausführungsform des hydrostatischen Kupplungsaktors 1 ist bevorzugt ein konventioneller Elektromotor 6, und besonders bevorzugt ein konventionelles radiales und axiales Führungslager 10, hier ein Vierpunktlager, eingesetzt, wobei die radiale Ausdehnung der Führungshülse 11 durch eine Antriebsspindel 5 mit einem geringeren Durchmesser ausgeglichen ist. Weiterhin ist hier bevorzugt ein konventionelles Motorgehäuse 44 eingesetzt. Der Druckzylinder 3 ist hierbei aber mittels eines deutlich einfacheren Gehäuses gebildet und direkt mit dem konventionellen Motorgehäuse 44 verbunden. Zur Aufnahme des radialen und axialen Führungslagers 10 ist eine Lageraufnahmen 47 vorgesehen, welche hier vorteilhafter Weise als (zum Beispiel tiefgezogenes) Blechbauteil ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Führungskäfig 9 vorgesehen, mittels welchem die Spindelhülse 7 verdrehgesichert ist und in dieser vorteilhaften Ausführungsform ebenfalls von der Lageraufnahme 47 gehalten ist. Der Führungskäfig 9 ist hierbei zwischen der Antriebsspindel 5 und dem Reservoir 15 derart angeordnet, dass er flüssigkeitsdurchlässig ist.
  • In 3 ist ein hydrostatischer Kupplungsaktor 1 oberhalb der translatorischen Achse 42 und ein konventioneller hydrostatischer Kupplungsaktor 30 unterhalb der translatorischen Achse 42 zum direkten Vergleich dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass der gleiche Elektromotor 6 und das gleiche radiale und axiale Führungslager 10 bei dem konventionellen hydrostatischen Kupplungsaktor 30 und dem hydrostatischen Kupplungsaktor 1 eingesetzt werden kann. Die Spindelhülse 7 und die konventionelle Spindelhülse 55 sowie das Planeten-Wälz-Getriebe 8 sind hierbei (in etwa) in der gleichen Stellung gezeigt, wobei sich hierdurch der Druckkolben 4 in der Position des maximalen Hubs, also des geringsten Aufnahmevolumens im Druckkolben 3, befindet und der konventionelle Ringkolben in der Position des minimalen Hubs, also dem größten Aufnahmevolumen im konventionellen Druckzylinder 49. In dem konventionellen Druckzylinder 49 ist in dieser Position des konventionellen Ringkolbens 54 die Sicht auf die konventionelle hydraulische Anschlussöffnung 46 frei, durch welche die hydraulische Flüssigkeit in dem konventionellen Druckzylinder 49 hinausgedrückt beziehungsweise angesaugt wird. In diesem direkten Vergleich ist auch gut zu erkennen, dass die Kolbendichtung 12 des Druckkolbens 4 in der Vollkolben-Ausführung deutlich weniger aufwendig ist, als dies bei dem konventionellen Ringkolben 54 mit der Dichtungsanordnung, bestehend aus einer konventionellen Primärdichtung 39, einer konventionellen Sekundärdichtung 40 und einer konventionellen inneren Dichtung 41, der Fall ist. Weiterhin ist im direkten Vergleich der Antriebsspindel 5 mit der konventionellen Antriebsspindel 43 gut zu erkennen, dass der Durchmesser bei der Antriebsspindel 5 geringer ist, wodurch mittels des Einsatzes der Führungshülse 11 ein gleicher Elektromotor 6 einsetzbar ist und zudem radialer Bauraum, zum Beispiel für das Planeten-Wälz-Getriebe 8 gewonnen wird. Weiterhin ist zu erkennen, dass der bisher notwendige zweiteilige Aufbau des Gehäuses für den konventionellen Ringkolben 54, bestehend aus dem konventionellen Kolbengehäuse 50 und dem Gehäuse für den konventionellen Druckzylinder 49 durch ein einteilig aufgebautes Gehäuse für den Druckzylinder 3 ersetzbar ist. Hierbei fällt lediglich in dieser hier dargestellten Ausführungsform ein zusätzliches separates Bauteil für den Führungskäfig 9 an, welches aber eine einfache Geometrie aufweist und daher kostengünstig, zum Beispiel aus Kunststoff, bevorzugt als Spritzgussteil, aus Rohrmaterial oder aus Blechmaterial, fertigbar ist. Weiterhin ist hier im Vergleich zur konventionellen Lageraufnahme 48 (Spritzgussteil) ein etwa kostengleiches aber stabileres Bauteil als Lageraufnahme 47 gebildet, welches aus (tiefgezogenem) Blechmaterial fertigbar ist. Das Elektromotorgehäuse 44 samt der Steuerungselektronik und Messelektronik ist hierbei für beide Ausführungsformen (nahezu) identisch.
