WO2020011697A1 - Betätigungsvorrichtung für eine kupplung sowie kupplungsanordnung mit der betätigungsvorrichtung - Google Patents

Betätigungsvorrichtung für eine kupplung sowie kupplungsanordnung mit der betätigungsvorrichtung Download PDF

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WO2020011697A1
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switching
clutch
shaft
shift
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Wolfgang Mauritz
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2063/3059—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force using racks

Definitions

  • the invention relates to an actuating device for a clutch with the Merkma len of the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a clutch arrangement with the actuating device.
  • gear shifts Mechanical actuation of gear shifts depends on people and is therefore subject to a high probability of errors.
  • electrical controllable and actuatable gear shifts the shifting being realized, for example, by moving a sliding sleeve by means of a shift actuator.
  • hydraulic, pneumatic or electromagnetic switch actuators is known, for example.
  • the publication DE 10 2014 206 493 A1 which probably forms the closest prior art, describes a shifting device for an automated vehicle transmission, the shifting device comprising sliding sleeves which are arranged in a rotationally fixed and axially displaceable manner on at least one transmission shaft, at least on one On the side of each sliding sleeve, an idler gear is placed adjacent to the respective sliding sleeve, which is rotatably arranged on the gear shaft.
  • Each sliding sleeve is axially displaceable in the direction of the respective idler gear in a switching position, whereby a twisted coupling of the idler gear with the gear shaft is achieved when the switching position is reached.
  • the switching device each has an electric servomotor for displacing each sliding sleeve, wherein a switching force can be transmitted from an output shaft of the electric servomotor to the sliding sleeve via at least one switching element.
  • the invention has for its object to provide an actuator of the type mentioned, which is characterized by an improved Radioverhal th. Furthermore, it is an object of the invention to propose a clutch arrangement with the actuating device. This object is achieved by the features of claim 1 and by the features of claim 9. Advantageous embodiments result from the subclaims, the drawings and the description.
  • An actuating device which is formed and / or suitable for a clutch.
  • the coupling is preferably designed as a mechanical coupling, the coupling preferably being used for the positive and / or non-positive connection of at least two shafts, in particular an input shaft and an output shaft.
  • the clutch is particularly preferably designed as a claw clutch and / or a synchronous clutch.
  • the actuating device serves to actuate the clutch. Especially before given a flow of force between the two shafts can be interrupted or transmitted by operating the clutch.
  • the actuating device has an electromechanical clutch actuator which is designed and / or suitable for generating an actuating movement.
  • the clutch actuator particularly preferably has an electric motor for generating a torque.
  • the electric motor preferably drives a motor shaft about a motor axis. Specifically, the electric motor rotates the motor shaft at a fixed angle of rotation around the motor axis to implement the switching movement.
  • the actuating device has a control shaft.
  • the shift shaft transmits the shift movement to the clutch, in particular a clutch part, so that the two shafts are coupled to one another or decoupled from one another.
  • the switching shaft preferably defines a main axis with its longitudinal axis.
  • the selector shaft is connected to the clutch actuator via a gear section, so that the shift movement can be transferred to the selector shaft.
  • the gear section is particularly preferably used to translate the torque on the selector shaft.
  • the gear section is preferably designed as a gear transmission. Specifically, the gear section has a gear ratio Ratio of i> 1. In particular, the transmitted torque of the motor shaft is increased via the gear section on the selector shaft.
  • the actuating device has a switching element which is designed and / or suitable for transmitting the switching movement to the clutch.
  • the switching element is formed as a shift fork or a rocker arm.
  • the switching element is connected to the switching shaft.
  • the shift element is positively and / or non-positively connected to the shift shaft.
  • the switching element can be moved between a basic position and a first switching position by means of the switching movement.
  • the two shafts are preferably separated or decoupled from one another in the basic position of the switching element.
  • the two shafts are preferably coupled to one another in a rotationally fixed manner.
  • the switching movement is particularly preferably transmitted directly from the switching shaft to the switching element.
  • the actuating device has at least or exactly a first spring device which is designed and / or suitable for returning the switching element from the first switching position to the basic position.
  • the first spring device is preferably designed as a Druckfe, in particular a coil spring.
  • the first spring device is preferably elastically deformable when the switching movement is implemented.
  • the first spring device is particularly preferably arranged coaxially to the main axis and / or elastically deformable along the main axis. In particular, the first spring device bears against an axial end of the selector shaft. Alternatively, the first spring device can rest directly on the switching element.
  • the first spring device is compressed when the switching element is transferred from the basic position to the first switching position.
  • the first spring device thus acts on the switching element in the first switching position in the direction of the basic position with a first spring force.
  • the first spring force is preferably directed in the axial direction with respect to the axis of rotation in the direction of the switching element and / or the switching shaft. If the Torque and / or decoupling of the clutch actuator from the switching shaft, the switching element is always returned from the first switching position to the basic position due to the spring force of the first spring device.
  • the advantage of the invention is that the first spring device ensures that the switching element is returned to the basic position, for example in the event of a system failure.
  • the shafts of the clutch arrangement can thus be reliably mechanically separated from one another.
  • the mechanical feedback also ensures that the return to the basic position is permanently guaranteed in the event of a power failure of the clutch actuator, which can significantly increase operational safety.
  • Another advantage is that a particularly robust actuation device is implemented by the inventive design.
  • the actuating device has a second spring device for returning the switching element from a second switching position to the basic position.
  • the switching element can be moved between the basic position, the first and the second switching position by means of the switching movement.
  • the switching element between the basic position and the first and / or the second switching position is particularly preferably displaceable and / or pivotable and / or rotatable.
  • the drive shaft is coupled to a further output shaft in the second switching position.
  • the control shaft is preferably arranged between the two spring devices.
  • the second spring device is preferably arranged coaxially to the main axis. In particular, the second spring device bears against the other axial end of the selector shaft.
  • the first and second spring devices are preferably constructed identically.
  • the second spring device is compressed during a transfer of the switching element from the basic position into the second switching position.
  • the second spring device thus acts on the switching element in the second switching position in the direction of the basic position with a second spring force.
  • the second spring device is in one in the first switching position of the switching element relaxed state and / or the second spring force less than the first spring force.
  • the first spring device in the second switching position of the switching element in a relaxed state and / or the first spring force is less than the second spring force.
  • the first and the second spring force are the same in the basic position of the switching element.
  • the switching element is particularly preferably centered in the basic position by the two spring devices.
  • the clutch actuator has a brake.
  • the brake is designed as an electromagnetically actuated brake.
  • the switching element is held in the first and / or the second switching position by actuating the brake.
  • the switching element is held against the first spring force in the first switching position by the braking device.
  • the switching element is held against the second spring force in the second switching position by the braking device.
  • the switching element is preferably transferred during a switching operation by the coupling actuator into one of the two switching positions, the brake being actuated after the corresponding switching position has been reached.
  • the brake is released, the switching element being transferred to the desired position by the clutch actuator and / or one of the spring devices.
  • the electromagnetically actuated brake thus proposes a parking brake which has a significantly reduced current consumption for actuating or holding the switching element in the first or second switching position.
  • the clutch actuator can thus be operated in a significantly more energy-efficient manner.
