WO2020147873A1 - Trockendoppelkupplung für eine elektrische achse sowie elektrische achse mit der trockendoppelkupplung - Google Patents

Trockendoppelkupplung für eine elektrische achse sowie elektrische achse mit der trockendoppelkupplung Download PDF

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WO2020147873A1
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clutch
coupling
section
spring element
actuating
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PCT/DE2019/101061
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Doris Maria WIMMER
Simon Ortmann
Philippe Wagner
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D2021/0669—Hydraulically actuated clutches with two clutch plates

Definitions

  • E-axis electric drive axles
  • the E-axis can be designed with multiple gears in order to achieve a higher top speed and to operate an electric motor in a more efficient power range.
  • the clutch is designed as a dry double clutch in order to implement a power shift.
  • the load switching capability leads to better driving comfort.
  • the first clutch device is thus automatically kept closed in a basic state and the second clutch device is automatically kept open in a basic state.
  • the first gear stage is particularly preferably on the first drive shaft, so that in an unactuated basic state of the dry double clutch, a first gear is permanently shifted through the first closed clutch device.
  • the first clutch device can be acted upon by a first pressure force in the axial direction with respect to the main axis for opening by the first actuating device and that the second clutch device in the axial direction with respect to the main axis for closing with a second pressure force can be acted upon by the second actuating device.
  • the two actuating devices can either be arranged jointly on the motor side or jointly on the transmission side.
  • the dry double clutch has a first spring element which is designed and / or suitable for acting on the first clutch device with a closing force.
  • the first clutch device is kept closed by the closing force in the unactuated state of the first actuation device.
  • the first compressive force that can be applied to open the first coupling device acts counter to the closing force, so that the first coupling device is preferably pressed on and / or relieved.
  • the first spring element can be designed as a compression or tension spring.
  • the dry double clutch has a second spring element which is designed and / or suitable for applying an opening force to the second clutch device.
  • the second clutch device is kept open by the opening force in an unactuated state of the second actuation device.
  • the second pressure force that can be applied to close the second clutch device acts counter to the opening force, so that the second clutch device is preferably pressed and / or loaded.
  • the second spring element can be designed as a compression or tension spring.
  • the first spring element acts on the first coupling device in an axial direction with respect to the main axis with a spring force as the closing force.
  • the dry double clutch has a first bearing device which is designed and / or suitable for transmitting the first pressure force.
  • the first spring element is supported on the one hand on the first bearing device and on the other hand on the first coupling device.
  • the first bearing device serves in particular to separate the frictional connection between the first actuating device and the first spring element when the first pressure force is transmitted.
  • the dry double clutch has a second bearing device which is designed and / or suitable for transmitting the second pressure force. The second bearing device is used in particular to separate the frictional connection between the second actuating device and the second spring element when the second actuating force is transmitted.
  • the first and / or the second bearing device are preferably used to accommodate radial and / or axial loads.
  • the first and / or the second bearing device are preferably designed as a roller bearing, preferably as a ball bearing, particularly preferably as an angular contact ball bearing.
  • the first and / or the second bearing device can be fixed on the respective actuating device, in particular on an associated actuating member. If the second clutch device is closed as standard and is only opened when shifting into second gear, the ratio of the load components rotates and the bearing devices can be dimensioned significantly smaller, as a result of which the power loss is minimized.
  • the first and / or the second output-side clutch section are each designed as a clutch disk.
  • the drive-side clutch section in particular the central disk, is arranged in the axial direction with respect to the main axis between the two drive-side clutch sections.
  • the first output-side clutch section is arranged in the axial direction with respect to the main axis between the drive-side clutch cut and the first pressure plate and / or the second output-side clutch section in the axial direction with respect to the main axis between the drive-side clutch cut and the second pressure plate.
  • the first spring element in particular in the form of a plate spring, is supported with a radial inner section on the one hand on the first bearing device and on the other hand with a radial outer section on the first pressure plate.
  • the first spring element with the radial inner section is supported and / or fixed on an inner ring of the first bearing device.
  • the first spring element is supported with the radial outer section directly on a side of the first pressure plate facing away from the first clutch disk and / or is coupled to it in motion.
  • the first spring element is supported with a radial center section via a support on the drive-side coupling section, the first spring element being pivotable about the support when the first pressure force is applied, so that the first pressure plate is relieved and the first coupling device is opened.
  • the first spring element is held captively on the support.
  • the spring element can preferably be held on the support in a form-fitting manner at least in the axial direction.
  • the first bearing device is acted upon by the first pressure force and moved in the direction of the first spring element.
  • the second spring element in particular designed as a plate spring, is supported on the one hand on the second bearing device with a radial inner section and on the other hand on the second pressure plate with a radial outer section.
  • the second spring element is supported and / or fixed with the radial inner section on an inner ring of the second bearing device.
  • the second spring element with the radial outer section is supported indirectly via the transmission section on the first pressure plate and / or is coupled to it in motion.
  • the second spring element is supported with a radial center section via a further support on the drive-side coupling section, the second spring element being pivotable about the further support when the second pressure force is applied, so that the second pressure plate is loaded and the second coupling device is closed.
  • the second spring element can be held captively on the further support.
  • the second bearing device is acted upon by the second pressure force and moved in the direction of the second spring element.
  • the second spring element, in particular the plate spring is acted upon by the second pressure force at its radial inner section and pivoted about the further support, so that the second spring element with its radial outer section, in particular via the transmission section, in the direction of the output-side clutch section the second clutch disc moves.
  • the electric axis 1 has an electric motor 3, only indicated schematically, which is arranged coaxially with a main axis H defined by the output shafts 2a, b.
  • the electric motor 3 has a rotor shaft as an output, which forms a drive shaft 4 and is arranged as a hollow shaft coaxially and concentrically with the output shaft 2a.
  • the two output-side clutch sections 17a, b are each designed as a clutch disc, the first output-side clutch section 17a being non-rotatably connected to the first output shaft 9a and the second output side Coupling section 17b is rotatably connected to the second output shaft 9b.
  • the drive-side clutch section 16, in particular the central disk 19, can optionally be placed in connection with the first drive-side clutch section 17a and / or the second drive-side clutch section 17b, so that the drive shaft 2 is optionally connected to the first drive shaft 9a or to the second drive shaft 9b can be.
  • the dry double clutch 5 has a first and a second spring element 25a, b, the two spring elements 25a, b each being designed as a plate spring and arranged coaxially to the main axis H.
  • the first spring element 25a is supported with a radial outer section in the axial direction with respect to the main axis H on the first pressure plate 21a and with a radial inner section in an axial opposite direction on an inner ring of the first bearing device 22.
  • the first spring element 25a acts on the first pressure plate 21a in an unactuated state of the first actuating device 14 in the axial direction with respect to the main axis H with a closing force F3.
  • the first output-side clutch section 17a which is designed as a clutch disk, is held frictionally between the first clutch surface 19a and the first pressure plate 21a, and the first clutch device 7 is switched in a closed operating state.