  • In 4 ist beispielhaft eine Reibkupplung 2 als (trockene) Doppelkupplung mit einem ersten Reibpaket 21 und einem zweiten Reibpaket 60 dargestellt, welche mittels eines ersten Nehmerzylinders 24 mit einem ersten Betätigungskolben 23 beziehungsweise mittels eines zweiten Nehmerzylinders 63 mit einem zweiten Betätigungskolben 62 betätigbar sind. Über die Abtriebswelle 18 ist ein Drehmoment um die Rotationsachse 17 eingebbar, welches mittels des ersten Reibpakets 21 auf eine erste Getriebewelle 68 und mittels des zweiten Reibpakets 60 auf eine zweite Getriebewelle 69 lösbar übertragbar ist. Das erste Reibpaket 21 setzt sich hier aus mehreren Reibplatten, nämlich einer ersten Anpressplatte 22, einer ersten Zwischenplatte 56 und einer ersten Gegenplatte 57, sowie hier aus mehreren Reibscheiben, nämlich einer rechten ersten Reibscheibe 58 und einer linken ersten Reibscheibe 59, für welche auch Reiblamellen verwendbar sind, zusammen. Das zweite Reibpaket 60 setzt sich hier ebenfalls aus mehreren Reibplatten, nämlich einer zweiten Anpressplatte 61, einer zweiten Zwischenplatte 64 und einer zweiten Gegenplatte 65, sowie hier aus mehreren Reibscheiben, nämlich einer rechten zweiten Reibscheibe 66 und einer linken zweiten Reibscheibe 67, für welche auch Reiblamellen verwendbar sind, zusammen. Die Bezeichnung rechts und links bezieht sich hierbei allein auf die Darstellung in der 4. Die Reibpakete 21 und 60 sind von einem hydrostatischen Kupplungsaktor 1 (Gebereinheit), welcher hier rein schematisch dargestellt ist, mittels einer Hydraulikleitung 70, bevorzugt automatisiert, betätigbar. Hierzu ist der Druckkolben 4, also der Geberkolben, im Druckzylinder 3, also dem Geberzylinder, mittels einer von einem rotatorischen Elektromotor 6 angetriebenen Antriebsspindel 5 hin und her bewegbar, sodass eine hydraulische Flüssigkeit in dem Druckzylinder 3 verdrängt und in einen der Nehmerzylinder 24 und 63 eingepresst wird. Dadurch werden die Reibpakete 21 und 60 verpresst und ein Drehmoment von der Abtriebswelle 18 ist auf die jeweilige Getriebewelle 68 beziehungsweise 69 reibschlüssig übertragbar.
  • In 5 ist ein Antriebsstrang 25, umfassend eine Antriebseinheit 26, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 18, eine Reibkupplung 2 und ein drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 19 und rechtes Antriebsrad 20, schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 25 ist hier in einem Kraftfahrzeug 71 angeordnet, wobei die Antriebseinheit 26 mit ihrer Motorachse 29 quer zur Längsachse 28 vor der Fahrerkabine 27 angeordnet ist.