  • the heat generation of the clutch actuator in the switching positions is significantly reduced, with reliable heat dissipation to the surroundings being ensured at long operating times.
  • the switching element is deactivated by the first spring force from the first switching position to the basic position and / or by the second spring force from the when the clutch actuator is deactivated second switching position can be converted into the basic position.
  • Deactivation means that the clutch actuator is de-energized so that, in particular, the motor shaft can be freely rotated about the motor axis.
  • no counterforces for example switching or holding forces, act on the switching element when the clutch actuator is deactivated.
  • the first and the second spring device are preferably designed or set up such that the switching element is transferred from the respective switching position to the basic position when deactivated.
  • the switching element automatically assumes the basic position due to the acting spring forces when the clutch actuator is deactivated. For example, the deactivation occurs when the power supply is interrupted.
  • a first gear stage of the gear section is designed as a spur gear.
  • the clutch actuator has a motor pinion and the selector shaft has a toothed section.
  • the motor pinion is preferably connected to the motor shaft in a rotationally fixed manner, the motor pinion being drivable in the circumferential direction about the motor axis.
  • the toothed section can in principle be designed as a circumferential toothing. However, the toothed section is preferably designed as a straight toothing.
  • the motor pinion transmits the torque to the first gear stage, in particular the spur gear, of the gear section.
  • the motor pinion can directly engage the toothed section.
  • the motor pinion is connected in terms of gear technology via at least one further gear stage to the gear section, so that in particular a multi-stage spur gear transmission is formed.
  • a second gear stage, as the further gear stage, of the gear section is formed as a rack and pinion gear, the second gear stage transmitting the torque to the toothed section.
  • the shift shaft is particularly preferably designed as a toothed rack.
  • the toothed section preferably extends in the axial direction with respect to the main axis on an upper side of the selector shaft.
  • the second gear stage can be used to convert a rotary switching movement of the clutch actuator into a linear switching movement of the switching shaft.
  • the shift shaft is thus preferably displaceable in the axial direction along the main axis via the clutch actuator.
  • the switching element between the basic position and the first and / or the second switching position is linear, preferably rectilinear, movable.
  • the gear section has a first and a second spur gear.
  • the two spur gears are designed as gear wheels.
  • the first and / or the second spur gear have straight teeth or helical teeth.
  • the first and the second spur gear are connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the two spur gears are arranged coaxially on a common gear shaft.
  • the Ge gear shaft can be designed as a gear shaft.
  • the first spur gear meshes with the motor pinion so that the first gear stage is formed between the motor sprocket and the first spur gear.
  • the second spur gear is in engagement with the toothed section, so that the second gear stage is formed between the second spur gear and the toothed section.
  • the first and the second spur gear can have a different pitch circle diameter. Specifically, the first spur gear has a larger pitch circle diameter than the second spur gear.
  • the actuating device has a guide pin.
  • the guide pin is arranged coaxially to the main axis.
  • the selector shaft is straight on the guide pin in the axial direction with respect to the main axis.
  • the selector shaft can be linearly moved between the switching positions and the basic positions by means of the guide bolt.
  • the selector shaft can be mounted on the guide pin via a plain bearing.
  • the guide bolt extends at least in sections within the first and / or the second spring device.
  • the guide pin particularly preferably remains stationary during the displacement of the selector shaft.
  • Another object of the invention relates to a clutch arrangement with the actuating device Be.
  • the actuating device is preferably designed as already described above.
  • the clutch arrangement has the clutch, the clutch having a displaceable shift sleeve and a first clutch partner.
  • the clutch can be designed as a 1-speed gearbox.
  • Shift sleeve can be shifted between an idle position and a first gear position via the shift element.
  • the basic position of the shift element is identical to the idle position of the shift sleeve and / or the first shift position of the shift element is identical to the first gear position
  • the shift element is preferably designed as the shift fork, with two shift fork arms encompassing the sliding sleeve in the form of a fork.
  • the shift sleeve In a first gear, the shift sleeve is shifted to the first gear position and coupled to the first clutch partner.
  • the first clutch partner is non-rotatably connected to the output shaft, with a drive torque of the drive shaft being transmitted via the shift sleeve to the first clutch partner and thus the output shaft in the first shift or gear position.
  • the clutch is designed as a 2-speed gearshift.
  • the clutch has a second clutch partner, the shift sleeve being additionally displaceable into a second gear position via the shift element.
  • the second shift position of the shift element is identical to the second gear position of the shift sleeve.
  • the first coupling partner can be designed as a first gear wheel and / or the second coupling partner as a second gear wheel.
  • the first and the second gear preferably carry gear teeth for coupling with the
  • the first and / or the second clutch partner can be designed as a clutch shoe.
  • the first and the second gear wheel preferably have claws for coupling to the gearshift sleeve.
  • the shift sleeve In a second gear, the shift sleeve is shifted to the second gear position and coupled to the second gear.
  • the second clutch Partner rotates connected to the other output shaft, whereby in the second shift or gear position the drive torque of the drive shaft is via the
  • Shift sleeve is transmitted to the second clutch partner and thus the further output shaft.
  • the shift sleeve In an idle, the shift sleeve is arranged in the idle position.
  • the shift sleeve is decoupled from the first and the second clutch partner.
  • the switching sleeve is also returned, the drive shaft preferably being decoupled or separated from the output shafts.
  • Figure 1 is a schematic representation of a clutch assembly as a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a clutch arrangement 1, which is designed and / or suitable, for example, for a vehicle.
  • the hitch be arrangement 1 has an actuator 2 and a clutch 3, where the actuator 2 is used to actuate the clutch 3.
  • the clutch 3 is designed as an electrically actuated synchronous clutch.
  • the actuating device 2 has an electromechanical clutch actuator 4, the clutch actuator 4 generating a switching movement.
  • the clutch actuator 4 is connected via a gear section 5 with a shift shaft 6 technically, the shift movement being transmitted via the gear section 5 to the shift shaft 6.
  • the clutch actuator 4 has a motor pinion 7, the clutch actuator 4 driving the motor pinion 7 to generate the shifting movement about a motor axis M.
  • the gear section 5 has a first and a second spur gear 8, 9, the two spur gears 8, 9 being arranged on a common gear shaft 10 and connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the selector shaft 6 is formed as a rack, the selector shaft 6 having a toothed section 11 for this purpose.
  • the first spur gear 8 is in engagement with the motor pinion 7, so that a first gear stage G1 is designed as a spur gear transmission.
  • the second spur gear 9 is in engagement with the toothing section 11 so that a second gear stage G2 is designed as a rack and pinion gear.
  • the gear section 5 is used to translate a torque of the clutch actuator 4 on the selector shaft 6.
  • the first spur gear 8 has a larger pitch circle diameter than the motor pinion 7 and the second spur gear 1 1 has a smaller pitch circle diameter than the first spur gear 8.
  • the shift shaft 6 defines with its longitudinal axis a main axis H, the clutch actuator 4 is aligned with its motor axis M normal to a plane through the main axis H.
  • the switching shaft 6 is displaced along the main axis H in the axial direction.
  • the shift shaft 6 can optionally be pushed along the main axis H in two directions ver.