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Abstract

In elektrischen Antriebsachsen ist es üblich, Kupplungen zu integrieren, um für Schaltvorgänge den Momentenfluss zu unterbrechen oder umzuleiten. Dabei kann die E-Achse mittels einer Doppelkupplung mehrgängig ausgeführt werden um höhere Endgeschwindigkeit zu erreichen und einen Elektromotor in einem effizienteren Leistungsbereich zu betreiben. Hierzu wird eine Trockendoppelkupplung (5) für eine elektrische Achse (1), mit einer Kupplungseinheit (6), wobei die Kupplungseinheit (6) eine erste Kupplungseinrichtung (7) zur Kupplung einer Antriebswelle (4) mit einer ersten Abtriebswelle (9a) und eine zweite Kupplungseinrichtung (8) zur Kupplung der Antriebswelle (4) mit einer zweiten Abtriebswelle (9b) aufweist, mit einer Betätigungseinheit (13), wobei die Betätigungseinheit (13) eine erste Betätigungseinrichtung (14) zur Betätigung der ersten Kupplungseinrichtung (7) und eine zweite Betätigungseinrichtung (15) zur Betätigung der zweiten Kupplungseinrichtung (8) aufweist, wobei die erste Kupplungseinrichtung (7) in einem unbetätigtem Zustand der ersten Betätigungseinrichtung (14) geschlossen und die zweite Kupplungseinrichtung (8) in einem unbetätigtem Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung (15) geöffnet ist, vorgeschlagen, wobei die erste Kupplungseinrichtung (7) zum Öffnen mit einer ersten Druckkraft (F1) durch die erste Betätigungseinrichtung (14) und dass die zweite Kupplungseinrichtung (8) zum Schließen mit einer zweiten Druckkraft (F2) durch die zweite Betätigungseinrichtung (15) beaufschlagbar ist.

Description

Trockendoppelkupplunq für eine elektrische Achse sowie elektrische Achse mit der Trockendoppelkupplunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trockendoppelkupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Achse mit dieser Trockendoppelkupplung.
In elektrischen Antriebsachsen (E-Achse) ist es üblich, Kupplungen zu integrieren, um für Schaltvorgänge den Momentenfluss zu unterbrechen oder umzuleiten. Dabei kann die E-Achse mehrgängig ausgeführt werden um höhere Endgeschwindigkeit zu erreichen und einen Elektromotor in einem effizienteren Leistungsbereich zu betreiben. Beispielsweise ist die Kupplung hierzu als eine trockene Doppelkupplung ausgebildet um eine Lastschaltung zu realisieren. Die Lastschaltfähigkeit (Schalten ohne Zugkraftunterbrechung) führt zu einem besseren Fahrkomfort.
Die Druckschrift WO 2010 020 207 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Doppelkupplung mit einer ersten Teilkupplung, über die eine Antriebswelle eines Antriebs mit einer ersten Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbindbar ist und mit einer zweiten Teilkupplung, über die die Antriebswelle des Antriebs mit einer zweiten Getriebeeingangswelle des Getriebes verbindbar ist und mit einer Betätigungseinrichtung. Die erste Teilkupplung ist in deren unbetätigtem Zustand geschlossen, wobei zum Öffnen dieser ersten Teilkupplung eine Zugkraft aufgebracht wird. Die zweite Teilkupplung ist in deren unbetätigtem Zustand geöffnet, wobei zum Schließen dieser zweiten Teilkupplung eine Druckkraft aufgebracht wird, so dass die Betätigungskraft der ersten Teilkupplung entgegen der Betätigungskraft der zweiten Teilkupplung wirkt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Trockendoppelkupplung vorzuschlagen, welche sich durch ein verbessertes Betriebsverhalten auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch eine Trockendoppelkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine elektrische Achse mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Trockendoppelkupplung, welche für eine elektrische Achse eines Fahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist unter einer Trockendoppelkupplung eine Doppelkupplung zu verstehen, welche in einer schmiermittelfreien Atmosphäre arbeitet. Insbesondere ist die Trockendoppelkupplung ausgebildet, einen Momentenfluss von einem Elektromotor als Antriebsmotor zu angetriebenen Rädern des Fahrzeugs zu öffnen und/oder zu schließen und/oder umzuleiten. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug oder als ein Flybridfahrzeug ausgebildet.
Die Trockendoppelkupplung weist eine Kupplungseinheit auf, welche eine erste Kupplungseinrichtung zur Kupplung einer Antriebswelle mit einer ersten Abtriebswelle und eine zweite Kupplungseinrichtung zur Kupplung der Antriebswelle mit einer zweiten Abtriebswelle umfasst. Die Antriebswelle ist insbesondere als eine Motorwelle oder zumindest eine mit dem Elektromotor antriebstechnisch gekoppelte Welle ausgebildet. Insbesondere wird über die Antriebswelle ein Antriebsdrehmoment übertragen. Insbesondere sind die beiden Abtriebswellen in einem nachfolgenden Getriebeabschnitt zu zwei unterschiedlichen Übersetzungen geführt. Damit bildet die Kupplungseinheit gemeinsam mit dem nachfolgenden Getriebeabschnitt ein Schaltgetriebe. Vorzugsweise ist durch die eine Antriebswelle eine erste Gangstufe und durch die andere Antriebswelle eine zweite Gangstufe gebildet, wobei wahlweise durch die beiden Kupplungseinrichtungen die erste oder die zweite Gangstufe oder ein Leerlauf geschaltet werden kann. Die erste und/oder die zweite Kupplungseinrichtung sind bevorzugt als eine reibschlüssige Kupplung ausgebildet, wobei die beiden Kupplungseinrichtungen in Bezug auf eine Hauptachse koaxial und/oder in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Die Trockendoppelkupplung weist eine Betätigungseinheit auf, welche eine erste Betätigungseinrichtung zur Betätigung der ersten Kupplungseinrichtung und eine zweite Betätigungseinrichtung zur Betätigung der zweiten Kupplungseinrichtung umfasst. Insbesondere können die beiden Kupplungseinrichtung über die jeweils zugehörige Betätigungseinrichtung zwischen einem geschlossenen und einem offenen Betriebszustand geschaltet werden. Die erste und/oder die zweite Betätigungseinrichtung können zum Beispiel als eine hydraulische oder pneumatische oder mechanische oder elektromotorische Betätigungseinrichtung ausgebildet sein. Im Speziellen ist die Betätigungseinheit, insbesondere die erste und/oder die zweite Betätigungseinrichtung, in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse, an einem stationären Abschnitt, insbesondere stationär in Bezug auf ein Gehäuse der Trockendoppelkupplung, abgestützt. Die beiden Betätigungseinrichtungen sind vorzugsweise in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet.
Die erste Kupplungseinrichtung ist in einem unbetätigtem Zustand der ersten Betätigungseinrichtung geschlossen und die zweite Kupplungseinrichtung in einem unbetätigtem Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung geöffnet. Dabei ist „geschlossen“ dahingehend zu verstehen, dass die Kupplungseinrichtung in dem geschlossenen Betriebszustand geschaltet ist, wobei die Antriebswelle und die erste Abtriebswelle der ersten Kupplungseinrichtung miteinander drehmomentübertragend verbunden sind. Hingegen ist „geöffnet“ dahingehend zu verstehen, dass die Kupplungseinrichtung in dem geöffneten Betriebszustand geschaltet ist, wobei die Antriebswelle und die zweite Abtriebswelle der zweiten Kupplungseinrichtung zueinander drehentkoppelt sind. Die erste Kupplungseinrichtung ist somit als eine „normally closed“ Kupplung und die zweite Kupplungseinrichtung als eine„normally opened“ Kupplung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die erste Kupplungseinrichtung somit in einem Grundzustand selbsttätig geschlossen gehalten und die zweite Kupplungseinrichtung in einem Grundzustand selbsttätig offen gehalten. Besonders bevorzugt liegt die erste Gangstufe auf der ersten Antriebswelle, sodass in einem unbetätigten Grundzustand der Trockendoppelkupplung dauerhaft ein erster Gang durch die erste geschlossene Kupplungseinrichtung geschaltet ist. Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste Kupplungseinrichtung in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zum Öffnen mit einer ersten Druckkraft durch die erste Betätigungseinrichtung beaufschlagbar ist und dass die zweite Kupplungseinrichtung in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zum Schließen mit einer zweiten Druckkraft durch die zweite Betätigungseinrichtung beaufschlagbar ist. Insbesondere können die beiden Betätigungseinrichtungen entweder gemeinsam motorseitig oder gemeinsam getriebeseitig angeordnet sein. Somit sind die erste und die zweite Kupplungseinrichtung einseitig betätigbar und/oder betätigt. Bevorzugt sind die erste und die zweite Druckkraft in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse gleichgerichtet. Insbesondere wird die erste Druckkraft von der ersten Betätigungseinrichtung zum Betätigen der ersten Kupplungseinrichtung in die erste Kupplungseinrichtung eingeleitet, sodass die erste Kupplungseinrichtung in einen geöffneten Betriebszustand geschaltet wird. Insbesondere wird die zweite Druckkraft von der zweiten Betätigungseinrichtung zum Betätigen der zweiten Kupplungseinrichtung in die zweiten Kupplungseinrichtung eingeleitet, sodass die zweite Kupplungseinrichtung in einen geschlossenen Betriebszustand geschaltet wird. Die beiden Betätigungseinrichtungen können dabei gemeinsam oder einzeln betätigt werden, sodass die erste und die zweite Kupplungseinrichtung wahlweise den geschlossenen und/oder den offenen Betriebszustand einnehmen und zwischen diesen Betriebszuständen wechseln. Beispielsweise können die erste und/oder die zweite Druckkraft direkt oder indirekt über ein übertragendes Mittel, z.B. Hebelfeder etc., in die entsprechende Kupplungseinrichtung eingeleitet werden.
Bei einem Schaltvorgang von der ersten in die zweite Gangstufe können die beiden Betätigungseinrichtungen zeitgleich oder zeitlich versetzt betätigt werden. Dabei werden vorzugsweise beide Kupplungseinrichtungen jeweils mit der Druckkraft beaufschlagt, wobei die erste Kupplungseinrichtung geöffnet und die zweite Kupplungseinrichtung geschlossen wird. Bei einem Schaltvorgang von der ersten Gangstufe in den Leerlauf wird nur die erste Kupplungseinrichtung mit der Druckkraft beaufschlagt, sodass die erste Kupplungseinrichtung geöffnet und somit beide Kupplungseinrichtung in dem geöffneten Betriebszustand geschaltet sind. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Betätigung der Kupplungseinrichtungen auf Basis von Druckkräften, die Betätigungseinheit deutlich einfacher ausgestaltet werden kann. Zudem wird in einem unbetätigten Grundzustand der Trockendoppelkupplung, also insbesondere dann wenn beide Betätigungseinrichtung unbetätigt sind, verhindert, dass beide Kupplungseinrichtungen gleichzeitig geöffnet sind. Somit kann die Anfahrperformance des Fahrzeugs verbessert werden, da keine Kupplung zum Anfahren benötigt wird. Das heißt beim Anfahren, kann die erste Kupplungseinrichtung schon geschlossen sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Trockendoppelkupplung ein erstes Federelement aufweist, welches zur Beaufschlagung der ersten Kupplungseinrichtung mit einer Schließkraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Dabei ist die erste Kupplungseinrichtung in dem unbetätigten Zustand der ersten Betätigungseinrichtung durch die Schließkraft geschlossen gehalten. Insbesondere wirkt die zum Öffnen der ersten Kupplungseinrichtung aufbringbare erste Druckkraft entgegen der Schließkraft, sodass die erste Kupplungseinrichtung vorzugsweise aufgedrückt und/oder entlastet wird. Insbesondere kann das erste Federelement als eine Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein.
In einer alternativen oder optional ergänzenden Ausgestaltung weist die Trockendoppelkupplung ein zweites Federelement auf, welches zur Beaufschlagung der zweiten Kupplungseinrichtung mit einer Öffnungskraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Dabei ist die zweite Kupplungseinrichtung in einem unbetätigtem Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung durch die Öffnungskraft offen gehalten. Insbesondere wirkt die zum Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung aufbringbare zweite Druckkraft entgegen der Öffnungskraft, sodass die zweite Kupplungseinrichtung vorzugsweise zugedrückt und/oder belastet wird. Insbesondere kann das zweite Federelement als eine Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein. ln einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Federelement die erste Kupplungseinrichtung in einer axialen Richtung in Bezug auf die Hauptachse mit einer Federkraft als die Schließkraft beaufschlagt. Alternativ oder optional ergänzend beaufschlagt das zweite Federelement die zweite Kupplungseinrichtung in der axialen Richtung in Bezug auf die Hauptachse mit einer Federkraft als die Öffnungskraft. Insbesondere sind das erste und/oder das zweite Federelement als eine Tellerfeder ausgebildet, welche insbesondere in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch angeordnet sind. Insbesondere ist das erste Federelement einerseits an der ersten Betätigungseinrichtung und andererseits an der ersten Kupplungseinrichtung abgestützt und/oder zwischen diesen verspannt angeordnet sein. Alternativ oder optional ergänzend ist das zweite Federelement vorzugsweise einerseits an der zweiten Betätigungseinrichtung und andererseits an der zweiten Kupplungseinrichtung abgestützt und/oder zwischen diesen verspannt angeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Trockendoppelkupplung eine erste Lagereinrichtung aufweist, welche zur Übertragung der ersten Druckkraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Dabei ist das erste Federelement einerseits an der ersten Lagereinrichtung und andererseits an der ersten Kupplungseinrichtung abgestützt ist. Die erste Lagereinrichtung dient insbesondere dazu den Kraftschluss zwischen der ersten Betätigungseinrichtung und dem ersten Federelement bei einer Übertragung der ersten Druckkraft zu trennen. Ferner weist die Trockendoppelkupplung eine zweite Lagereinrichtung auf, welche zur Übertragung der zweiten Druckkraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Die zweite Lagereinrichtung dient insbesondere dazu den Kraftschluss zwischen der zweiten Betätigungseinrichtung und dem zweiten Federelement bei einer Übertragung der zweiten Betätigungskraft zu trennen.
Die erste und/oder die zweite Lagereinrichtung dienen vorzugsweise zur Aufnahme von radialen und/oder axialen Lasten. Vorzugsweise sind die erste und/oder die zweite Lagereinrichtung als ein Wälzlager, bevorzugt als ein Kugellager, besonders bevorzugt als ein Schrägkugellager ausgebildet. Im Speziellen können die erste und/oder die zweite Lagereinrichtung an der jeweiligen Betätigungseinrichtung, insbesondere an einem zugehörigen Betätigungsorgan, festgelegt sein. Wenn die zweite Kupplungseinrichtung standardmäßig geschlossen ist und nur beim Schalten in den zweiten Gang geöffnet wird, dreht sich das Verhältnis der Lastanteile und die Lagereinrichtungen können deutlich kleiner dimensioniert werden, wodurch sich die Verlustleistung minimiert.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Kupplungseinrichtung einen antriebsseitigen Kupplungsabschnitt zur drehfesten Anbindung an die Antriebswelle aufweisen. Insbesondere ist die Antriebswelle mit dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt drehfest verbunden. Insbesondere weist der antriebsseitige Kupplungsabschnitt eine Zentralscheibe auf, wobei die Zentralscheibe mit einer ersten axialen Stirnseite eine erste Kupplungsfläche für die erste Kupplungseinrichtung und mit einer zweiten der ersten axialen Stirnseite abgewandten axialen Stirnseite eine zweite Kupplungsfläche für die zweite Kupplungseinrichtung definiert. Optional weist der antriebsseitige Kupplungsabschnitt eine Schwungscheibe auf, wobei die Zentralscheibe an der Schwungscheibe drehfest verbunden ist. Die Schwungscheibe ist wiederum mit der Antriebswelle drehfest, z.B. über eine Steckverzahnung, verbunden.
Ferner weist die erste Kupplungseinrichtung einen ersten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt zur Anbindung an die erste Abtriebswelle sowie eine erste Druckplatte auf. Insbesondere ist die erste Abtriebswelle mit dem ersten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt drehfest verbunden. Der erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt ist in einem geschlossenen Betriebszustand der ersten Kupplungseinrichtung zwischen der ersten Druckplatte und dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt reibschlüssig gehalten. Die zweite Kupplungseinrichtung weist einen zweiten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt zur Anbindung an die zweite Abtriebswelle und eine zweite Druckplatte auf. Insbesondere ist die zweite Abtriebswelle mit dem zweiten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt drehfest verbunden. Der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt ist in einem geschlossenen Betriebszustand der zweiten Kupplungseinrichtung zwischen der zweiten Druckplatte und dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt reibschlüssig gehalten.
Insbesondere sind der erste und/oder der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt jeweils als eine Kupplungsscheibe ausgebildet. Insbesondere ist der antriebsseitige Kupplungsabschnitt, insbesondere die Zentralscheibe, in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zwischen den beiden abtriebsseitigen Kupplungsabschnitten angeordnet. Alternativ oder optional ergänzend ist der erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zwischen dem antriebsseitigen Kupplungsschnitt und der ersten Druckplatte und/oder der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zwischen dem antriebsseitigen Kupplungsschnitt ubnd zweiten Druckplatte angeordnet. Insbesondere ist/sind die Kupplungsscheibe(n) und/oder die Zentralscheibe und/oder die Druckkplatte(n) in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Vorzugsweise ist die Betätigungseinheit auf der Seite des ersten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitts angeordnet. Insbesondere wirken dabei die erste und die zweite Druckkraft in eine Richtung, welche zu dem Elektromotor hin weist. Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die Betätigungseinheit auf der Seite des zweiten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitts angeordnet. Insbesondere wirken dabei die erste und/oder die zweite Druckkraft in eine Richtung, welche von dem Elektromotor weg weist.
In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Federelement in dem unbetätigten Zustand der ersten Betätigungseinrichtung die erste Druckplatte mit der Schließkraft beaufschlagt, sodass der erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt reibschlüssig gehalten ist. Hierzu ist das erste Federelement vorzugsweise einerseits an der ersten Druckplatte und andererseits über die erste Lagereinrichtung an der ersten Betätigungseinrichtung abgestützt und/oder zwischen diesen verspannt angeordnet. In dem unbetätigten Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung beaufschlagt das zweite Federelement die zweite Druckplatte mit der Öffnungskraft, sodass der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt reibungsfrei zu der zweiten Druckplatte und/oder dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt angeordnet ist. Hierzu ist das erste Federelement vorzugsweise einerseits an der zweiten Druckplatte und andererseits über die zweite Lagereinrichtung an der zweiten Betätigungseinrichtung abgestützt und/oder zwischen diesen verspannt angeordnet. Besonders bevorzugt ist die zweite Druckplatte über einen Übertragungsabschnitt mit dem zweiten Federelement wirkverbunden, sodass das zweite Federelement auf einer gemeinsamen Seite mit dem ersten Federelement anordbar ist. Beispielsweise weisen die Zentralscheibe und/oder die erste und/oder zweite Kupplungsscheibe und/oder die erste und/oder zweite Druckplatte einen Reibbelag auf.
In einer bevorzugten Ausführung ist das erste, insbesondere als Tellerfeder ausgebildete, Federelement mit einem radialen Innenabschnitt einerseits an der ersten Lagereinrichtung und andererseits mit einem radialen Außenabschnitt an der ersten Druckplatte abgestützt. Insbesondere ist das erste Federelement mit dem radialen Innenabschnitt an einem Innenring der ersten Lagereinrichtung abgestützt und/oder fixiert. Insbesondere ist das erste Federelement mit dem radialen Außenabschnitt direkt an einer der ersten Kupplungsscheibe abgewandten Seite der ersten Druckplatte abgestützt und/oder mit dieser bewegungsgekoppelt.
Mit einem radialen Mittenabschnitt ist das erste Federelement über ein Auflager an dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt abgestützt, wobei das erste Federelement bei einer Beaufschlagung mit der ersten Druckkraft um das Auflager verschwenkbar ist, sodass die erste Druckplatte entlastet und die erste Kupplungseinrichtung geöffnet wird. Insbesondere ist das erste Federelement verliersicher an dem Auflager gehalten. Bevorzugt kann das Federelement zumindest in axialer Richtung formschlüssig an dem Auflager gehalten sein. Insbesondere wird zum Öffnen der ersten Kupplungseinrichtung, die erste Lagereinrichtung mit der ersten Druckkraft beaufschlagt und in Richtung des ersten Federelements bewegt. Dabei wird das erste Federelement, insbesondere die Tellerfeder, an seinem radialen Innenabschnitt mit der ersten Druckkraft beaufschlagt und um das Auflager verschwenkt, sodass das erste Federelement mit seinem radialen Außenabschnitt die erste Druckplatte wegbewegt und/oder von der ersten Druckplatte wegbewegt wird. Optional kann eine Vorlastfeder vorgesehen sein, welche das erste Federelement in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse mit einer Vorlast beaufschlagt. Die Vorlastfeder beaufschlagt vorzugsweise die erste Betätigungseinrichtung, insbesondere das zugehörige Betätigungsorgan, mit einer Vorspannkraft als die Vorlast. Die Vorlastfeder kann als eine Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein.
In einer alternativen oder optional ergänzenden Ausführung ist das zweite, insbesondere als Tellerfeder ausgebildete, Federelement mit einem radialen Innenabschnitt einerseits an der zweiten Lagereinrichtung und andererseits mit einem radialen Außenabschnitt an der zweiten Druckplatte abgestützt. Insbesondere ist das zweite Federelement mit dem radialen Innenabschnitt an einem Innenring der zweiten Lagereinrichtung abgestützt und/oder fixiert. Insbesondere ist das zweite Federelement mit dem radialen Außenabschnitt indirekt über den Übertragungsabschnitt an der ersten Druckplatte abgestützt und/oder mit diesem bewegungsgekoppelt.
Mit einem radialen Mittenabschnitt ist das zweite Federelement über ein weiteres Auflager an dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitte abgestützt, wobei das zweite Federelement bei einer Beaufschlagung mit der zweiten Druckkraft um das weitere Auflager verschwenkbar ist, sodass das die zweite Druckplatte belastet und die zweite Kupplungseinrichtung geschlossen wird. Im Speziellen kann das zweite Federelement verliersicher an dem weiteren Auflager gehalten sein. Insbesondere wird zum Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung, die zweite Lagereinrichtung mit der zweiten Druckkraft beaufschlagt und in Richtung des zweiten Federelements bewegt. Dabei wird das zweite Federelement, insbesondere die Tellerfeder, an seinem radialen Innenabschnitt mit der zweiten Druckkraft beaufschlagt und um das weitere Auflager verschwenkt, sodass das zweite Federelement mit seinem radialen Außenabschnitt die zweite Druckplatte, insbesondere über den Übertragungsabschnitt, in Richtung des abtriebsseitigen Kupplungsabschnitts, insbesondere der zweiten Kupplungsscheibe bewegt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine elektrische Achse für ein Fahrzeug, wobei die elektrische Achse die Trockendoppelkupplung, wie diese zuvor beschrieben wurde, aufweist. Optional ergänzend weist die elektrische Achse ein Schaltgetriebe auf. Alternativ oder ergänzend ist ein oder das Schaltgetriebe durch die Trockendoppelkupplung sowie zwei nachfolgende, unterschiedliche Übersetzungen gebildet. Optional weist die elektrische Achse eine Differentialeinrichtung auf, wobei die Differentialeinrichtung dem Schaltgetriebe nach geschaltet ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine elektrische Achse mit einer Trockendoppelkupplung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch die Trockendoppelkupplung der
Figur 1.
Die Figur 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine elektrische Achse 1 als einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, welche zum Antrieb des Fahrzeugs dient. Diese weist zwei Ausgangswellen 2a, b auf, welche mit angetriebenen Rädern einer Achse des Fahrzeugs getrieblich verbunden sind.
Die elektrische Achse 1 weist als ausschließlichen Antriebsmotor einen Elektromotor 3, nur schematisch angedeutet, auf, welcher koaxial zu einer durch die Ausgangswellen 2a, b definierten Hauptachse H angeordnet ist. Der Elektromotor 3 weist als Ausgang eine Rotorwelle auf, welche eine Antriebswelle 4 bildet und als Hohlwelle koaxial und konzentrisch zu der Ausgangswelle 2a angeordnet ist.
Die elektrische Achse 1 weist eine Trockendoppelkupplung 5 auf, wobei die Antriebswelle 4 einen Eingang der Trockendoppelkupplung 5 bildet. Die Trockendoppelkupplung 5 weist eine Kupplungseinheit 6 auf, welche eine erste und eine zweite Kupplungseinrichtung 7,8 umfasst. Als Ausgänge der Trockendoppelkupplung 5 sind eine erste und eine zweite Abtriebswelle 9a, b vorgesehen, welche beispielsweise in einem nachfolgenden Getriebeabschnitt 10, nur schematisch angedeutet, zu zwei unterschiedlichen Übersetzungen führen, sodass die elektrische Achse 1 mindestens oder genau zwei Gänge und optional ergänzend einen Neutralgang aufweist. Damit bildet die Trockendoppelkupplung 5 gemeinsam mit dem nachfolgenden Getriebeabschnitt 10 ein Schaltgetriebe.
Die elektrische Achse 1 weist ein Gehäuse 11 auf, welche den Elektromotor 3, die Trockendoppelkupplung 5 und den nachfolgenden Getriebeabschnitt 10 umschließt. Das Gehäuse 11 weist einen stationären Abschnitt 12 auf, welcher beispielsweise mit dem Gehäuse 11 fest und/oder starr verbunden ist.
Die erste und die zweite Kupplungseinrichtung 7,8 sind jeweils als eine trockene Reibkupplung ausgebildet und beispielsweise in einem schmiermittelfreien Gehäuseabschnitt der elektrischen Achse 1 angeordnet. Die erste Kupplungseinrichtung 7 ist als eine „normally closed“ Kupplung und die zweite Kupplungseinrichtung 8 ist als eine „normally opened“ Kupplung realisiert. Dabei bedeutet „normally closed“, dass die erste Kupplungseinrichtung 7 in einem unbetätigten Grundzustand der Trockendoppelkupplung 5 in einem geschlossenen Betriebszustand ist. Die Antriebswelle 4 und die erste Abtriebswelle 9a sind dabei miteinander drehgekoppelt, sodass die elektrische Achse 1 standardmäßig in einem ersten Gang geschaltet ist. Die zweite Kupplungseinrichtung 8 hingegen ist in einem unbetätigten Grundzustand der Trockendoppelkupplung 5 in einem geöffneten Betriebszustand, wobei„normally opened“ somit bedeutet, dass die Antriebswelle 4 und die zweite Abtriebswelle 9b voneinander entkoppelt sind.