  • Mit dem hier vorgeschlagenen hydrostatischen Kupplungsaktor ist der Bauraum erheblich verringerbar, wobei zugleich die Herstellung kostengünstiger gestaltbar ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    hydrostatischer Kupplungsaktor
    2
    Reibkupplung
    3
    Druckzylinder
    4
    Druckkolben
    5
    Antriebsspindel
    6
    Elektromotor
    7
    Spindelhülse
    8
    Planeten-Wälz-Getriebe
    9
    Führungskäfig
    10
    radialen und axialen Führungslager
    11
    Führungshülse
    12
    Kolbendichtung
    13
    statischer Dichtsitz
    14
    dynamischer Dichtsitz
    15
    Reservoir
    16
    Kommunikationsöffnung
    17
    Rotationsachse
    18
    Abtriebswelle
    19
    linkes Antriebsrad
    20
    rechtes Antriebsrad
    21
    erstes Reibpaket
    22
    erste Anpressplatte
    23
    erster Betätigungskolben
    24
    erster Nehmerzylinder
    25
    Antriebsstrang
    26
    Antriebseinheit
    27
    Fahrerkabine
    28
    Längsachse
    29
    Motorachse
    30
    konventioneller hydrostatischer Kupplungsaktor
    31
    konventionelle Elektronik-Baulänge
    32
    konventionelle Peripherie-Gesamtbaulänge
    33
    Erste Peripherie-Baulänge
    34
    Zweite Peripherie-Baulänge
    35
    konventionelle Rückhub-Baulänge
    36
    konventionelle Druckhub-Baulänge
    37
    konventionelles Reservoir
    38
    konventionelle Kommunikationsöffnung
    39
    konventionelle äußere Primärdichtung
    40
    konventionelle äußere Sekundärdichtung
    41
    konventionelle innere Primärdichtung
    42
    translatorische Achse
    43
    konventionelle Antriebsspindel
    44
    konventionelles Motorgehäuse
    45
    hydraulische Anschlussöffnung
    46
    konventionelle hydraulische Anschlussöffnung
    47
    Lageraufnahme
    48
    konventionelle Lageraufnahme
    49
    konventioneller Druckzylinder
    50
    konventionelles Kolbengehäuse
    51
    konventioneller Spindelabsatz
    52
    konventioneller Spindelanschlag
    53
    Spindelanschlag
    54
    konventioneller Ringkolben
    55
    konventionelle Spindelhülse
    56
    erste Zwischenplatte
    57
    erste Gegenplatte
    58
    rechte erste Reibscheibe
    59
    linke erste Reibscheibe
    60
    zweites Reibpaket
    61
    zweite Anpressplatte
    62
    zweiter Betätigungskolben
    63
    zweiter Nehmerzylinder
    64
    zweite Zwischenplatte
    65
    zweite Gegenplatte
    66
    rechte zweite Reibscheibe
    67
    linke zweite Reibscheibe
    68
    erste Getriebewelle
    69
    zweite Getriebewelle
    70
    Hydraulikleitung
    71
    Kraftfahrzeug
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/050766 A1 [0002]
    • WO 2011/050767 A1 [0002]
    • EP 0320621 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Hydrostatischer Kupplungsaktor (1) zum Betätigen einer Reibkupplung (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: – einen Druckzylinder (3) mit einem veränderbaren Aufnahmevolumen für eine hydraulische Flüssigkeit; – einen Druckkolben (4), welcher zum Verändern des Aufnahmevolumens in dem Druckzylinder (3) translatorisch bewegbar ist; – eine rotierbare und translatorisch fixierte Antriebsspindel (5) zum translatorischen Bewegen des Druckkolbens (4); – einen Elektromotor (6) zum Rotieren der Antriebsspindel (5); – eine translatorisch bewegbare und verdrehgesicherte Spindelhülse (7), welche von der Antriebsspindel (5) antreibbar ist und axial relativ zu dem Druckkolben (4) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (4) als Vollkolben von der Spindelhülse (7) selbst gebildet ist.