  • the actuating device 2 has a fixed guide pin 12, where the shift shaft 6 is straight on the guide pin 12 in the axial direction with respect to the main axis H.
  • the control shaft 6 can be slidably mounted on the guide pin 12, for example via a slide bearing.
  • the guide pin 12 is arranged coaxially to the main axis H, an axial extent of the guide pin 12 being greater than an axial extent of the control shaft 6.
  • the actuating device 2 has a switching element 13, the Wennele element 13 being fixedly connected to the switching shaft 6.
  • the switching element 13 is designed as a shift fork, the switching element 13 being displaceable via the shift shaft 6 in the axial direction with respect to the main axis H between a basic position and a first and a second shift position.
  • the switching element 13 is arranged at an axial end of the switching shaft 6 and can for example be mounted on the switching shaft 6 in a positive and / or non-positive manner.
  • the clutch 3 has a shift sleeve 14 and a first and a second clutch partner 15, 16.
  • the shift element 13 designed as a shift fork has two shift fork arms which encompass the shift sleeve 14 on both sides. In the event of an axial displacement of the shift element 13, the shift element 13 simultaneously shifts the shift sleeve 14 in the axial direction with respect to the main axis H between the first and second clutch partners 15, 16.
  • the clutch 3 is designed as a 2-gear shift, the shift sleeve 14 being coupled in a first gear to the first clutch partner 15 and in a second gear to the second clutch partner 15 in a rotationally fixed manner.
  • the shift sleeve 14 can be driven via a drive shaft.
  • the first coupling partner 15 with an output shaft and the second coupling partner 16 with another drive shaft can be rotationally connected.
  • the shift sleeve 14 In the first gear, the shift sleeve 14 is arranged in a first gear position, a driving torque being thus transmitted from the drive shaft via the shift sleeve 14 to the first clutch partner 15. In the second gear, the shift sleeve 14 is arranged in a second gear position, thus driving torque is transmitted from the further drive shaft via the shift sleeve 14 to the two-th clutch partner 16. In an idle, the shift sleeve 14 is arranged in an idle position between the two clutch partners 15, 16 and is disengaged from them, so that the drive shaft is disengaged from the two Abtriebswel len. The idle position of the shift sleeve 14 corresponds to the basic position of the switching element 13.
  • the clutch actuator 4 In order to shift a first gear, the clutch actuator 4 performs the shift movement, the shift shaft 6 being pushed in the axial direction along the main axis H. The shift element 13 is shifted into the first shift position, at the same time the shift sleeve 14 is shifted in the direction of the first clutch partner 15 into the first gear position. In order to shift a second gear, the clutch actuator 4 executes a counter-directional shift movement, the shift shaft 6 being shifted in an axial opposite direction. The shift element 13 is shifted into the second shift position, the shift sleeve 14 being shifted in the direction of the second clutch partner 16 into the second gear position.
  • an angle of rotation is electronically specified which corresponds to the respective shift position of the shift element 13.
  • the clutch actuator 4 moves to this angle of rotation and then applies an integrated brake, so that the switching element 13 in the first or the second switching position and thus the switching sleeve 14 is held in the corresponding gear position. This prevents the clutch actuator 4 from developing high temperatures due to the constant high current consumption.
  • the brake can be designed, for example, as an electromagnetically actuated brake.
  • the actuating device 2 has a first and a second spring device 17,
  • the switching shaft 6 is arranged in the axial direction with respect to the main axis H between the two spring devices 17, 18, the first spring device 17 on the one hand and the second spring device 18 on the other hand abutting the switching shaft 6.
  • the two spring devices 17, 18 are each formed as a helical spring, the two spring devices 17, 18 being elastically deformable in the axial direction with respect to the main axis H.
  • the switching element 13 When the switching element 13 is transferred from the basic position to the second switching position, the second spring device 18 is pressed together in the axial direction with respect to the main axis H, a second spring force F2 of the second spring device 18 acting on the switching shaft 6 being increased.
  • the switching element 13 By the brake integrated in the clutch actuator 4, the switching element 13 is held in the first or second switching position against the respective acting spring force F1, F2.
  • the switching element 13 In the basic position, the switching element 13 is centered by the two spring devices 17, 18, the first and the second spring force F1, F2 being of the same size.
  • the return of the switching element 6 in the basic position by the Federeinrich lines 17, 18 is always initiated when neither the clutch actuator 4 nor its brake is actuated. In the event of a system malfunction or in the event of a power failure of the clutch actuator 4, this ensures that the shift element 13 and thus the shift sleeve 14 are returned from the first or the second gear position to the idle position at all times. It can thus be ensured that in the first or the second gear, the two coupled shafts are reliably separated from one another or are coupled out, or the shift sleeve 14 is transferred into the idle position.
  • the gear section 5 is designed such that no self-locking can occur when the switching element 6 is returned.

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Abstract

Mechanische Betätigungen von Gangschaltungen sind vom Menschen abhängig und unterliegen damit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit. Es sind elektrische steuerbare und betätigbare Gangsschaltungen bekannt, wobei das Schalten beispielsweise durch Verschieben einer Schiebemuffen mittels eines Schaltaktuators realisiert wird. Hierzu wird eine Betätigungsvorrichtung (2) für eine Kupplung (3), mit einem elektromechanischen Kupplungsaktuator (4) zur Erzeugung einer Schaltbewegung, mit einer Schaltwelle (6), wobei die Schaltwelle 6 über einen Getriebeabschnitt (5) mit dem Kupplungsaktuator (4) getriebetechnisch verbunden ist, sodass die Schaltbewegung auf die Schaltwelle (6) übertragbar ist, mit einem Schaltelement (13) zur Übertragung der Schaltbewegung auf die Kupplung (3), wobei das Schaltelement (13) mit der Schaltwelle (6) verbunden ist, und wobei das Schaltelement (6) mittels der Schaltbewegung zwischen einer Grundposition und einer ersten Schaltposition bewegbar ist, vorgeschlagen, wobei eine erste Federeinrichtung (17) zur Rückführung des Schaltelements (13) von der ersten Schaltposition in die Grundposition, wobei die erste Federeinrichtung (7) das Schaltelement (13) in der ersten Schaltposition in Richtung der Grundposition mit einer ersten Federkraft (F1) beaufschlagt.

Description

Betätiqunqsvorrichtung für eine Kupplung sowie Kupplunqsanordnunq mit der Betäti- qunqsvorrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung mit den Merkma len des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplungs anordnung mit der Betätigungsvorrichtung.
Mechanische Betätigungen von Gangschaltungen sind vom Menschen abhängig und unterliegen damit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit. Es sind elektrische steuer bare und betätigbare Gangschaltungen bekannt, wobei das Schalten beispielsweise durch Verschieben einer Schiebemuffen mittels eines Schaltaktuators realisiert wird. Hierzu ist beispielsweise die Verwendung von hydraulischen, pneumatischen oder elektromagnetischen Schaltaktuatoren bekannt.
Die Druckschrift DE 10 2014 206 493 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt eine Schaltvorrichtung für ein automatisiertes Fahrzeugge triebe, wobei die Schaltvorrichtung Schiebemuffen umfasst, welche verdrehfest und axial verschiebbar auf zumindest einer Getriebewelle angeordnet sind, wobei zumin dest auf einer Seite jeder Schiebemuffe benachbart zu der jeweiligen Schiebemuffe ein Losrad platziert ist, welches rotierbar auf der Getriebewelle angeordnet ist. Jede Schiebemuffe ist axial in Richtung des jeweiligen Losrades in eine Schaltstellung verschiebbar, wodurch bei Erreichen der Schaltstellung eine verdrehteste Kopplung des Losrades mit der Getriebewelle bewirkt wird. Die Schaltvorrichtung weist jeweils einen elektrischen Stellmotor zum Verschieben jeder Schiebemuffe auf, wobei eine Schaltkraft von einer Abtriebswelle des elektrischen Stellmotors über zumindest ein Schaltelement auf die Schiebemuffe übertragbar ist.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Betätigungsvorrichtung der ein gangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch ein verbessertes Betriebsverhal ten auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Kupplungsanordnung mit der Betätigungsvorrichtung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung.
Es wird eine Betätigungsvorrichtung vorgeschlagen, welche für eine Kupplung aus gebildet und/oder geeignet ist. Die Kupplung ist vorzugsweise als eine mechanische Kupplung ausgebildet, wobei die Kupplung vorzugsweise zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung mindestens zweier Wellen, insbesondere einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, dient. Besonders bevorzugt ist die Kupplung als eine Klauenkupplung und/oder eine Synchronkupplung ausgebildet. Insbesonde re dient die Betätigungsvorrichtung zur Betätigung der Kupplung. Besonders bevor zugt kann durch die Betätigung der Kupplung ein Kraftfluss zwischen den beiden Wellen unterbrochen oder übertragen werden.
Die Betätigungsvorrichtung weist einen elektromechanischen Kupplungsaktuator auf, welcher zur Erzeugung einer Stellbewegung ausgebildet und/oder geeignet ist. Be sonders bevorzugt weist der Kupplungsaktuator einen Elektromotor zur Erzeugung eines Drehmoments auf. Bevorzugt treibt der Elektromotor eine Motorwelle um eine Motorachse an. Im Speziellen verdreht der Elektromotor zur Umsetzung der Schalt bewegung die Motorwelle in einem festgelegten Drehwinkel um die Motorachse.
Die Betätigungsvorrichtung weist eine Schaltwelle auf. Insbesondere überträgt die Schaltwelle die Schaltbewegung auf die Kupplung, insbesondere ein Kupplungsbau teil, sodass die beiden Wellen miteinander gekoppelt bzw. voneinander entkoppelt werden. Vorzugsweise definiert die Schaltwelle mit ihrer Längsachse eine Hauptach se.
Die Schaltwelle ist über einen Getriebeabschnitt mit dem Kupplungsaktuator getrie betechnisch verbunden, sodass die Schaltbewegung auf die Schaltwelle übertragbar ist. Besonders bevorzugt dient der Getriebeabschnitt zur Übersetzung des Drehmo ments auf die Schaltwelle. Der Getriebeabschnitt ist vorzugsweise als ein Zahnrad getriebe ausgebildet. Im Speziellen weist der Getriebeabschnitt ein Übersetzungs- Verhältnis von i > 1 auf. Im Speziellen wird das übertragene Drehmoment der Motor welle über den Getriebeabschnitt auf die Schaltwelle vergrößert.
Die Betätigungsvorrichtung weist ein Schaltelement auf, welches zur Übertragung der Schaltbewegung auf die Kupplung ausgebildet und/oder geeignet ist. Vorzugs weise ist das Schaltelement als eine Schaltgabel oder eine Schaltschwinge ausge bildet. Das Schaltelement ist mit der Schaltwelle verbunden. Insbesondere ist das Schaltelement mit der Schaltwelle formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden.
Das Schaltelement ist mittels der Schaltbewegung zwischen einer Grundposition und einer ersten Schaltposition bewegbar. Die beiden Wellen sind in der Grundposition des Schaltelements vorzugsweise voneinander getrennt bzw. entkoppelt. In der ers ten Schaltposition des Schaltelements sind die beiden Wellen vorzugsweise drehfest miteinander gekoppelt. Besonders bevorzugt wird die Schaltbewegung direkt von der Schaltwelle auf das Schaltelement übertragen.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsvorrichtung min destens oder genau eine erste Federeinrichtung aufweist, welche zur Rückführung des Schaltelements von der ersten Schaltposition in die Grundposition ausgebildet und/oder geeignet ist. Die erste Federeinrichtung ist vorzugsweise als eine Druckfe der, insbesondere eine Schraubenfeder, ausgebildet. Die erste Federeinrichtung ist vorzugsweise bei einer Umsetzung der Schaltbewegung elastisch verformbar. Be sonders bevorzugt ist die erste Federeinrichtung koaxial zu der Hauptachse anage- ordnet und/oder entlang der Hauptachse elastisch verformbar. Im Speziellen liegt die erste Federeinrichtung an einem axialen Ende der Schaltwelle an. Alternativ kann die erste Federeinrichtung unmittelbar an dem Schaltelement anliegen.
Insbesondere wird die erste Federeinrichtung bei einer Überführung des Schaltele ments von der Grundposition in die erste Schaltposition zusammengedrückt. Die ers te Federeinrichtung beaufschlagt somit das Schaltelement in der ersten Schaltpositi on in Richtung der Grundposition mit einer ersten Federkraft. Vorzugsweise ist die erste Federkraft in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse in Richtung des Schaltelements und/oder der Schaltwelle gerichtet. Bei einer Unterbrechung des Drehmoments und/oder einer Entkopplung des Kupplungsaktuators von der Schalt welle, wird das Schaltelement aufgrund der Federkraft der ersten Federeinrichtung stets von der ersten Schaltposition in die Grundposition zurückgeführt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die erste Federeinrichtung eine Rückführung des Schaltelements, beispielsweise bei einem Systemausfall, in die Grundposition gewährleistet ist. Somit können die Wellen der Kupplungsanordnung zuverlässig mechanisch voneinander getrennt werden. Durch die mechanische Rück führung ist zudem sichergestellt, dass die Rückführung in die Grundposition bei ei nem Stromausfall des Kupplungsaktuators dauerhaft gewährleistet ist, wodurch die Betriebssicherheit deutlich erhöht werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine besonders robuste Betäti gungsvorrichtung umgesetzt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigungsvorrichtung eine zweite Federeinrichtung zur Rückführung des Schaltelements von einer zweiten Schaltposition in die Grundposition aufweist. Insbesondere ist das Schaltelement mittels der Schaltbewegung wahlweise zwischen der Grundposition, der ersten und der zweiten Schaltposition bewegbar. Besonders bevorzugt ist das Schaltelement zwischen der Grundposition und der ersten und/oder der zweiten Schaltposition ver schiebbar und/oder verschwenkbar und/oder verdrehbar. Insbesondere ist die An triebswelle in der zweiten Schaltposition mit einer weiteren Abtriebswelle gekoppelt. Bevorzugt ist die Schaltwelle zwischen den beiden Federeinrichtungen angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Federeinrichtung koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Im Speziellen liegt die zweite Federeinrichtung an dem anderen axialen Ende der Schaltwelle an. Die erste und zweite Federeinrichtung sind vorzugsweise baugleich ausgebildet.
Insbesondere wird die zweite Federeinrichtung bei einer Überführung des Schaltele ments von der Grundposition in die zweite Schaltposition zusammengedrückt. Die zweite Federeinrichtung beaufschlagt somit das Schaltelement in der zweiten Schalt position in Richtung der Grundposition mit einer zweiten Federkraft. Insbesondere ist die zweite Federeinrichtung in der ersten Schaltposition des Schaltelements in einem entspannten Zustand und/oder die zweite Federkraft kleiner als die erste Federkraft. Insbesondere ist die erste Federeinrichtung in der zweiten Schaltposition des Schalt elements in einem entspannten Zustand und/oder die erste Federkraft kleiner als die zweite Federkraft. Im Speziellen sind die erste und die zweite Federkraft in der Grundposition des Schaltelements gleich groß. Besonders bevorzugt ist das Schalt element in der Grundposition durch die beiden Federeinrichtung zentriert.
In einer weiteren Konkretisierung weist der Kupplungsaktuator eine Bremse auf. Ins besondere ist die Bremse als eine elektromagnetisch betätig bare Bremse ausgebil det. Das Schaltelement ist in der ersten und/oder der zweiten Schaltposition durch eine Betätigung der Bremse gehalten. Insbesondere ist das Schaltelement entgegen der ersten Federkraft in der ersten Schaltposition durch die Bremseinrichtung gehal ten. Insbesondere ist das Schaltelement entgegen der zweiten Federkraft in der zweiten Schaltposition durch die Bremseinrichtung gehalten.
Das Schaltelement wird vorzugsweise bei einem Schaltvorgang durch den Kupp lungsaktuator in eine der beiden Schaltpositionen überführt, wobei nach Erreichen der entsprechenden Schaltposition die Bremse betätig wird. Bei einem Umschaltvor gang von der einen Schaltposition in die Grundposition oder die andere Schaltpositi on wird die Bremse gelöst, wobei das Schaltelement durch den Kupplungsaktuator und/oder eine der Federeinrichtungen in die gewünschte Position überführt wird.
Durch die elektromagnetisch betätigbare Bremse wird somit eine Feststellbremse vorgeschlagen, welche eine deutlich reduzierte Stromaufnahme zur Betätigung bzw. zum Halten des Schaltelements in der ersten oder zweiten Schaltposition aufweist. Somit kann der Kupplungsaktuator deutlich energieeffizienter Betrieben werden. Zu dem ist die Wärmeentstehung des Kupplungsaktuators in den Schaltpositionen deut lich reduziert, wobei bei hohen Einschaltdauern eine sichere Wärmeableitung an die Umgebung gewährleistet ist.
In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass das Schaltelement bei einer De aktivierung des Kupplungsaktuators durch die erste Federkraft von der ersten Schaltposition in die Grundposition und/oder durch die zweite Federkraft von der zweiten Schaltposition in die Grundposition überführbar ist. Unter Deaktivierung ist dabei eine Kraftlosschaltung des Kupplungsaktuators zu verstehen, sodass insbe sondere die Motorwelle um die Motorachse frei drehbar ist. Insbesondere wirken so mit bei der Deaktivierung des Kupplungsaktuators keine Gegenkräfte, beispielsweise Schalt- oder Haltkräfte, auf das Schaltelement. Bevorzugt sind die erste und die zweite Federeinrichtung so ausgebildet oder eingerichtet, dass das Schaltelement bei Deaktivierung von der jeweiligen Schaltposition in die Grundposition überführt wird. Besonders bevorzugt nimmt das Schaltelement bei der Deaktivierung des Kupplungsaktuators die Grundposition automatisch aufgrund der wirkenden Feder kräfte ein. Beispielsweise erfolgt die Deaktivierung bei einer Unterbrechung der Spannungsversorgung.
In einer weiteren Konkretisierung ist eine erste Getriebestufe des Getriebeabschnitts als ein Stirnradgetriebe ausgebildet. Der Kupplungsaktuator weist ein Motorritzel und die Schaltwelle einen Verzahnungsabschnitt auf. Das Motorritzel ist vorzugsweise drehfest mit der Motorwelle verbunden, wobei das Motorritzel in Umlaufrichtung um die Motorachse antreibbar ist. Der Verzahnungsabschnitt kann prinzipiell als eine umlaufende Verzahnung ausgebildet. Bevorzugt jedoch ist der Verzahnungsabschnitt als eine geradlinige Verzahnung ausgebildet.
Das Motorritzel überträgt das Drehmoment auf die erste Getriebestufe, insbesondere das Stirnradgetriebe, des Getriebeabschnitts. Prinzipiell kann das Motorritzel unmit telbar mit dem Verzahnungsabschnitt in Eingriff stehen. Bevorzugt jedoch ist das Mo torritzel über mindestens eine weitere Getriebestufe mit dem Verzahnungsabschnitt getriebetechnisch verbunden, sodass insbesondere ein mehrstufiges Stirnradgetrie be gebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine zweite Getriebestufe, als die weitere Getriebestufe, des Getriebeabschnitts als ein Zahnstangengetriebe aus gebildet ist, wobei die zweite Getriebestufe das Drehmoment auf den Verzahnungs abschnitt überträgt. Besonders bevorzugt ist die Schaltwelle als eine Zahnstange ausgebildet. Bevorzugt erstreckt sich der Verzahnungsabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse an einer Oberseite der Schaltwelle. Durch die zweite Getriebestufe ist bzw. wird somit eine rotatorische Schaltbewegung des Kupplungsaktuators in eine lineare Schaltbewegung der Schaltwelle umsetzbar bzw. umgesetzt. Bevorzugt ist die Schaltwelle somit über den Kupplungsaktuator in axialer Richtung entlang der Hauptachse verschiebbar. Insbesondere ist das Schalt element zwischen der Grundposition und der ersten und/oder der zweiten Schaltposi tion linear, vorzugsweise geradlinig, bewegbar.
In einer konkreten konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Getriebeab schnitt ein erstes und ein zweites Stirnrad aufweist. Insbesondere sind die beiden Stirnräder als Zahnräder ausgebildet. Im Speziellen weisen das erste und/oder das zweite Stirnrad eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung auf. Das erste und das zweite Stirnrad sind drehfest miteinander verbunden. Insbesondere sind die beiden Stirnräder koaxial auf einer gemeinsamen Getriebewelle angeordnet. Die Ge triebewelle kann als eine Zahnradwelle ausgebildet sein.
Das erste Stirnrad steht mit dem Motorritzel in Eingriff, sodass die erste Getriebestu fe zwischen dem Motorritzel und dem ersten Stirnrad gebildet ist. Das zweite Stirnrad steht mit dem Verzahnungsabschnitt in Eingriff, sodass die zweite Getriebestufe zwi schen dem zweiten Stirnrad und dem Verzahnungsabschnitt gebildet ist. Das erste und das zweite Stirnrad können einen unterschiedlichen Wälzkreisdurchmesser auf weisen. Im Speziellen weist das erste Stirnrad einen größeren Wälzkreisdurchmes ser als das zweite Stirnrad auf.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Betätigungsvorrichtung einen Füh rungsbolzen aufweist. Insbesondere ist der Führungsbolzen koaxial zu der Haupt achse angeordnet. Die Schaltwelle ist auf dem Führungsbolzen in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse geradgeführt. Insbesondere ist die Schaltwelle mittels des Führungsbolzens linear zwischen den Schaltpositionen und der Grundpositionen be wegbar. Die Schaltwelle kann über ein Gleitlager auf dem Führungsbolzen gelagert sein. Im Speziellen erstreckt sich der Führungsbolzen zumindest abschnittsweise innerhalb der ersten und/oder der zweiten Federeinrichtung. Besonders bevorzugt verbleibt der Führungsbolzen während der Verschiebung der Schaltwelle stationär. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung mit der Be tätigungsvorrichtung. Vorzugsweise ist die Betätigungsvorrichtung wie bereits zuvor beschrieben ausgestaltet. Die Kupplungsanordnung weist die Kupplung auf, wobei die Kupplung eine verschiebbare Schaltmuffe und einen ersten Kupplungspartner aufweist. Die Kupplung kann als eine 1 -Gangschaltung ausgebildet sein. Die
Schaltmuffe ist über das Schaltelement zwischen einer Leerlaufposition und einer ersten Gangposition verschiebbar. Insbesondere ist die Grundposition des Schalt elements identisch mit der Leerlaufposition der Schaltmuffe und/oder die erste Schaltposition des Schaltelements identisch mit der ersten Gangposition der
Schaltmuffe. Bevorzugt ist das Schaltelement als die Schaltgabel ausgebildet, wobei zwei Schaltgabelarme die Schiebemuffe gabelförmig umfassen.
In einem ersten Gang ist die Schaltmuffe in die erste Gangposition verschoben und mit dem ersten Kupplungspartner gekoppelt. Insbesondere ist der erste Kupplungs partner drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wobei in der ersten Schalt- bzw. Gangposition ein Antriebsmoment der Antriebswelle über die Schaltmuffe auf den ersten Kupplungspartner und somit die Abtriebswelle übertragen wird.
In einer konkreten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kupplung als eine 2-Gang- Schaltung ausgebildet ist. Die Kupplung weist einen zweiten Kupplungspartner auf, wobei die Schaltmuffe über das Schaltelement zusätzlich in eine zweite Gangposition verschiebbar ist. Insbesondere ist die zweite Schaltposition des Schaltelements iden tisch mit der zweiten Gangposition der Schaltmuffe.
Der erste Kupplungspartner kann als ein erstes Gangrad und/oder der zweite Kupp lungspartner als ein zweites Gangrad ausgebildet sein. Das erste bzw. das zweite Gangrad tragen vorzugsweise eine Schaltverzahnung zur Kopplung mit der
Schaltmuffe. Alternativ können der erste und/oder der zweite Kupplungspartner als Kupplungsbacke ausgebildet sein. Das erste bzw. das zweite Gangrad weisen hierzu vorzugsweise Klauen zur Kopplung mit der Schaltmuffe auf.
In einem zweiten Gang ist die Schaltmuffe in die zweite Gangposition verschoben und mit dem zweiten Gangrad gekoppelt. Insbesondere ist der zweite Kupplungs- Partner drehtest mit der weiteren Abtriebswelle verbunden, wobei in der zweiten Schalt- bzw. Gangposition das Antriebsmoment der Antriebswelle über die
Schaltmuffe auf den zweiten Kupplungspartner und somit die weitere Abtriebswelle übertragen wird.
In einem Leerlauf ist die Schaltmuffe in der Leerlaufposition angeordnet. Dabei ist die Schaltmuffe von dem ersten und dem zweiten Kupplungspartner entkoppelt. Insbe sondere erfolgt bei einer Rückführung des Schaltelements durch eine der beiden Fe dereinrichtungen zugleich eine Rückführung der Schaltmuffe, wobei bevorzugt die Antriebswelle von den Abtriebswellen entkoppelt bzw. getrennt wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert, wobei weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen der Figurenbeschreibung zu ent nehmen sind. Es zeigt:
Figur 1 in einer schematischen Darstellung eine Kupplungsanordnung als ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Kupplungsanordnung 1 , wel che beispielsweise für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Kupp lungsanordnung 1 weist eine Betätigungsvorrichtung 2 und eine Kupplung 3 auf, wo bei die Betätigungsvorrichtung 2 zur Betätigung der Kupplung 3 dient. Beispielsweise ist die Kupplung 3 als eine elektrisch betätigbare Synchronkupplung ausgebildet.
Die Betätigungsvorrichtung 2 weist einen elektromechanischen Kupplungsaktuator 4 auf, wobei der Kupplungsaktuator 4 eine Schaltbewegung generiert. Der Kupplungs aktuator 4 ist über einen Getriebeabschnitt 5 mit einer Schaltwelle 6 getriebetech nisch verbunden, wobei die Schaltbewegung über den Getriebeabschnitt 5 auf die Schaltwelle 6 übertragen wird. Der Kupplungsaktuator 4 weist ein Motorritzel 7 auf, wobei der Kupplungsaktuator 4 das Motorritzel 7 zur Erzeugung der Schaltbewegung um eine Motorachse M antreibt. Der Getriebeabschnitt 5 weist ein erstes und ein zweites Stirnrad 8, 9 auf, wobei die beiden Stirnräder 8, 9 auf einer gemeinsamen Getriebewelle 10 angeordnet und drehfest miteinander verbunden sind. Die Schaltwelle 6 ist als eine Zahnstange aus gebildet, wobei die Schaltwelle 6 hierzu einen Verzahnungsabschnitt 1 1 aufweist.
Das erste Stirnrad 8 steht mit dem Motorritzel 7 in Eingriff, sodass eine erste Getrie bestufe G1 als ein Stirnradgetriebe ausgebildet ist. Das zweite Stirnrad 9 steht mit dem Verzahnungsabschnitt 1 1 in Eingriff, sodass eine zweite Getriebestufe G2 als ein Zahnstangengetriebe ausgebildet ist. Somit kann eine rotatorische Schaltbewe gung des Kupplungsaktuators 4 über den Getriebeabschnitt 5 in eine lineare Schalt bewegung umgewandelt werden.
Der Getriebeabschnitt 5 dient zur Übersetzung eines Drehmoments des Kupplungs aktuators 4 auf die Schaltwelle 6. Dabei weist das erste Stirnrad 8 einen größeren Wälzkreisdurchmesser als das Motorritzel 7 und das zweite Stirnrad 1 1 einen kleine ren Wälzkreisdurchmesser als das erste Stirnrad 8 auf. Somit wird das Drehmoment mithilfe der kämmenden Übersetzungsstufe der Stirnräder 8, 9 vergrößert und mittels des Verzahnungsabschnitt 1 1 auf die Schaltwelle 6 aufgebracht. Die Schaltwelle 6 definiert mit ihrer Längsachse eine Hauptachse H, wobei der Kupplungsaktuator 4 mit seiner Motorachse M normal zu einer Ebene durch die Hauptachse H ausgerich tet ist. Bei einer Ausführung der Schaltbewegung durch den Kupplungsaktuator, wird die Schaltwelle 6 entlang der Hauptachse H in axialer Richtung verschoben. Dabei kann die Schaltwelle 6 wahlweise entlang der Hauptachse H in zwei Richtungen ver schoben werden.
Die Betätigungsvorrichtung 2 weist einen feststehenden Führungsbolzen 12 auf, wo bei die Schaltwelle 6 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H auf dem Führungsbolzen 12 geradgeführt ist. Die Schaltwelle 6 kann gleitend, zum Beispiel über ein Gleitlager, auf dem Führungsbolzen 12 gelagert sein. Der Führungsbolzen 12 ist koaxial zu der Hauptachse H angeordnet, wobei eine axiale Erstreckung des Führungsbolzens 12 größer als eine axiale Erstreckung der Schaltwelle 6 ist. Die Betätigungsvorrichtung 2 weist ein Schaltelement 13 auf, wobei das Schaltele ment 13 fest mit der Schaltwelle 6 verbunden ist. Das Schaltelement 13 ist als eine Schaltgabel ausgebildet, wobei das Schaltelement 13 über die Schaltwelle 6 in axia ler Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen einer Grundposition sowie ei ner ersten und einer zweiten Schaltposition verschiebbar ist. Das Schaltelement 13 ist an einem axialen Ende der Schaltwelle 6 angeordnet und kann beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig an der Schaltwelle 6 montiert sein.
Die Kupplung 3 weist eine Schaltmuffe 14 sowie einen ersten und einen zweiten Kupplungspartner 15, 16 auf. Das als Schaltgabel ausgebildete Schaltelement 13 weist zwei Schaltgabelarme auf, welche die Schaltmuffe 14 beidseitig umgreifen. Bei einer axialen Verschiebung des Schaltelements 13, verschiebt das Schaltelement 13 zugleich die Schaltmuffe 14 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwi schen dem ersten und dem zweiten Kupplungspartner 15, 16.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 3 als eine 2-Gangschaltung ausgebildet, wobei die Schaltmuffe 14 in einem ersten Gang mit dem ersten Kupp lungspartner 15 und in einem zweiten Gang mit dem zweiten Kupplungspartner 15 drehfest gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Schaltmuffe 14 über eine Antriebs welle angetrieben werden. Beispielsweise können der erste Kupplungspartner 15 mit einer Abtriebswelle und der zweite Kupplungspartner 16 mit einer weiteren Ab triebswelle drehfest verbunden sein.
In dem ersten Gang ist die Schaltmuffe 14 in einer ersten Gangposition angeordnet, wobei somit ein Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle über die Schaltmuffe 14 auf den ersten Kupplungspartner 15 übertragen wird. In dem zweiten Gang ist die Schaltmuffe 14 in einer zweiten Gangposition angeordnet, wobei somit ein Antriebs drehmoment von der weiteren Antriebswelle über die Schaltmuffe 14 auf den zwei ten Kupplungspartner 16 übertragen wird. In einem Leerlauf ist die Schaltmuffe 14 in einer Leerlaufposition zwischen den beiden Kupplungspartner 15, 16 angeordnet und steht mit diesen außer Eingriff, sodass die Antriebswelle von den beiden Abtriebswel len ausgekuppelt ist. Die Leerlaufposition der Schaltmuffe 14 entspricht dabei der Grundposition des Schaltelements 13. Um einen ersten Gang zu schalten, führt der Kupplungsaktuator 4 die Schaltbewe gung aus, wobei die Schaltwelle 6 in axialer Richtung entlang der Hauptachse H ver schoben wird. Dabei wird das Schaltelement 13 in die erste Schaltposition verscho ben, wobei zugleich die Schaltmuffe 14 in Richtung des ersten Kupplungspartners 15 in die erste Gangposition verschoben wird. Um einen zweiten Gang zu schalten führt der Kupplungsaktuator 4 eine gegengerichtete Schaltbewegung aus, wobei die Schaltwelle 6 in einer axialen Gegenrichtung verschoben wird. Dabei wird das Schaltelement 13 in die zweite Schaltposition verschoben, wobei zugleich die Schaltmuffe 14 in Richtung des zweiten Kupplungspartners 16 in die zweite Gangpo sition verschoben wird.
Zur Schaltung der Gänge wird beispielweise elektronisch ein Drehwinkel vorgege ben, welcher der jeweiligen Schaltposition des Schaltelements 13 entspricht. Der Kupplungsaktuator 4 fährt diesen Drehwinkel an und legt anschließend eine integrier te Bremse ein, sodass das Schaltelement 13 in der ersten oder der zweiten Schalt position und somit die Schaltmuffe 14 in der entsprechenden Gangposition gehalten ist. Dadurch wird vermieden, dass der Kupplungsaktuator 4 durch ständige große Stromaufnahme hohe Temperaturen entwickelt. Die Bremse kann beispielsweise als eine elektromagnetisch betätigbare Bremse ausgebildet sein.
Die Betätigungsvorrichtung 2 weist eine erste und eine zweite Federeinrichtung 17,
18 zur Rückführung des Schaltelements 13 auf. Die beiden Federeinrichtungen 17,
18 sind koaxial zu der Hauptachse H angeordnet, wobei sich der Führungsbolzen 12 innerhalb der ersten und der zweiten Federeinrichtung 17, 18 erstreckt. Die Schalt welle 6 ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen den beiden Federeinrichtungen 17, 18 angeordnet, wobei die erste Federeinrichtung 17 einer seits und die zweite Federeinrichtung 18 andererseits an der Schaltwelle 6 anliegen. Die beiden Federeinrichtungen 17, 18 sind jeweils als eine Schraubenfeder ausge bildet, wobei die beiden Federeinrichtungen 17, 18 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H elastisch verformbar sind. Bei einer Überführung des Schaltelements 13 von der Grundposition in die erste Schaltposition wird die erste Federeinrichtung 17 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zusammengedrückt, wobei eine auf die Schaltwelle 6 wirkende erste Federkraft F1 der ersten Federeinrichtung 17 erhöht wird. Bei einer Überführung des Schaltelements 13 von der Grundposition in die zweite Schaltposition wird die zweite Federeinrichtung 18 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zusammen gedrückt, wobei eine auf die Schaltwelle 6 wirkende zweite Federkraft F2 der zweiten Federeinrichtung 18 erhöht wird. Durch die in den Kupplungsaktuator 4 integrierte Bremse wird das Schaltelement 13 in der ersten oder zweiten Schaltposition entge gen der jeweiligen wirkenden Federkraft F1 , F2 gehalten. In der Grundposition ist das Schaltelement 13 durch die beiden Federeinrichtungen 17, 18 zentriert, wobei die erste und die zweite Federkraft F1 , F2 gleich groß sind.
Die Rückführung des Schaltelements 6 in die Grundposition durch die Federeinrich tungen 17, 18 wird immer dann eingeleitet, wenn weder der Kupplungsaktuator 4 noch dessen Bremse betätigt ist. Dadurch wird im Falle einer Systemstörung oder bei einem Stromausfall des Kupplungsaktuators 4, die Rückführung des Schaltelements 13 und somit der Schaltmuffe 14 von der ersten oder der zweiten Gangposition in die Leerlaufposition jederzeit sichergestellt. Somit kann gewährleistet werden, dass in dem ersten oder dem zweiten Gang die beiden eingekuppelten Wellen zuverlässig voneinander getrennt bzw. aus gekoppelt werden bzw. die Schaltmuffe 14 in die Leerlaufposition überführt wird. Dabei ist der Getriebeabschnitt 5 so ausgeführt, dass bei der Rückführung des Schaltelements 6 keine Selbsthemmung entstehen kann.
Bezuqszeichen
1 Kupplungsanordnung
Betätigungsvorrichtung
Kupplung
Kupplungsaktuator
Getriebeabschnitt
Schaltwelle
Motorritzel
8 erstes Stirnrad
9 zweite Stirnrad
10 Getriebewelle
1 1 Verzahnungsabschnitt
12 Führungsbolzen
13 Schaltelement
14 Schaltmuffe
15 erster Kupplungspartner
16 zweiter Kupplungspartner
17 erste Federeinrichtung
18 zweite Federeinrichtung
G1 erste Getriebestufe
G2 zweite Getriebestufe
H Hauptachse
M Motorachse

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungsvorrichtung (2) für eine Kupplung (3), mit einem elektromechanischen Kupplungsaktuator (4) zur Erzeugung einer Schaltbewegung, mit einer Schaltwelle (6), wobei die Schaltwelle (6) über einen Getriebeabschnitt (5) mit dem Kupplungsak tuator (4) getriebetechnisch verbunden ist, sodass die Schaltbewegung auf die Schaltwelle (6) übertragbar ist, mit einem Schaltelement (13) zur Übertragung der Schaltbewegung auf die Kupplung (3), wobei das Schaltelement (13) mit der Schalt welle (6) verbunden ist, und wobei das Schaltelement (6) mittels der Schaltbewe gung zwischen einer Grundposition und einer ersten Schaltposition bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine erste Federeinrichtung (17) zur Rückführung des Schalt elements (13) von der ersten Schaltposition in die Grundposition, wobei die erste Fe dereinrichtung (17) das Schaltelement (13) in der ersten Schaltposition in Richtung der Grundposition mit einer ersten Federkraft (F1 ) beaufschlagt.
2. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine zweite Federeinrichtung (18) zur Rückführung des Schaltelements (13) von einer zweiten Schaltposition in die Grundposition, wobei die zweite Federeinrichtung (18) das Schaltelement (13) in der zweiten Schaltposition in Richtung der Grundposition mit einer zweiten Federkraft (F2) beaufschlagt.
3. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktuator (4) eine Bremse aufweist, wobei das Schaltelement (13) in der ersten und/oder der zweiten Schaltposition durch eine Betätigung der Bremse gehalten ist.
4. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Deaktivierung des Kupplungsaktuators (4) das Schaltelement (13) durch die erste Federkraft (F1 ) von der ersten Schaltposition in die Grundposition und/oder durch die zweite Federkraft (F2) von der zweiten Schalt position in die Grundposition überführbar ist.
5. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Getriebestufe (G1 ) des Getriebeabschnitts (5) als ein Stirnradgetriebe ausgebildet ist, wobei der Kupplungsaktuator (4) ein Motorritzel (7) und die Schaltwelle (6) einen Verzahnungsabschnitt (1 1 ) aufweist, wobei das Mo torritzel (7) ein Drehmoment auf die erste Getriebestufe (G1 ) des Getriebeabschnitts (5) überträgt.
6. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Getriebestufe (G2) des Getriebeabschnitts (5) als ein Zahnstangengetriebe ausgebildet ist, wobei die zweite Getriebestufe (G2) das Drehmoment auf den Ver zahnungsabschnitt (11 ) überträgt, sodass eine rotatorische Schaltbewegung des Kupplungsaktuators (4) in eine lineare Schaltbewegung der Schaltwelle (6) umge setzt ist.
7. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeabschnitt (5) ein erstes und ein zweites Stirnrad (8, 9) aufweist, wobei das erste und das zweite Stirnrad (8, 9) drehfest miteinander verbunden sind, und wobei das erste Stirnrad (8) zur Bildung der ersten Getriebestufe (G1 ) mit dem Motorritzel (7) und/oder das zweite Stirnrad (9) zur Bildung der zweiten Getriebestufe (G2) mit dem Verzahnungsabschnitt (1 1 ) in Eingriff steht.
8. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (2) einen Führungsbolzen (12) aufweist, wobei die Schaltwelle (6) auf dem Führungsbolzen (12) geradgeführt ist.
9. Kupplungsanordnung (1 ) mit der Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vor hergehenden Ansprüche und mit der Kupplung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (3) eine verschiebbare Schaltmuffe (14) und einen ersten Kupplungs partner (15) aufweist, wobei die Schaltmuffe (14) über das Schaltelement (13) zwi schen einer Leerlaufposition und mindestens einer ersten Gangposition verschiebbar ist, und wobei die Schaltmuffe (14) in einem ersten Gang in die erste Gangposition verschoben ist und mit dem ersten Kupplungspartner (15) gekoppelt ist.
10. Kupplungsanordnung (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (3) als eine 2-Gangschaltung ausgebildet ist, wobei die Schaltmuffe (14) über das Schaltelement (13) zusätzlich in eine zweite Gangposition verschiebbar ist, wobei die Kupplung (3) einen zweiten Kupplungspartner (16) aufweist, und wobei die Schaltmuffe (14) in einem zweiten Gang in die zweite Gangposition verschoben ist und mit dem zweiten Kupplungspartner (16) gekoppelt ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022110808B4 (de) 2022-05-03 2024-02-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Montageanordnung für ein Koppelgetriebe eines Kraftfahrzeugs

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060096402A1 (en) * 2002-11-18 2006-05-11 Min-Sik Choi Electronic gearshift apparatus of sub gearshift for 4 wheel drive vehicle
CN101603592B (zh) * 2009-07-10 2013-04-24 重庆大学 机动车电动自动换挡装置
DE102014206493A1 (de) 2014-04-04 2015-10-08 Zf Friedrichshafen Ag Schaltvorrichtung für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE670844C (de) * 1936-04-29 1939-01-27 Werke Kiel Akt Ges Deutsche Schaltvorrichtung fuer Getriebe
JP2004138131A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Hitachi Ltd 自動車のパワートレーンにおけるシンクロ機構の操作装置
DE102008040670A1 (de) * 2008-07-24 2010-01-28 Zf Friedrichshafen Ag Elektromagnetische Stellvorrichtung
SE539011C2 (en) * 2015-07-10 2017-03-21 Scania Cv Ab A detent device for a gearbox

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060096402A1 (en) * 2002-11-18 2006-05-11 Min-Sik Choi Electronic gearshift apparatus of sub gearshift for 4 wheel drive vehicle
CN101603592B (zh) * 2009-07-10 2013-04-24 重庆大学 机动车电动自动换挡装置
DE102014206493A1 (de) 2014-04-04 2015-10-08 Zf Friedrichshafen Ag Schaltvorrichtung für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe

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DE102018211287A1 (de) 2020-01-09

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