Die Trockendoppelkupplung 5 weist eine Betätigungseinheit 13 auf, welche eine Betätigung der Trockendoppelkupplung 5 ermöglicht. Hierzu weist die Betätigungseinheit 13 eine erste Betätigungseinrichtung 14 zur Betätigung der ersten Kupplungseinrichtung 7 und eine zweite Betätigungseinrichtung 15 zur Betätigung der zweiten Kupplungseinrichtung 8 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungseinheit 13 hydraulisch ausgebildet, wobei die erste Betätigungseinrichtung 14 eine erste hydraulisch erzeugte Druckkraft F1 zum Öffnen der ersten Kupplungseinrichtung 7, auf die erste Kupplungseinrichtung 7 und die zweite Betätigungseinrichtung 15 eine zweite hydraulisch erzeugte Druckkraft F2 zum Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung 8, auf die zweite Kupplungseinrichtung 8 übertragen kann. Somit können wahlweise die erste Kupplungseinrichtung 7 geöffnet und/oder die zweite Kupplungseinrichtung 8 geschlossen werden. Die Betätigungseinheit 13 ist an dem Abschnitt 12 fest montiert und/oder abgestützt.
Figur 2 zeigt in einem schematischen Längsschnitt entlang der Hauptachse H die Trockendoppelkupplung 5. Die erste und die zweite Kupplungseinrichtung 7,8 weisen einen antriebsseitigen Kupplungsabschnitt 16 und jeweils einen abtriebsseitigen Kupplungsabschnitte 17a,b auf, wobei der antriebsseitige Kupplungsabschnitte 16 auf der Seite des Elektromotors 3, wie in Figur 1 dargestellt, und die abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 17a,b auf der Seite des Getriebeabschnitts 10, wie in Figur 1 dargestellt, angeordnet sind.
Der antriebsseitige Kupplungsabschnitt 16 weist eine Schwungscheibe 18 sowie eine mit der Schwungscheibe 18 drehfest verbundene Zentralscheibe 19 und Stützgehäuse 20 auf. Die Schwungscheibe 18 ist dabei mit der Antriebswelle 4 drehfest verbunden. Die Schwungscheibe 18, die Zentralscheibe 19 und das Stützgehäuse 20 sind in Bezug auf die Hauptachse H radial außen miteinander drehfestverbunden und radial innen in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Die Zentralscheibe 19 bildet mit einer dem ersten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 17a zugewandten axialen Stirnfläche eine erste Kupplungsfläche 19a und mit einer dem zweiten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 17b zugewandten axialen Stirnfläche eine zweite Kupplungsfläche 19b. Beispielsweise können die erste und/oder die zweite Kupplungsfläche 19a,b durch einen Reibbelag gebildet sein.
Die beiden abtriebsseitigen Kupplungsabschnitte 17a,b sind jeweils als eine Kupplungsscheibe ausgebildet, wobei der erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt 17a drehfest mit der ersten Abtriebswelle 9a und der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt 17b drehfest mit der zweiten Abtriebswelle 9b verbunden ist. Der antriebsseitige Kupplungsabschnitt 16, insbesondere die Zentralscheibe 19, kann wahlweise in Verbindung mit dem ersten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 17a und/oder dem zweiten antriebsseitigen Kupplungsabschnitt 17b gesetzt werden, sodass die Antriebswelle 2 wahlweise mit der ersten Abtriebswelle 9a oder mit der zweiten Abtriebswelle 9b in Verbindung gesetzt werden kann.
Hierzu weist die erste Kupplungseinrichtung 7 eine erste Druckplatte 21a und die zweite Kupplungseinrichtung 8 eine zweite Druckplatte 21 b auf. Die beiden Druckplatten 21 a,b sind in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse verschiebbar, jedoch drehfest in Umlaufrichtung um die Hauptachse H angeordnet. Der erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt 17a und die erste Druckplatte 21 a sind in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen der Zentralscheibe 19 und dem Stützgehäuse 20 angeordnet. Der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt 17b und die zweite Druckplatte 21 b sind in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen der Schwungscheibe 18 und der Zentralscheibe 19 angeordnet. Beispielsweise können die erste und/oder die zweite Druckplatte 21 a,b einen weiteren Reibbelag aufweisen. Alternativ oder optional ergänzend können die beiden Kupplungsscheiben die Reibbeläge aufweisen.
Die erste Druckkraft F1 wird über eine erste Lagereinrichtung 22 und die zweite Druckkraft F2 über eine zweite Lagereinrichtung 23 in einer axialen Richtung in Bezug auf die Hauptachse H übertragen. Ferner weist die erste Betätigungseinrichtung 14 ein erstes Betätigungsorgan 24a und die zweite Betätigungseinrichtung 15 ein zweites Betätigungsorgan 24b auf. Die beiden Betätigungsorgane 24a, b sind jeweils als ein Hydraulikzylinder ausgebildet, welche einen Hub in axialer Richtung zu der Hauptachse H ermöglichen. Das erste Betätigungsorgan 24a betätigt über die erste Lagereinrichtung 22 die erste Kupplungseinrichtung 7 und das zweite Betätigungsorgan 24b betätigt über die zweite Lagereinrichtung 23 die zweite Kupplungseinrichtung 8, wobei wahlweise eine oder beide Kupplungseinrichtungen 7,8 betätigt werden können. Die beiden Betätigungsorgane 24a, b sind als Ringzylinder koaxial zu der Hauptachse H ausgebildet. Auch die beiden Lagereinrichtungen 22,23 umlaufen die Hauptachse H koaxial.
Die Trockendoppelkupplung 5 weist ein erstes und ein zweites Federelement 25a, b, wobei die beiden Federelemente 25a, b jeweils als eine Tellerfeder ausgebildet und koaxial zu der Hauptachse H angeordnet sind. Das erste Federelement 25a ist mit einem radialen Außenabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H an der ersten Druckplatte 21 a und mit einem radialen Innenabschnitt in einer axialen Gegenrichtung an einem Innenring der ersten Lagereinrichtung 22 abgestützt. Dabei beaufschlagt das erste Federelement 25a die erste Druckplatte 21 a in einem unbetätigten Zustand der ersten Betätigungseinrichtung 14 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H mit einer Schließkraft F3. Somit ist der als Kupplungsscheibe ausgebildete erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt 17a reibschlüssig zwischen der ersten Kupplungsfläche 19a und der ersten Druckplatte 21 a gehalten und die erste Kupplungseinrichtung 7 in einem geschlossenen Betriebszustand geschaltet.
Die zweite Kupplungseinrichtung 8 weist einen Übertragungsabschnitt 26 auf, wobei der Übertragungsabschnitt 26 an der zweiten Druckplatte 21 b montiert und sich derart in Richtung der Betätigungseinheit 13 erstreckt, sodass das zweite Federelement 25b auf einer gemeinsamen Seite mit dem ersten Federelement 25b angeordnet ist und diese einseitig durch die Betätigungseinheit 13 betätigbar sind. Das zweite Federelement 25b ist mit einem radialen Außenabschnitt in Bezug auf die Hauptachse H in der axialen Gegenrichtung an dem Übertragungsabschnitt 26 und mit einem radialen Innenabschnitt an einem Innenring der zweiten Lagereinrichtung 23 abgestützt. Dabei beaufschlagt das zweite Federelement 25b die zweite Druckplatte 21 b über den Übertragungsabschnitt 26 in einem unbetätigten Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung 15 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H mit einer Öffnungskraft F4. Somit ist der als Kupplungsscheibe ausgebildete zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt 17b kontaktfrei oder zumindest entlastet zwischen der zweiten Kupplungsfläche 19b und der zweiten Druckplatte 21 b angeordnet und die zweite Kupplungseinrichtung 8 in einem offenen Betriebszustand geschaltet. Bei einer Betätigung der ersten Betätigungseinrichtung 14 wird die erste Druckkraft F1 über die erste Lagereinrichtung 22 auf das erste Federelement 25a übertragen, sodass das erste Federelement 25a verformt und die erste Kupplungseinrichtung 7 geöffnet wird. Hierzu ist das erste Federelement 25a über ein Auflager 20a an dem abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 16, insbesondere dem Stützgehäuse 20, schwenkbar gelagert, sodass bei einer Beaufschlagung mit der ersten Druckkraft F1 das erste Federelement 25a um das Auflager 20a verschwenkt und die erste Druckplatte 21 a entlastet bzw. von dem zweiten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 17a wegbewegt wird. In einem betätigten Zustand der ersten Betätigungseinrichtung 14 sind somit die beiden Kupplungseinrichtungen 7,8 in einem geöffneten Betriebszustand, sodass die elektrische Achse 1 in einem Neutralgang geschaltet ist.
Bei einer Betätigung der zweiten Betätigungseinrichtung 15 wird die zweite Druckkraft F2 über die zweite Lagereinrichtung 23 auf das zweite Federelement 25b übertragen, sodass das zweite Federelement 25b verformt und die zweite Kupplungseinrichtung 8 geöffnet wird. Hierzu ist das zweite Federelement 25b über ein weiteres Auflager 20b an dem abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 16, insbesondere dem Stützgehäuse 20, schwenkbar gelagert, sodass bei einer Beaufschlagung mit der zweiten Druckkraft F2 das zweite Federelement 25b um das weitere Auflager 20b verschwenkt und die zweite Druckplatte 21 b belastet bzw. zu dem zweiten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 17b bewegt wird. Das Stützgehäuse 20 ist derart ausgestaltet, dass das Auflager 20a an einer der ersten Kupplungseinrichtung 7 zugewandten Seite und das weitere Auflager 20b auf einer der ersten Kupplungseinrichtung 7 abgewandten Seite angeordnet ist. Somit ist das Stützgehäuse 20 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen den beiden Federelementen 25a, b angeordnet, wobei die beiden Federelemente 25a, b gemeinsam an dem Stützgehäuse 20 abgestützt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Übertragungsabschnitt 26 durch den antriebsseitigen Kupplungsabschnitt 16 axial geführt und/oder verschiebbar gelagert. Bei einer Fahrt in dem zweiten Gang müssen beide Betätigungseinrichtungen in 14,15 betätigt werden. Dabei können die beiden Betätigungseinrichtungen 14,15 zeitgleich oder zeitversetzt betätigt werden. In einem betätigten Zustand der ersten und der zweiten Betätigungseinrichtung 14,15 ist somit die erste Kupplungseinrichtung 7 in einem geöffneten Betriebszustand und die zweite Kupplungseinrichtung 8 in einem geschlossenen Betriebszustand, sodass die elektrische Achse 1 in einem zweiten Gang geschaltet ist.
Ferner weist die erste Betätigungseinrichtung 14 eine erste Vorlastfeder 27a und die zweite Betätigungseinrichtung 15 eine zweite Vorlastfeder 27b auf. Die erste Vorlastfeder 27a beaufschlagt das erste Betätigungsorgan 24a und die zweite Vorlastfeder 27b beaufschlagt das zweite Betätigungsorgan 24b in axialer Richtung in Bezug auf die Flauptachse Fl jeweils mit einer Vorlast.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel repräsentiert den Betriebszustand der elektrischen Achse 1 , mit dem im ersten Gang gefahren wird. Dabei ist die Belastung auf die erste Lagereinrichtung 22 deutlich geringer und die Zeitanteile reduzieren sich, da über weite Fahranteile nur die Vorlast auf die erste Lagereinrichtung 22 wirkt. Außerdem kann durch das Hebelverhältnis zwischen der ersten Lagereinrichtung 22 und der Kupplungsscheibe, die Kraft auf die erste Lagereinrichtung 22 deutlich (je nach Verhältnis) reduziert sein, sodass die erste Lagereinrichtung 22 insgesamt somit deutlich kleiner dimensioniert werden kann.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bei der elektrischen Achse 1 , bei der das Fahrzeug komplett elektrisch angetrieben wird, keine Kupplung zum Anfahren benötigt wird. Das heißt beim Anfahren, ist die erste Kupplungseinrichtung 7 bereits geschlossen. Außerdem kann relativ lange in einem Gang gefahren werden, wobei z.B. bei einer Stadtfahrt ausschließlich der erste Gang verwendet wird, während auf der Autobahn bei hohen Geschwindigkeiten im zweiten Gang gefahren wird. Üblicherweise liegen große Lastanteile im Lastkollektiv für die Lager auf der ersten Kupplungseinrichtung 7. Wenn die erste Kupplungseinrichtung 7 jedoch standardmäßig geschlossen ist und nur beim Schalten in den zweiten Gang geöffnet wird, dreht sich das Verhältnis der Lastanteile und die Lagereinrichtung 22 kann deutlich kleiner dimensioniert werden, wodurch sich ebenfalls die Verlustleistung minimieren lässt. Aufgrund der hohen Drehzahlen in der elektrischen Achse 1 , kann es zu einer starken Erwärmung der Lagereinrichtungen 22,23 kommen, wobei das Fett dieser Temperatur nicht standhält und die Lagereinrichtungen 22,23 beschädigt werden können. Durch das reduzierte Lastkollektiv wird somit eine trockene Doppelkupplung vorgeschlagen, welche für den Einsatz in der elektrischen Achse 1 notwendig.
Bezuqszeichenliste
I elektrische Achse
2a, b Ausgangswellen
3 Elektrometer
4 Antriebswelle
5 Trockenkupplung
6 Kupplungseinheit
7 erste Kupplungseinrichtung
8 zweite Kupplungseinrichtung
9a, b Abtriebswellen
10 Getriebeabschnitt
I I Gehäuse
12 stationärer Abschnitt
13 Betätigungseinheit
14 erste Betätigungseinrichtung
15 zweite Betätigungseinrichtung
16 antriebsseitiger Kupplungsabschnitt
17a,b abtriebsseitige Kupplungsabschnitte
18 Schwungscheibe
19 Zentralscheibe
20 Stützgehäuse 20a, b Auflager
21 a,b Druckplatten
22 erste Lagereinrichtung
23 zweite Lagereinrichtung
24a, b Betätigungsorgane
25a, b Federelemente (Tellerfedern)
26 Übertragungsabschnitt
27a, b Vorlastfedern
F1 erste Druckkraft
F2 zweite Druckkraft
F3 Schließkraft
F4 Öffnungskraft
H Hauptachse

Claims

Patentansprüche
1. Trockendoppelkupplung (5) für eine elektrische Achse (1 ) eines Fahrzeugs, mit einer Kupplungseinheit (6),
wobei die Kupplungseinheit (6) eine erste Kupplungseinrichtung (7) zur Kupplung einer Antriebswelle (4) mit einer ersten Abtriebswelle (9a) und eine zweite Kupplungseinrichtung (8) zur Kupplung der Antriebswelle (4) mit einer zweiten Abtriebswelle (9b) aufweist, wobei die beiden Kupplungseinrichtungen (7,8) in Bezug auf eine Hauptachse (H) koaxial zueinander angeordnet sind, mit einer Betätigungseinheit (13),
wobei die Betätigungseinheit (13) eine erste Betätigungseinrichtung (14) zur Betätigung der ersten Kupplungseinrichtung (7) und eine zweite Betätigungseinrichtung (15) zur Betätigung der zweiten Kupplungseinrichtung (8) aufweist, wobei die erste Kupplungseinrichtung (7) in einem unbetätigtem Zustand der ersten Betätigungseinrichtung (14) geschlossen und die zweite Kupplungseinrichtung (8) in einem unbetätigtem Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung (15) geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungseinrichtung (7) in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse (H) zum Öffnen mit einer ersten Druckkraft (F1 ) durch die erste Betätigungseinrichtung (14) beaufschlagbar ist und dass die zweite Kupplungseinrichtung (8) in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse (H) zum Schließen mit einer zweiten Druckkraft (F2) durch die zweite Betätigungseinrichtung (15) beaufschlagbar ist.
2. Trockendoppelkupplung (5) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein erstes Federelement (25a) zur Beaufschlagung der ersten Kupplungseinrichtung (7) mit einer Schließkraft (F3), wobei die erste Kupplungseinrichtung (7) in dem unbetätigtem Zustand der ersten Betätigungseinrichtung (14) durch die Schließkraft (F3) geschlossen gehalten ist.
3. Trockendoppelkupplung (5) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zweites Federelement (25b) zur Beaufschlagung der zweiten Kupplungseinrichtung (8) mit einer Öffnungskraft (F4), wobei die zweite Kupplungseinrichtung (8) in einem unbetätigtem Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung (15) durch die Öffnungskraft (F4) offen gehalten ist.
4. Trockendoppelkupplung (5) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (25a) die erste Kupplungseinrichtung (7) in einer axialen Richtung in Bezug auf die Flauptachse (Fl) mit einer Federkraft als die Schließkraft (F3) beaufschlagt und/oder wobei das zweite Federelement (25b) die zweite Kupplungseinrichtung (8) in der axialen Richtung in Bezug auf die Flauptachse (Fl) mit einer Federkraft als die Öffnungskraft (F4) beaufschlagt.
5. Trockendoppelkupplung (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine erste Lagereinrichtung (22) zur Übertragung der ersten Druckkraft (F1 ) und eine zweite Lagereinrichtung (23) zur Übertragung der zweiten Druckkraft (F2), wobei das erste Federelement (25a) einerseits an der ersten Lagereinrichtung (22) und andererseits an der ersten Kupplungseinrichtung (7) abgestützt ist, und wobei das zweite Federelement (25b) einerseits an der zweiten Lagereinrichtung (23) und andererseits an der zweiten Kupplungseinrichtung (8) abgestützt ist.
6. Trockendoppelkupplung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kupplungseinrichtung (7,8) einen antriebsseitigen Kupplungsabschnitt (16) zur drehfesten Anbindung an die Antriebswelle (4) aufweist und dass die erste Kupplungseinrichtung (7) einen ersten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt (17a) zur Anbindung an die erste Abtriebswelle (9a) sowie eine erste Druckplatte (21 a) aufweist und dass die zweite Kupplungseinrichtung (8) einen zweiten abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt (17b) zur Anbindung an die zweite Abtriebswelle (9b) sowie eine zweite Druckplatte (21 b) aufweist, wobei der erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt (17a) in einem geschlossenen Betriebszustand der ersten Kupplungseinrichtung (7) zwischen der ersten Druckplatte (21 a) und dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt (19) reibschlüssig gehalten ist und/oder der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt (17b) in einem geschlossenen Betriebszustand der zweiten Kupplungseinrichtung (8) zwischen der zweiten Druckplatte (21 b) und dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt (16) reibschlüssig gehalten ist.
7. Trockendoppelkupplung (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem unbetätigten Zustand der ersten Betätigungseinrichtung (14) das erste Federelement (25a) die erste Druckplatte (21 a) mit der Schließkraft (F3) beaufschlagt, sodass der erste abtriebsseitige Kupplungsabschnitt (17a) reibschlüssig gehalten ist, und dass in dem unbetätigten Zustand der zweiten Betätigungseinrichtung (15) das zweite Federelement (25b) die zweite Druckplatte (21 b) mit der Öffnungskraft (F4) beaufschlagt, sodass der zweite abtriebsseitige Kupplungsabschnitt (17b) reibungsfrei zu der zweiten Druckplatte (21 b) und/oder dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt (16) angeordnet ist.
8. Trockendoppelkupplung (5) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (25a) mit einem radialen Innenabschnitt einerseits an der ersten Lagereinrichtung (22) und andererseits mit einem radialen Außenabschnitt an der ersten Druckplatte (21 b) abgestüzt ist und dass das erste Federelement (25a) mit einem radialen Mittenabschnitt über ein Auflager (20a) an dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitt (16) abgestützt ist, wobei das erste Federelement (25a) bei einer Beaufschlagung mit der ersten Druckkraft (F1 ) um das Auflager (20a) verschwenkbar ist, sodass das die erste Druckplatte (21 a) entlastet und die erste Kupplungseinrichtung (7) geöffnet wird.
9. Trockendoppelkupplung (5) nach einem der Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (25a) mit einem radialen Innenabschnitt einerseits an der zweiten Lagereinrichtung (23) und andererseits mit einem radialen Außenabschnitt an der zweiten Druckplatte (21 b) abgestüzt ist und dass das zweite Federelement (25b) mit einem radialen Mittenabschnitt über ein weiteres Auflager (20b) an dem antriebsseitigen Kupplungsabschnitte (16) abgestützt ist, wobei das zweite Federelement (25a) bei einer Beaufschlagung mit der zweiten Druckkraft (F2) um das weitere Auflager (20b) verschwenkbar ist, sodass das die zweite Druckplatte (21 b) belastet und die zweite Kupplungseinrichtung (8) geschlossen wird.
10. Elektrische Achse (1 ) für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine T rockendoppelkupplung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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