  2. Hydrostatischer Kupplungsaktor (1) nach Anspruch 1, wobei die Spindelhülse (7) ein Planeten-Wälz-Getriebe (8) zum steigungstreuen Übertragen der rotatorischen Bewegung der Antriebsspindel (5) in die translatorische Bewegung des Druckkolbens (4) aufweist.
  3. Hydrostatischer Kupplungsaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei weiterhin ein Führungskäfig (9) vorgesehen ist, mittels welchem die Spindelhülse (7) verdrehgesichert ist.
  4. Hydrostatischer Kupplungsaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsspindel (5) aus Gewindestangenmaterial gebildet ist und bei dem Elektromotor (6) und bei einem radialen und axialen Führungslager (10) eine Führungshülse (11) aufweist.
  5. Hydrostatischer Kupplungsaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckkolben (4) eine axial-dynamische Dichtung in Form von einer Kolbendichtung (12) mit radial innenseitigem statischem Dichtsitz (13) und mit radial außenseitigem dynamischen Dichtsitz (14) aufweist.
  6. Hydrostatischer Kupplungsaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Reservoir (15) für die hydraulische Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei das Reservoir (15) in einem Ringraum um die Antriebsspindel (5) und zumindest teilweise axial überlappend mit der Antriebsspindel (5) angeordnet ist.
  7. Hydrostatischer Kupplungsaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Reservoir (15) für die hydraulische Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei das Reservoir (15) eine Kommunikationsöffnung (16) zum Druckzylinder (3) aufweist, welche bei minimalem Hub kommunizierend geöffnet ist und im Druckbetrieb geschlossen ist.
  8. Reibkupplung (2) mit einer Rotationsachse (17) zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle (18) mit einem Verbraucher (19, 20), wobei die Reibkupplung (2) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: – ein Reibpaket (21) mit einer translatorisch bewegbaren Anpressplatte (22), über welches im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist; – einen Betätigungskolben (23) in einem Nehmerzylinder (24) zum Betätigen der Anpressplatte (22); – einen hydrostatischen Kupplungsaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckzylinder (3) einen Geberzylinder bildet, welcher kommunizierend mit dem Nehmerzylinder (24) zum hydraulischen Betätigen der Anpressplatte (22) verbunden ist.
  9. Antriebsstrang (25), aufweisend eine Antriebseinheit (26) mit einer Abtriebswelle (18) und eine Reibkupplung (2) nach Anspruch 8, wobei die Abtriebswelle (18) zur Drehmomentübertragung mittels Reibkupplung (2) lösbar mit zumindest einem Verbraucher (19, 20) verbindbar ist.
  10. Kraftfahrzeug (71) aufweisend zumindest ein Antriebsrad (19, 20), welches mittels eines Antriebsstrangs (25) nach Anspruch 9 antreibbar ist.
DE102015214976.5A 2015-08-06 2015-08-06 Hydrostatischer Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung Withdrawn DE102015214976A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015214976.5A DE102015214976A1 (de) 2015-08-06 2015-08-06 Hydrostatischer Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung
DE112016003582.9T DE112016003582A5 (de) 2015-08-06 2016-08-04 Hydrostatischer kupplungsaktor zum betätigen von einer reibkupplung
PCT/DE2016/200360 WO2017020909A1 (de) 2015-08-06 2016-08-04 Hydrostatischer kupplungsaktor zum betätigen von einer reibkupplung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015214976.5A DE102015214976A1 (de) 2015-08-06 2015-08-06 Hydrostatischer Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015214976A1 true DE102015214976A1 (de) 2017-02-09

Family

ID=56925935

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015214976.5A Withdrawn DE102015214976A1 (de) 2015-08-06 2015-08-06 Hydrostatischer Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung
DE112016003582.9T Pending DE112016003582A5 (de) 2015-08-06 2016-08-04 Hydrostatischer kupplungsaktor zum betätigen von einer reibkupplung

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112016003582.9T Pending DE112016003582A5 (de) 2015-08-06 2016-08-04 Hydrostatischer kupplungsaktor zum betätigen von einer reibkupplung

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102015214976A1 (de)
WO (1) WO2017020909A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320621A1 (de) 1987-11-17 1989-06-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung
WO2011050766A1 (de) 2009-10-29 2011-05-05 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydrostatischer kupplungsaktor
WO2011050767A1 (de) 2009-10-29 2011-05-05 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydrostataktor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE363037T1 (de) * 2003-01-09 2007-06-15 Luk Lamellen & Kupplungsbau Geberzylinder für kupplungsausrücksysteme
DE502005005857D1 (de) * 2004-06-30 2008-12-18 Luk Lamellen & Kupplungsbau Verfahren zum Abgleichen einer Inkrementalwegmesseinrichtung in einer Betätigungsvorrichtung einer zugedrückten Kupplung sowie Betätigungsvorrichtung
DE102007003902A1 (de) * 2007-01-19 2008-07-24 Robert Bosch Gmbh Kupplungssystem und Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320621A1 (de) 1987-11-17 1989-06-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung
WO2011050766A1 (de) 2009-10-29 2011-05-05 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydrostatischer kupplungsaktor
WO2011050767A1 (de) 2009-10-29 2011-05-05 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydrostataktor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017020909A1 (de) 2017-02-09
DE112016003582A5 (de) 2018-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009038344B4 (de) Antriebsstrangmodul für ein Kraftfahrzeug
EP1826433B1 (de) Doppelkupplungsanordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe
DE102007008946C5 (de) Mehrfachkupplung für ein Fahrzeug mit einem Hybridantrieb
EP2310702B1 (de) Doppelkupplung
DE102012024699A1 (de) Kupplungsanordnung mit einer Doppelkupplungseinrichtung
DE102009039223A1 (de) Doppelkupplungsanordnung für ein Getriebe mit zwei Eingangswellen
DE102007022422A1 (de) Doppelkupplungsanordnung mit Kolbenführungselement
DE102012017955A1 (de) Parallele DoppelkuppIungseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer solchen parallelen Doppelkupplungseinrichtung
DE102017104446A1 (de) Mehrfachkupplungseinrichtung und Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug
DE102013224095A1 (de) Hydrodynamische Maschine
DE102010005601A1 (de) Betätigungsvorrichtung für eine Doppelkupplungsanordnung
WO2019015713A1 (de) HYBRIDMODUL MIT TRENNKUPPLUNG AUßERHALB DES GEHÄUSES
DE102014216323A1 (de) Hybridmodul mit verbesserter Kupplungs-Betätigungsaktorik und flexibleren Einbaumöglichkeiten
DE102011107696A1 (de) Ausrückereinheit für eine Doppelkupplung
DE102009053488A1 (de) Einrichtung zur Übertragung einer Kolbenkraft einer Ein-/Ausrückeinrichtung auf die jeweilige Teilkupplung einer Doppelkupplung
WO2021037302A1 (de) Axialkraftaktor
DE102012219792A1 (de) Doppelkupplung
EP3133308B1 (de) Axiale lamellenkupplung
DE102012211675A1 (de) Kupplungsanordnung für ein Getriebe, sowie Verfahren zum Steuern einer Trennkupplung
DE102015213873A1 (de) Axiale Lamellenkupplung
EP3759371B1 (de) Kupplungsanordnung sowie diese kupplungsanordnung aufweisende antriebseinheit
DE102015214976A1 (de) Hydrostatischer Kupplungsaktor zum Betätigen von einer Reibkupplung
DE102009047749A1 (de) Kraftfahrzeuggetriebe mit regelbarem Differential
DE102021126008A1 (de) Lamellenkupplung mit Sicherungselement zur Sicherung des Stütztrings eines Lamellenpakets
DE202017105269U1 (de) Multiplexdrucksensor zur Fahrzeuggetriebesteuerung

Legal Events

Date Code Title Description
R118 Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority