WO2024056189A1 - Kupplungsbaugruppe - Google Patents

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WO2024056189A1
WO2024056189A1 PCT/EP2022/075783 EP2022075783W WO2024056189A1 WO 2024056189 A1 WO2024056189 A1 WO 2024056189A1 EP 2022075783 W EP2022075783 W EP 2022075783W WO 2024056189 A1 WO2024056189 A1 WO 2024056189A1
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WO
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disk
clutch
control
output disk
contour
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/075783
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Haupt
Thomas Weckerling
Original Assignee
Gkn Automotive Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gkn Automotive Limited filed Critical Gkn Automotive Limited
Priority to PCT/EP2022/075783 priority Critical patent/WO2024056189A1/de
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D28/00—Electrically-actuated clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/14—Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/002—Clutches in which the members have interengaging parts using an external and axially slidable sleeve for coupling the teeth of both coupling components together
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/36—Helical cams, Ball-rotating ramps

Definitions

  • the invention relates to a clutch assembly and in particular to a drive train assembly with such a clutch assembly.
  • the clutch assembly can be used in particular for a motor vehicle driven by multiple axles, in particular for a drive train arrangement which comprises a first drive train for permanently driving a first drive axle and a second drive train for optionally driving a second drive axle.
  • a drive train arrangement which comprises a first drive train for permanently driving a first drive axle and a second drive train for optionally driving a second drive axle.
  • Such drive concepts with an optionally drivable drive axle are also referred to as “hang-on” or “on-demand” systems.
  • motor vehicles with a front engine in which the front axle can be driven permanently and the rear axle can be driven optionally.
  • a clutch assembly in which a clutch can be actuated via an actuating device.
  • the actuating device comprises an input disk that can be driven via a motor in a first circumferential direction and in a second circumferential direction opposite the first circumferential direction and an output disk that can be displaced in an axial direction by the input disk via a ramp system.
  • a clutch is known in which a motor is only rotated in a circumferential direction to move a switching element.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems mentioned with reference to the prior art.
  • a clutch assembly is to be proposed through which a switching time for switching the clutch between an engaged first position and a disengaged second position can be shortened.
  • the first position should be detectable without z.
  • a position sensor must be used.
  • a pretensioning device for fixing the coupling in the first position should be saved.
  • a clutch assembly with the features according to claim 1 contributes to solving these tasks.
  • Advantageous further training is the subject of the dependent patent claims.
  • the features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically sensible manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and/or details from the figures, with further embodiment variants of the invention being shown.
  • the actuating device comprises at least
  • a control disk (arranged coaxially to the input disk) with a control element (one of a control contour and a control pin).
  • the movement of the output disk can be controlled by the control element (or through the interaction of the control contour and the control pin), the first clutch disk being displaceable in the axial direction by the output disk.
  • the clutch can have any design and include any coupling means that are suitable for selectively causing or interrupting torque transmission in the drive train of a motor vehicle.
  • a positive coupling such as a tooth coupling or claw coupling can be used.
  • a positive coupling comprises at least two coupling parts which, in an engaged position, form a positive connection relative to a circumferential direction.
  • the coupling parts engage one another in a form-fitting manner to transmit torque.
  • the coupling parts are freely rotatable and disengaged relative to one another.
  • a friction clutch in particular a multi-plate clutch
  • a multi-plate clutch normally comprises a first clutch part, to which first friction plates are connected in a rotationally fixed and axially movable manner, and a second clutch part, to which second friction plates are connected in a rotationally fixed and axially movable manner.
  • a frictional connection can be created between the friction disks and torques can be transmitted via the clutch.
  • the first clutch disc is connected or connectable to a first shaft and the second clutch disc is connected or connectable to a second shaft (arranged coaxially to the first shaft), so that torques can be transmitted between the shafts.
  • first clutch disk is displaceable along the axial direction.
  • second clutch disk is arranged in a stationary manner with respect to the axial direction.
  • both clutch disks are arranged to be rotatable in the circumferential direction.
  • the actuator can be driven by any suitable drive means such as an electric, hydraulic or pneumatic motor.
  • the motor can be controlled via a control unit, so that a switching process of the clutch assembly is or can be initiated via the control unit.
  • the actuating device comprises an (electric) motor and a transmission, the transmission having a transmission ratio between an input and an output gear that is greater than 1/25 and less than 1/15 (1/25 ⁇ i ⁇ 1/15) is.
  • the motor can have a torque output of 0.5 to 1.5 Nm [newton meters], preferably about 1.0 Nm. With a motor of 1 Nm drive torque, e.g. B. an actuation force can be achieved that is over 400 N [Newton].
  • the output gear is formed in particular on an outer peripheral surface of the input disk, i.e. H. the motor drives (via the gearbox) the input pulley.
  • the motor can drive the input disk in particular in both circumferential directions.
  • the motor When the clutch assembly is in operation, the motor is operated in such a way that it can rotate the input disk in both circumferential directions.
  • the output disk is arranged in such a way that it can be rotated in both circumferential directions by the input disk.
  • the control disk is realized in particular by a separate component.
  • the actuating device is therefore formed in particular by the input disk, the output disk which is designed separately therefrom and by the control disk which is designed separately therefrom.
  • the movement of the output disk can be controlled by a control element (or the control contour and/or the control pin).
  • a control contour in particular is a type of link through which another control element (e.g. the control pin) that can be moved in the link is mechanically deflected.
  • the control element which can be designed as a control pin, is connected in particular to the output disk, so that the mechanical deflection of this control element is transmitted to the output disk.
  • the input disk and the output disk together form a ramp system, via which the output disk can be rotated in the circumferential directions and displaceable in the axial direction.
  • the ramp system can be designed in such a way that a limited rotation in the circumferential direction is possible without causing any displacement in the axial direction.
  • a ramp system is formed in particular by at least one ramp along which another component can be moved.
  • the other component can also be used as a ramp or z.
  • B. be designed as a plane, pin or ball.
  • the input disk has at least one first ramp and the output disk has at least one second ramp, which together form the ramp system, via which the output disk can be rotated in the circumferential directions and displaceable in the axial direction.
  • the input disk has a plurality of first ramps along the circumferential direction.
  • the output disk has a plurality of second ramps along the circumferential direction.
  • the ramps are e.g. B. designed like a sawtooth. The surfaces of the ramps contact each other so that the output disk and input disk are moved away from or towards each other in the axial direction upon relative rotation to one another.
  • the output disk (when contacting the ramps) is displaced in the axial direction and/or rotated in the circumferential direction.
  • the output disk is controlled by the interaction of the control elements (e.g. by the control contour of the control disk) in such a way that the rotation of the output disk in the same direction with the input disk is limited in a manner determined by the shape of the control contour, so that as a result of the contacting of the
  • the components forming the ramp system e.g. the ramps then result in a displacement of the output disk along the axial direction.
  • one of the input disk and output disk has a control contour as a control element and the other of the input disk and output disk has a control pin as a control element, the control pin and the control contour working together to control the movement of the output disk.
  • the output disk has a control pin (as a control element) which engages in the control contour to control the movement of the output disk.
  • one of the input disk and output disk has a plurality of control pins distributed along the circumferential direction, each control pin engaging in particular in a control contour provided on the other of the input disk and output disk.
  • the control pin is guided in particular by the control contour, which is designed in the manner of a link, and is deflected by the shape of the control contour.
  • a driving force acting in the circumferential direction for the control pin is generated by the motor of the actuating device.
  • a force acting in the axial direction is also generated by the motor of the actuating device (but in the circumferential direction) and is deflected into the axial direction via the ramp system.
  • control element or the control pin extends outwards in a radial direction starting from a (first) sleeve section of the output disk.
  • the control contour is arranged in particular in a (second) sleeve section of the control disk, with the first sleeve section of the output disk being arranged within the second sleeve section of the control disk opposite the radial direction.
  • the control element or the control pin is guided in the control contour, which is designed in particular in the manner of a link, and is deflected by the shape of the control contour (i.e., for example by the wall of the second sleeve section).
  • a reverse arrangement of the output disk and control disk or of the control contour and control pin is of course also possible.
  • the control contour is in particular a recess in the sleeve section, which preferably extends from an inner peripheral surface of the sleeve section to an outer peripheral surface of the sleeve section.
  • the control contour is formed in particular by the wall of the sleeve section. The wall limits the control contour in particular (exclusively) in relation to the axial direction and in relation to the circumferential direction.
  • the control element of the output disk extends along the radial direction into or through the recess.
  • control contour is arranged on an end face of the control disk pointing in the axial direction.
  • control contour has an opening towards the end face, so that the control element is within the framework of a Assembly of the coupling assembly can be inserted into the control contour along the axial direction.
  • the input disk has at least one stop element that only interacts with the control element of the output disk in the disengaged second position, so that relative rotation of the input disk with respect to the output disk is blocked at least in a circumferential direction.
  • a large number of stop elements are provided on the input disk along the circumferential direction.
  • the at least one stop element does not interact with the control element of the output disk in the engaged first position, so that a relative rotation of the input disk relative to the output disk (at least by the stop element) is not hindered or prevented.
  • control of the motor that drives the input disk can be simplified in this way.
  • further rotation of the input disk can be blocked in certain states of the clutch assembly.
  • This blockage can be sensed by the motor or a control unit controlling the motor (e.g. by a current increase in an electric drive), so that the motor can be switched off automatically.
  • control contour has at least
  • the first contour section runs in particular transversely to the axial direction and forms a stop surface for the control element of the output disk relative to the first axial direction.
  • the second contour section runs in particular at an angle relative to the circumferential direction and the axial direction and forms a stop surface for the control element of the output disk relative to the first axial direction and the first circumferential direction.
  • the third contour section runs in particular transversely to the axial direction and forms a stop surface for the control element of the output disk relative to the second axial direction.
  • the fourth contour section runs in particular transversely to the circumferential direction and forms a stop surface for the control element of the output disk relative to the first circumferential direction.
  • the fifth contour section runs in particular transversely to the circumferential direction and forms a stop surface for the control element of the output disk relative to the second circumferential direction.
  • the control contour is formed in particular on or in the control disk.
  • the control contour includes in particular all of the above-mentioned contour deviations cuts, whereby the control element is arranged in the control contour and contacts one of the contour sections depending on the position of the clutch or the state of the actuating device.
  • control element is permanently located in the control contour in a state of the clutch assembly that is intended for the operation of the clutch assembly.
  • the control element is only located outside the control contour for assembly or service purposes.
  • the third contour section is designed in the manner of a detent position, i.e. H. the control element snaps into a recess formed by the control contour opposite the axial direction.
  • the depression forms the third contour section or is part of it.
  • the input disk and the output disk form a ramp system (e.g. the input disk has at least one first ramp and the output disk has at least one second ramp, in particular a plurality of ramps distributed along the circumferential direction, which together form the ramp system). that the output disk can be rotated in the circumferential directions and displaceable in the axial direction.
  • the control contour has a fourth contour section, through which movement of the output disk in the first circumferential direction is blocked.
  • the ramp system and the fourth contour section are designed in such a way that by blocking the movement of the output disk, the movement of the input disk is also blocked.
  • the ramp system forms a freewheel in particular in a circumferential direction, preferably when the input disk is rotated relative to the output disk in the second circumferential direction. I.e. During this relative movement, the ramp surfaces slide on one another, with the output disk then being displaced in the axial direction with each ramp pairing. With a relative rotation in the other direction, the ramps form in particular separate a stop with each other so that further relative rotation is blocked.
  • the input disk has at least one stop element that only interacts with the control element of the output disk in the disengaged second position, so that relative rotation of the input disk with respect to the output disk is blocked at least in the second circumferential direction.
  • the ramp system and the at least one stop element are designed so that the rotation is blocked after each displacement of the output disk along the axial direction.
  • the blockage occurs e.g. B. exactly when the control element or the control pin of the output disk is arranged on the fifth contour section of the control contour.
  • a stop is generated, which, for example. B. can be detected by the control unit of the motor (because further rotation of the input disk driven by the motor is blocked). This means that at least when the first position is present (clutch is engaged), a position of the individual components of the clutch assembly can be detected.
  • a stop is generated, which z. B. can be detected by the control unit of the motor (because further rotation of the input disk driven by the motor is blocked).
  • the clutch assembly comprises at least one energy storage element (e.g. a spring, in particular a spiral spring, preferably a compression spring), through which the output disk can be displaced in a second axial direction.
  • the energy storage element can be saved when the second contour section is present in the control contour, because the forced displacement of the output disk in the second axial direction is then caused via this contour section.
  • the energy storage element can cooperate with the third contour section designed as a latching position, so that the control element is pressed against the wall of the control contour in the third contour section by the restoring force of the energy storage element.
  • the first clutch disk is positively connected to the output disk in relation to the axial direction, in particular in relation to both axial directions.
  • the positive connection can occur between these components directly or indirectly. Indirect means that these components are not directly connected to one another, but that the positive connection is made with at least one component in between, e.g. B. a rolling bearing is realized.
  • the rotation of the first clutch disk, which is in particular regularly connected to a first shaft, can be decoupled from the output disk via a rolling bearing.
  • the input disk rotates in the circumferential direction over a first angular range, this rotation of the input disk forcing the output disk to rotate in the circumferential direction by a second angular range, whereby the second angular range is smaller than the first angular range or is the same size.
  • the ramp system enables the output disk to be rotated when the input disk is rotated.
  • the control contour results in a displacement of the output disk in the axial direction
  • the mutually contacting surfaces of the ramp system e.g. the ramps
  • slide on one another so that the rotation of the output disk in the circumferential direction is reduced by the amount of displacement along the axial direction.
  • the second angular range is only smaller than the first angular range when switching from the first position to the second shift.
  • the angular ranges are only the same size when switching from the second position to the first position.
  • the surfaces of the ramp system e.g. the ramps
  • the surfaces of the ramp system are in contact with one another.
  • a change in the surfaces forming the ramp system is not taken into account when considering the angular ranges.
  • the first angular range is at most 60 angular degrees, preferably at most 45 angular degrees and/or at least when switching the clutch from the first position to the second position
  • the second angular range is at most 30 angular degrees, preferably at most 20 angular degrees or even at most 15 angular degrees.
  • the clutch assembly has a housing and the control disk is arranged in a stationary manner relative to the housing (i.e. immovable relative to the housing).
  • a drive train assembly for a motor vehicle is further proposed, at least comprising a permanently drivable first drive train with a first drive axle; an optionally drivable second drive train with a second drive axle, the second drive train comprising a first clutch assembly, a second clutch assembly and a drive shaft arranged in the power path between the first and second clutch assemblies, at least one of the first and second clutch assemblies as the described coupling assembly is executed.
  • the drive shaft In the engaged position of the first and second clutches, the drive shaft in particular transmits a torque to the second drive axle.
  • An advantage of the drive train is that when the two clutches are in the open state, the drive shaft arranged between the first and the second clutch assembly can be completely separated, which leads to a reduction in undesirable friction losses.
  • one of the two clutch assemblies includes a brake so that the drive shaft can be braked immediately after the clutch is opened. This is particularly advantageous if one of the two clutches is designed as a friction disk clutch, since it can be quickly deoiled after opening, which leads to a reduction in drag torque.
  • the drive train assembly comprises a transfer case that distributes torque introduced by a drive unit to the first drive train and the second drive train, wherein the first drive train is drivingly connected to the transfer case to permanently transmit torque to the first drive axle, and wherein the second drive train can be drivingly connected to the transfer case to optionally transmit torque to the second drive axle.
  • the drive shaft is preferably designed as a cardan shaft or longitudinal shaft, which is arranged in the force path between the transfer case and the second drive axle.
  • the first clutch assembly is arranged in the force path between the transfer case and the cardan shaft and is designed in particular as the clutch assembly described.
  • the second clutch arrangement is arranged in the force path between the cardan shaft and a rear axle differential and is preferably designed in the form of a friction disk clutch.
  • first”, “second”, ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular there is no dependency and/or the order of these objects, sizes or processes in relation to one another. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. To the extent that a component can occur multiple times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
  • Fig. 1 a clutch assembly in an exploded view, in a perspective view
  • Fig. 2 the coupling assembly according to Fig. 1 in a side view
  • Fig. 3 a detail of the clutch assembly according to Figs. 1 and 2 in a side view, partly in section, with the clutch in the engaged first position at the beginning of the switching process towards the second position;
  • Fig. 4 the detail of Fig. 3; with the clutch in a first intermediate position between the first position and the second position
  • Fig. 5 the detail of Figs. 3 and 4; with the clutch in a second intermediate position between the first position and the second position;
  • Fig. 6 the detail of Figs. 3 to 5; with the clutch in the disengaged second position after the shift has taken place;
  • Fig. 7 the detail of Fig. 6; with the clutch in the disengaged second position at the start of the shift to the first position;
  • Fig. 8 the detail of Fig. 7; with the clutch in a first intermediate position between the second position and the first position;
  • Fig. 9 the detail of Figs. 7 and 8; with the clutch in a second intermediate position between the second position and the first position;
  • Fig. 10 the detail of Figs. 7 to 9; with the clutch in the first position after switching;
  • FIGS. 1 and 2 a detail of an embodiment variant of the clutch assembly according to FIGS. 1 and 2 in a side view, partially in section, with the clutch in a first intermediate position between the second position and the first position during the switching process from the second position to the first position .
  • Fig. 1 shows a clutch assembly 1 in an exploded view, in a perspective view.
  • Fig. 2 shows the coupling assembly 1 according to Fig. 1 in a side view in section. 1 and 2 are described together below.
  • the clutch assembly 1 comprises a housing 37 and, arranged therein, a clutch 2 with a first clutch disc 3 and a second clutch disc 4, which are switchable and displaceable between an engaged first position and a disengaged second position for selectively transmitting a torque in a circumferential direction 5, 6.
  • the clutch assembly 1 further comprises an actuating device 7 for actuating the clutch 2.
  • the actuating device 7 comprises an input disk 9 which can be driven via a motor 8 in a first circumferential direction 5 and in a second circumferential direction 6 opposite the first circumferential direction 5 and an input disk 9 in the Output disk 12, which can be rotated in circumferential directions 5, 6 and displaceable in an axial direction 10, 11, and a control disk 13 with a control contour 14.
  • the movement of the output disk 12 can be controlled by the control contour 14, the first clutch disk 3 being controlled by the output disk 12 in the axial direction 10, 11 can be moved.
  • the control disk 13 is arranged stationary relative to the housing 37, i.e. immovable relative to the housing 37.
  • the clutch 2 is designed as a positive clutch 2 (claw clutch).
  • the first clutch disk 3 is connected or connectable to a first shaft 34 and the second clutch disk 4 to a second shaft (not shown), so that torque can be switchably transmitted between the shafts 34 via the clutch assembly 1.
  • the first clutch disk 3 is displaceable along the axial direction 10, 11.
  • the second clutch disk 4 is arranged in a stationary manner relative to the axial direction 10, 11. Both clutch disks 3, 4 are arranged to be rotatable in the circumferential direction 5, 6 about an indicated axis of rotation.
  • Control disk 13, first shaft 34, second shaft are arranged coaxially to one another and (except for the control disk 13) can be rotated about the indicated axis of rotation relative to the housing 37.
  • the actuating device 7 comprises a motor 8 and an input gear 30 driven by the motor 8, which forms a gear with a fixed ratio with the input disk 9 designed as an output gear 31.
  • the motor 8 is controlled via a control unit 35, so that a switching process of the clutch assembly 1 is or can be initiated via the control unit 35.
  • the motor 8 can drive the input disk 9 in both circumferential directions 5, 6.
  • the motor 8 is therefore operated during operation of the clutch assembly 1 in such a way that it rotates the input disk 9 in both circumferential directions 5, 6.
  • the output disk 12 is arranged accordingly so that it can be rotated by the input disk 9 in both circumferential directions 5, 6.
  • the control disk 13 is realized by a separate component.
  • the actuating device 7 is formed by the input disk 9, the output disk 12, which is designed separately therefrom, and the control disk 13, which is designed separately therefrom.
  • the movement of the output disk 12 can be controlled by the control contour 14.
  • the control contour 14 forms a kind of backdrop through which a control element (control pin 18) is mechanically deflected.
  • the control element is connected to the output disk 12, so that the mechanical deflection of the control element is transmitted to the output disk 12.
  • the input disk 9 has a plurality of first ramps 15 and the output disk 12 has a plurality of second ramps 16, which together Form a ramp system 17, via which the output disk 12 can be rotated in the circumferential directions 5, 6 and displaced in the axial direction 10, 11.
  • the ramps 15, 16 are designed like a sawtooth. The surfaces of the ramps 15, 16 contact each other, so that the output disk 12 and input disk 9 are moved away from or towards one another in the axial direction 10, 11 when they are rotated relative to one another along the circumferential direction 5, 6.
  • the output disk 12 is displaced in the axial direction 10, 11 and/or rotated in the circumferential direction 5, 6 when the ramps 15, 16 come into contact.
  • the output disk 12 is controlled by the control contour 14 of the control disk 13 in such a way that the rotation of the output disk 12 in the same direction with the input disk 9 is limited in a manner determined by the shape of the control contour 14, so that as a result of the contacting of the ramps 15, 16 then a Displacement of the output disk 12 along the axial direction 10, 11 results.
  • the output disk 12 has a plurality of control pins 18 as a control element, with one control pin 18 each engaging in one of the control contours 14 to control the movement of the output disk 12.
  • the control pin 18 is guided by the control contour 14, which is designed in the manner of a link, and is deflected by the shape of the control contour 14.
  • a driving force for the control pin 18 acting in the circumferential direction 5, 6 is generated by the motor 8 of the actuating device 7.
  • a force acting in the axial direction 10, 11 is also generated by the motor 8 of the actuating device 7 (but in the circumferential direction 5, 6) and is deflected into the axial direction 10, 11 via the ramps 15, 16.
  • the control pin 18 extends outwards in a radial direction 20 starting from a first sleeve section 19 of the output disk 12.
  • the control contour 14 is arranged in a second sleeve section 21 of the control disk 13, with the first sleeve section 19 of the output disk 12 being arranged within the second sleeve section 21 of the control disk 13 opposite the radial direction 20.
  • the control pin 18 is guided by the control contour 14, which is designed in the manner of a link, and is deflected by the shape of the control contour 14 (i.e., for example, by the wall of the second sleeve section 21).
  • the control contour 14 is a recess in the second sleeve section 21, which extends from an inner peripheral surface of the second sleeve section 21 to an outer peripheral surface of the second sleeve section 21.
  • the control contour 14 is formed by the wall of the second sleeve section 21. The wall delimits the control contour 14 exclusively with respect to the axial direction 10, 11 and with respect to the circumferential direction 5, 6.
  • the control element of the output disk 12 extends along the radial direction 20 into or through the recess.
  • the control contour 14 is arranged on an end face of the control disk 13 pointing in the axial direction 10, 11.
  • the control contour 14 has an opening towards the end face, so that the control pin 18 can be inserted into the control contour 14 along the axial direction 10, 11 during assembly of the clutch assembly 1.
  • the control contour 14 is formed on or in the control disk 13.
  • the control contour 14 includes all of the aforementioned contour sections 22, 23, 24, 25, 26, the control element being arranged in the control contour 14 and, depending on the position of the clutch 2 or the state of the actuating device 7, one of the contour sections 22, 23, 24 , 25, 26 contacted.
  • the control element is permanently located in the control contour 14 in a state intended for the operation of the clutch assembly 1.
  • the control element is only located outside the control contour 14 for assembly or service purposes.
  • the clutch assembly 1 further comprises an energy storage element 27 (here a spiral spring designed as a compression spring, through which the output disk 12 can be displaced in a second axial direction 11.
  • the energy storage element 27 is arranged on the first shaft 34 and is secured by a stop on the first shaft 34 and clamped by a roller bearing 33 arranged in a stationary manner on the first clutch disk 3. With the energy storage element 27, a restoring force can be generated, by means of which the output disk 12 can be displaced in the direction of the second axial direction 11.
  • the energy storage element 27 can be used to engage the first clutch disk 3 can be supported if, for example, the teeth of the clutch disks 3, 4 are opposite one another and the clutch disks 3, 4 have to be further rotated relative to one another in order to engage.
  • the energy storage element 27 can be saved in the control contour 14 when the second contour section 23 (see FIG. 11) is present, because the forced displacement of the output disk 12 in the second axial direction 11 is then caused via this second contour section 23.
  • the energy storage element 27 cooperates with the third contour section 24 designed as a latching position (see FIGS. 3 to 11), so that the control element is pressed against the wall of the control contour 14 in the third contour section 24 by the restoring force of the energy storage element 27.
  • the first clutch disk 3 is positively connected to the output disk 12 in relation to the axial direction 10, 11.
  • the positive connection is implemented here indirectly. Indirectly, this means that these components, the first clutch disk 3 and the output disk 12, are not directly connected to one another, but rather that the positive connection with the rolling bearing 33 is realized.
  • the rotation of the first clutch disk 3, which is connected to a first shaft 34, can be decoupled from the output disk 12 via the rolling bearing 33.
  • the input disk 9 has a plurality of stop elements 36, each of which only interacts with the control pin 18 of the output disk 12 in the disengaged second position, so that a relative rotation of the input disk 9 relative to the output disk 12 is blocked at least in a circumferential direction 5, 6.
  • the stop elements 36 do not interact with the control pin 18 of the output disk 12, so that a relative rotation of the input disk 9 relative to the output disk 12 (at least by the stop element 36) is not hindered or prevented.
  • control of the motor 8, which drives the input disk 9, can be simplified. For example, in certain states of the clutch assembly 1, further rotation of the input disk 9 can be blocked. This blockage can be sensed by the motor 8 or the control unit 35 controlling the motor 8 (e.g. by an increase in current in an electric drive), so that the motor 8 can be switched off automatically.
  • the stop element 36 is arranged outside the control contour 14 in the radial direction 20.
  • Fig. 3 shows a detail of the clutch assembly 1 according to Figs. 1 and 2 in a side view, partly in section, with the clutch 2 in the engaged first position at the beginning of the switching process towards the second position.
  • Fig. 4 shows the detail of Fig. 3; with the clutch 2 in a first intermediate position between the first position and the second position.
  • Fig. 5 shows the detail of Figs. 3 and 4; with the clutch 2 in a second intermediate position between the first position and the second position.
  • Fig. 6 shows the detail of Figs. 3 to 5; with clutch 2 in the disengaged second position after the shift has taken place. corridor. 3 to 6 are described together below. Reference is made to the comments on FIGS. 1 and 2.
  • 3 to 6 show, in the order given, the displacement of the components involved during the switching process from the engaged first position at the beginning of the switching process to the second position.
  • the arrows shown show the direction of movement of the input disk 9 (lower arrow) and the output disk 12 (upper arrow).
  • the input disk 9 has a plurality of first ramps 15 and the output disk 12 has a plurality of second ramps 16, which together form a ramp system 17, via which the output disk 12 can be rotated in the circumferential directions 5, 6 and displaceable in the axial direction 10, 11 is.
  • the ramps 15, 16 are designed like a sawtooth. The surfaces of the ramps 15, 16 contact each other, so that the output disk 12 and input disk 9 are moved away from or towards one another in the axial direction 10, 11 when they are rotated relative to one another along the circumferential direction 5, 6.
  • the output disk 12 is displaced in the axial direction 10, 11 and/or rotated in the circumferential direction 5, 6 when the ramps 15, 16 come into contact.
  • the output disk 12 is controlled by the control contour 14 of the control disk 13 in such a way that the rotation of the output disk 12 in the same direction with the input disk 9 is limited in a manner determined by the shape of the control contour 14, so that as a result of the contacting of the ramps 15, 16 then a Displacement of the output disk 12 along the axial direction 10, 11 results.
  • the control contour 14 has a first contour section 22 (see FIG. 4), through which movement of the output disk 12 in a first axial direction 10 is blocked, so that the clutch 2 is fixed in the first position.
  • the first contour section 22 runs transversely to the axial direction 10, 11 and forms a stop surface for the control element of the output disk 12 relative to the first axial direction 10.
  • the control contour 14 has a third contour section 24 (see FIG. 4), through which movement of the output disk 12 in a second axial direction 11 opposite the first axial direction 10 is blocked, so that the clutch 2 is fixed in the second position.
  • the third contour section 24 runs transversely to the axial direction 10, 11 and forms a stop surface for the control element of the output disk 12 relative to the second axial direction 11.
  • the third contour section 24 is designed in the manner of a latching position, i.e. H. the control element snaps into a depression 32 (see FIG. 5) formed by the control contour 14 relative to the axial direction 10, 11.
  • the depression 32 forms the third contour section 24 or is part of it.
  • the control contour 14 has a fourth contour section 25 (see FIG. 5), through which the output disk 12 moves in the first circumferential direction
  • the fourth contour section 25 runs transversely to the circumferential direction 5,
  • the control contour 14 has a fifth contour section 26 (see FIG. 3), through which movement of the output disk 12 in the second circumferential direction 6 is blocked.
  • the fifth contour section 26 runs transversely to the circumferential direction 5, 6 and forms a stop surface for the control element of the output disk 12 relative to the second circumferential direction 6.
  • the input disk 9 has a first ramp 15 and the output disk 12 has a second ramp 16, which together form a ramp system 17 that the output disk 12 can be rotated in the circumferential directions 5, 6 and displaceable in the axial direction 10, 11.
  • the ramp system 17 forms a freewheel when the input disk 9 is rotated relative to the output disk 12 in the second circumferential direction 6. I.e. During this relative movement, the ramp surfaces slide on one another, with the output disk 12 then being displaced in the axial direction 10, 11 with each ramp pairing. In the event of a relative rotation in the other direction (first circumferential direction 5), the ramps 15 form a stop with one another (see FIGS. 7 to 10), so that further relative rotation is blocked.
  • the input disk 9 carries out a rotation in the second circumferential direction 6 over a first angular range 28, this rotation of the input disk 9 causing the output disk 12 to rotate in the second circumferential direction 6 by a second angular range 29 is forced, the second angular range 29 being smaller than the first angular range 28.
  • the ramp system 17 enables the output disk 12 to be rotated when the input disk 9 is rotated. However, if the control contour 14 enables or forces a displacement of the output disk 12 in the axial direction 10, 11, the mutually contacting surfaces of the ramps 15, 16 slide on one another, so that the rotation of the output disk 12 in the second circumferential direction 6 is reduced by the amount of displacement along the axial direction 10, 11.
  • a stop element 36 is indicated, which is arranged on the input disk 9 and is therefore arranged in a stationary manner relative to the first ramps 15.
  • the stop element 36 only interacts with the control pin 18 of the output disk 12 in the disengaged second position shown in FIG. 6, so that a relative further rotation of the input disk 9 relative to the output disk 12 is blocked at least in the second circumferential direction 6.
  • the stop element 36 is arranged outside the control contour 14 in the radial direction 20, so it lies in a different drawing plane in FIG. 6 than the control contour 14.
  • the stop element 36 In the engaged first position (e.g. FIGS. 3, 4, 9 and 10), the stop element 36 does not interact with the control pin 18 of the output disk 12, so that a relative rotation of the input disk 9 relative to the output disk 12 (at least by this Stop element 36) is then not hindered or prevented.
  • Fig. 7 shows the detail of Fig. 6; with the clutch 2 in the disengaged second position at the beginning of the shifting process towards the first position.
  • Fig. 8 shows the detail of Fig. 7; with the clutch 2 in a first intermediate position between the second position and the first position.
  • Fig. 9 shows the detail of Figs. 7 and 8; with the clutch 2 in a second intermediate position between the second position and the first position.
  • Fig. 10 shows the detail of Figs. 7 to 9; with clutch 2 in the first position after the switching process has taken place.
  • the Fig 7 to 10 are described together below. Reference is made to the comments on FIGS. 3 to 6.
  • FIG. 7 to 10 show, in the order given, the displacement of the components involved during the switching process from the disengaged second position at the beginning of the switching process to the first position.
  • the arrows shown show the direction of movement of the input disk 9 (lower arrow) and the output disk 12 (upper arrow).
  • the motor 8 now drives the input disk 9 in the first circumferential direction 5.
  • the ramps 15, 16 no longer contact each other via the inclined end faces, but rather via side surfaces that run essentially parallel to the axial direction 10, 11.
  • the movement of the input disk 9 and the output disk 12 are thus coupled to one another by the positive connection relative to the first circumferential direction 5.
  • the input disk 9 carries out a rotation in the first circumferential direction 5 over a first angular range 28, this rotation of the input disk 9 causing the output disk 12 to rotate in the first circumferential direction 5 by one second angular range 29 is forced, the second angular range 29 and the first angular range 28 being the same size.
  • the control element (the control pin 18) is guided from the locking position in the third contour section 24 (see FIG. 7) through the control contour 14 to the fifth contour section 25.
  • the resulting displacement of the output disk 12 in the direction of the second axial direction 11 (see FIG. 9) is brought about by the energy storage element 27.
  • the control contour 14 has a fourth contour section 25, through which movement of the output disk 12 in the first circumferential direction 5 is blocked.
  • the ramp system 17 and the fourth contour section 25 are designed so that that by blocking the movement of the output disk 12, the movement of the input disk 9 is also blocked.
  • Fig. 11 shows a detail of an embodiment variant of the clutch assembly 1 according to FIGS. 1 and 2 in a side view, partly in section, with the clutch 2 in a first intermediate position between the second position and the first position during the switching process from the second position towards first position. Reference is made to the comments on FIGS. 3 to 10.
  • the arrows shown show the direction of movement of the input disk 9 (lower arrow) and the output disk 12 (upper arrow).
  • the control contour 14 present here differs from the control contour 14 according to FIGS. 3 to 10 only in a second contour section 23, through which a movement of the output disk 12 in the first circumferential direction 5 Displacement of the output disk 12 in the second axial direction 10 is forced.
  • the second contour section 23 runs inclined relative to the circumferential direction 5, 6 and the axial direction 10, 11 and forms a (stationary) stop surface for the control element of the output disk 12 relative to the first axial direction 10 and the first circumferential direction 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsbaugruppe (1), zumindest umfassend eine Kupplung (2) mit einer ersten Kupplungsscheibe (3) und einer zweiten Kupplungsscheibe (4), die schaltbar zwischen einer eingerückten ersten Stellung und einer ausgerückten zweiten Stellung verlagerbar sind zur selektiven Übertragung eines Drehmoments in einer Umfangsrichtung (5, 6), sowie eine Betätigungseinrichtung (7) zum Betätigen der Kupplung (2), wobei die Betätigungseinrichtung (7) zumindest eine über einen Motor (8) in eine erste Umfangsrichtung (5) sowie in eine der ersten Umfangsrichtung (5) entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung (6) antreibbare Eingangsscheibe (9) und eine von der Eingangsscheibe (9) in den Umfangsrichtungen (5, 6) verdrehbare und in einer axialen Richtung (10, 11) verlagerbare Ausgangsscheibe (12) aufweist.

Description

Kupplungsbaugruppe
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsbaugruppe und insbesondere eine Antriebsstrangbaugruppe mit einer solchen Kupplungsbaugruppe.
Die Kupplungsbaugruppe ist insbesondere für ein von mehreren Achsen angetriebenes Kraftfahrzeug einsetzbar, insbesondere für eine Antriebsstranganordnung, die einen ersten Antriebsstrang zum permanenten Antrieb einer ersten Antriebsachse sowie einen zweiten Antriebsstrang zum optionalen Antrieb einer zweiten Antriebsachse umfasst. Solche Antriebskonzepte mit einer optional antreibbaren Antriebsachse werden auch als "Hang-On"- oder "On-Demand"- Systeme bezeichnet.
Generell wird zwischen verschiedenen Antriebskonzepten von Kraftfahrzeugen unterschieden. So gibt es Kraftfahrzeuge mit Frontmotor, bei denen die Vorderachse permanent und die Hinterachse wahlweise angetrieben werden kann.
Es gibt auch Kraftfahrzeuge, bei denen die Hinterachse permanent angetrieben wird und die Vorderachse optional zuschaltbar ist. Schließlich gibt es Kraftfahrzeuge mit Heckmotor, bei denen die Hinterachse permanent angetrieben wird und die Vorderachse optional über eine Hang-On-Kupplung verbunden werden kann.
Aus der WO 2015/120909 A1 ist eine Kupplungsbaugruppe bekannt, bei der eine Kupplung über eine Betätigungseinrichtung betätigbar ist. Die Betätigungseinrichtung umfasst eine über einen Motor in eine erste Umfangsrichtung sowie in eine der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung antreibbare Eingangsscheibe und eine von der Eingangsscheibe über ein Rampensystem in einer axialen Richtung verlagerbare Ausgangsscheibe.
Aus der DE 10 2009 049 013 A1 ist eine Kupplung bekannt, bei der ein Motor zur Bewegung eines Schaltelements nur in einer Umfangsrichtung verdreht wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Kupplungsbaugruppe vorgeschlagen werden, durch die eine Schaltzeit zur Umschaltung der Kupplung zwischen einer eingerückten ersten Stellung und einer ausgerückten zweiten Stellung verkürzt werden kann. Zudem soll die erste Stellung detektierbar sein, ohne dass dazu z. B. ein Positionssensor eingesetzt werden muss. Weiter soll eine Vorspanneinrichtung zur Fixierung der Kupplung in der ersten Stellung eingespart werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Kupplungsbaugruppe mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird eine Kupplungsbaugruppe (mit einer gemeinsamen Drehachse) vorgeschlagen, zumindest umfassend
• eine Kupplung mit einer (koaxial zueinander angeordneten) ersten Kupplungsscheibe und einer zweiten Kupplungsscheibe, die schaltbar zwischen einer eingerückten ersten Stellung und einer ausgerückten zweiten Stellung verlagerbar sind zur selektiven Übertragung eines Drehmoments in einer Umfangsrichtung, sowie
• eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Kupplung.
Die Betätigungseinrichtung umfasst zumindest
• eine über einen Motor in eine erste Umfangsrichtung sowie in eine der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung antreibbare (und koaxial zu den Kupplungsscheiben angeordnete) Eingangsscheibe und • eine von der Eingangsscheibe in den Umfangsrichtungen verdrehbare und in einer axialen Richtung verlagerbare (und koaxial zu den Kupplungsscheiben angeordnete) Ausgangsscheibe, sowie
• eine (koaxial zu der Eingangsscheibe angeordnete) Steuerscheibe mit einem Steuerelement (einem von einer Steuerkontur und einem Steuerstift).
Die Bewegung der Ausgangsscheibe ist durch das Steuerelement (bzw. durch das Zusammenwirken von der Steuerkontur und dem Steuerstift) steuerbar, wobei die erste Kupplungsscheibe durch die Ausgangsscheibe in der axialen Richtung verlagerbar ist.
Grundsätzlich kann die Kupplung jede beliebige Konstruktion aufweisen und beliebige Kupplungsmittel umfassen, die geeignet sind, eine Drehmomentübertragung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs selektiv zu bewirken oder zu unterbrechen. Beispielsweise kann eine formschlüssige Kupplung wie eine Zahnkupplung oder Klauenkupplung verwendet werden.
Eine formschlüssige Kupplung umfasst mindestens zwei Kupplungsteile, die in einer eingerückten Stellung eine gegenüber einer Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung ausbilden. In der eingerückten Stellung greifen die Kupplungsteile formschlüssig drehmomentübertragend ineinander. In der ausgerückten zweiten Stellung sind die Kupplungsteile frei drehbar relativ zueinander ausgerückt.
Alternativ kann auch eine Reibungskupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung verwendet werden. Eine Lamellenkupplung umfasst normalerweise ein erstes Kupplungsteil, an dem erste Reiblamellen drehfest und axial beweglich verbunden sind, sowie ein zweites Kupplungsteil, mit dem zweite Reiblamellen drehfest und axial beweglich verbunden sind. Durch axiale Belastung des Lamellenpaketes bestehend aus den ersten und zweiten Reiblamellen kann eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Reiblamellen erzeugt und Drehmomente über die Kupplung übertragen werden. Insbesondere ist die erste Kupplungsscheibe mit einer ersten Welle und die zweite Kupplungsscheibe mit einer (koaxial zur ersten Welle angeordneten) zweiten Welle verbunden oder verbindbar, so dass zwischen den Wellen Drehmomente übertragen werden können.
Insbesondere ist die erste Kupplungsscheibe entlang der axialen Richtung verlagerbar. Insbesondere ist die zweite Kupplungsscheibe gegenüber der axialen Richtung ortsfest angeordnet. Insbesondere sind beide Kupplungsscheiben in der Umfangsrichtung drehbar angeordnet.
Die Betätigungseinrichtung kann durch jedes geeignete Antriebsmittel wie beispielsweise einen Elektro-, Hydraulik- oder Pneumatikmotor angetrieben werden. Der Motor kann über eine Steuereinheit angesteuert werden, so dass ein Schaltvorgang der Kupplungsbaugruppe über die Steuereinheit initiiert wird bzw. werden kann.
Insbesondere umfasst die Betätigungseinrichtung einen (elektrischen) Motor und ein Getriebe, wobei das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangszahnrad aufweist, das größer als 1/25 und kleiner als 1/15 (1/25 < i < 1/15) ist. Der Motor kann eine Drehmomentabgabe von 0,5 bis 1 ,5 Nm [Newtonmeter], vorzugsweise etwa 1 ,0 Nm aufweisen. So kann mit einem Motor von 1 Nm Antriebsdrehmoment z. B. eine Betätigungskraft erreicht werden, die über 400 N [Newton] beträgt. Das Ausgangszahnrad ist insbesondere auf einer Außenumfangsfläche der Eingangsscheibe ausgebildet, d. h. der Motor treibt (über das Getriebe) die Eingangsscheibe an.
Der Motor kann die Eingangsscheibe insbesondere in beide Umfangsrichtungen antreiben. Der Motor wird also im Betrieb der Kupplungsbaugruppe so betrieben, dass er die Eingangsscheibe in beide Umfangsrichtungen verdrehen kann. Die Ausgangsscheibe ist entsprechend so angeordnet, dass sie von der Eingangsscheibe in beide Umfangsrichtungen verdreht werden kann. Die Steuerscheibe wird insbesondere durch ein separates Bauteil realisiert. Die Betätigungseinrichtung wird also insbesondere durch die Eingangsscheibe, die separat davon ausgeführte Ausgangsscheibe sowie durch die separat davon ausgeführte Steuerscheibe ausgebildet.
Die Bewegung der Ausgangsscheibe ist durch ein Steuerelement (bzw. die Steuerkontur und/den Steuerstift) steuerbar. Dabei bildet z. B. die Steuerkontur insbesondere eine Art Kulisse, durch die ein in der Kulisse verlagerbares anderes Steuerelement (z. B. der Steuerstift) mechanisch umgelenkt wird. Das als Steuerstift ausführbare Steuerelement ist insbesondere mit der Ausgangsscheibe verbunden, so dass die mechanische Umlenkung dieses Steuerelements auf die Ausgangsscheibe übertragen wird.
Insbesondere bilden die Eingangsscheibe und die Ausgangsscheibe zusammen ein Rampensystem, über das die Ausgangsscheibe in den Umfangsrichtungen verdrehbar und in der axialen Richtung verlagerbar ist. Das Rampensystem kann so ausgeführt sein, dass auch eine begrenzte Verdrehung in Umfangsrichtung möglich ist, ohne dass es zu einer Verlagerung in der axialen Richtung kommt.
Ein Rampensystem wird insbesondere über mindestens eine Rampe gebildet, an der entlang ein anderes Bauteil entlang bewegt werden kann. Das andere Bauteil kann auch als Rampe oder aber z. B. als Ebene, Stift oder Kugel ausgebildet sein.
Insbesondere weist die Eingangsscheibe mindestens eine erste Rampe und die Ausgangsscheibe mindestens eine zweite Rampe auf, die zusammen das Rampensystem bilden, über das die Ausgangsscheibe in den Umfangsrichtungen verdrehbar und in der axialen Richtung verlagerbar ist.
Insbesondere weist die Eingangsscheibe entlang der Umfangsrichtung eine Mehrzahl von ersten Rampen auf. Insbesondere weist die Ausgangsscheibe entlang der Umfangsrichtung eine Mehrzahl von zweiten Rampen auf. Die Rampen sind z. B. sägezahnartig ausgeführt. Die Oberflächen der Rampen kontaktieren einander, so dass die Ausgangsscheibe und Eingangsscheibe bei einer relativen Verdrehung zueinander in der axialen Richtung voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden.
Wird die Eingangsscheibe also über den Motor in Drehung versetzt, wird die Ausgangsscheibe (bei Kontaktierung der Rampen) in der axialen Richtung verlagert und/ oder in der Umfangsrichtung mit verdreht.
Insbesondere wird die Ausgangsscheibe durch das Zusammenwirken der Steuerelemente (z. B. durch die Steuerkontur der Steuerscheibe) so gesteuert, dass die gleichsinnige Verdrehung der Ausgangsscheibe mit der Eingangsscheibe in einer durch die Form der Steuerkontur festgelegten Weise begrenzt wird, so dass infolge der Kontaktierung der das Rampensystem bildenden Bauteile (z. B. der Rampen) dann eine Verlagerung der Ausgangsscheibe entlang der axialen Richtung resultiert.
Insbesondere weist die eine von Eingangsscheibe und Ausgangsscheibe als Steuerelement eine Steuerkontur und die andere von Eingangsscheibe und Ausgangsscheibe als Steuerelement einen Steuerstift auf, wobei der Steuerstift und die Steuerkontur zur Steuerung der Bewegung der Ausgangsscheibe Zusammenwirken.
Insbesondere weist z. B. die Ausgangsscheibe einen Steuerstift (als Steuerelement) auf, der in die Steuerkontur zur Steuerung der Bewegung der Ausgangsscheibe eingreift.
Insbesondere weist die eine von Eingangsscheibe und Ausgangsscheibe eine Mehrzahl von entlang der Umfangsrichtung verteilt angeordneten Steuerstifte auf, wobei jeder Steuerstift insbesondere in eine, am jeweils anderen von Eingangsscheibe und Ausgangsscheibe vorgesehene, Steuerkontur eingreift. Der Steuerstift wird insbesondere durch die nach Art einer Kulisse ausgeführte Steuerkontur geführt und durch die Formgebung der Steuerkontur umgelenkt. Eine in Umfangsrichtung wirkende Antriebskraft für den Steuerstift wird durch den Motor der Betätigungseinrichtung erzeugt. Eine in der axialen Richtung wirkende Kraft wird ebenfalls durch den Motor der Betätigungseinrichtung erzeugt (allerdings in der Umfangsrichtung) und dabei aber über das Rampensystem in die axiale Richtung umgelenkt.
Insbesondere erstreckt sich das Steuerelement bzw. der Steuerstift ausgehend von einem (ersten) Hülsenabschnitt der Ausgangsscheibe in einer radialen Richtung nach außen. Die Steuerkontur ist insbesondere in einem (zweiten) Hülsenabschnitt der Steuerscheibe angeordnet, wobei der erste Hülsenabschnitt der Ausgangsscheibe gegenüber der radialen Richtung innerhalb des zweiten Hülsenabschnitts der Steuerscheibe angeordnet ist. Das Steuerelement bzw. der Steuerstift wird in der insbesondere nach Art einer Kulisse ausgeführten Steuerkontur geführt und durch die Formgebung der Steuerkontur umgelenkt (also z. B. durch die Wandung des zweiten Hülsenabschnitts). Eine umgekehrte Anordnung von Ausgangsscheibe und Steuerscheibe oder auch von Steuerkontur und Steuerstift ist selbstverständlich auch möglich.
Die Steuerkontur ist insbesondere eine Ausnehmung in dem Hülsenabschnitt, die sich bevorzugt von einer Innenumfangsfläche des Hülsenabschnitts bis hin zu einer Außenumfangsfläche des Hülsenabschnitts erstreckt. Die Steuerkontur wird insbesondere durch die Wandung des Hülsenabschnitts gebildet. Die Wandung begrenzt die Steuerkontur insbesondere (ausschließlich) gegenüber der axialen Richtung und gegenüber der Umfangsrichtung. Das Steuerelement der Ausgangscheibe erstreckt sich entlang der radialen Richtung bis in die Ausnehmung hinein oder durch sie hindurch.
Insbesondere ist die Steuerkontur an einer in die axiale Richtung weisende Stirnseite der Steuerscheibe angeordnet. Insbesondere weist die Steuerkontur eine Öffnung hin zu der Stirnseite auf, so dass das Steuerelement im Rahmen einer Montage der Kupplungsbaugruppe entlang der axialen Richtung in die Steuerkontur eingeschoben werden kann.
Insbesondere weist die Eingangsscheibe mindestens ein Anschlagselement auf, dass nur in der ausgerückten zweiten Stellung mit dem Steuerelement der Ausgangsscheibe zusammenwirkt, so dass eine relative Verdrehung der Eingangsscheibe gegenüber der Ausgangsscheibe zumindest in einer Umfangsrichtung blockiert ist. Insbesondere sind entlang der Umfangsrichtung eine Vielzahl von Anschlagelementen an der Eingangsscheibe vorgesehen.
Insbesondere wirkt das mindestens eine Anschlagselement in der eingerückten ersten Stellung nicht mit dem Steuerelement der Ausgangsscheibe zusammen, so dass eine relative Verdrehung der Eingangsscheibe gegenüber der Ausgangsscheibe (zumindest durch das Anschlagselement) nicht behindert bzw. verhindert wird.
Insbesondere kann so eine Regelung des Motors, der die Eingangsscheibe antreibt, vereinfacht werden. Insbesondere kann so in bestimmten Zuständen der Kupplungsbaugruppe eine weitere Verdrehung der Eingangsscheibe blockiert werden. Diese Blockade kann durch den Motor bzw. eine den Motor steuernde Steuereinheit sensiert werden (z. B. durch einen Stromanstieg bei einem elektrischen Antrieb), so dass eine automatische Abschaltung des Motors erfolgen kann.
Insbesondere weist die Steuerkontur zumindest
• einen ersten Konturabschnitt auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe in eine erste axiale Richtung blockiert ist, so dass die Kupplung in der ersten Stellung fixiert ist; oder
• einen zweiten Konturabschnitt auf, durch den bei einer Bewegung der Ausgangsscheibe in der Umfangsrichtung eine Verlagerung der Ausgangsscheibe in einer axialen Richtung erzwungen ist; oder • einen dritten Konturabschnitt auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung blockiert ist, so dass die Kupplung in der zweiten Stellung fixiert ist; oder
• einen vierten Konturabschnitt auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe in die erste Umfangsrichtung blockiert ist;
• einen fünften Konturabschnitt auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe in die zweite Umfangsrichtung blockiert ist.
Der erste Konturabschnitt verläuft insbesondere quer zur axialen Richtung und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe gegenüber der ersten axialen Richtung.
Der zweite Konturabschnitt verläuft insbesondere geneigt gegenüber der Umfangsrichtung und der axialen Richtung und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe gegenüber der ersten axialen Richtung und der ersten Umfangsrichtung.
Der dritte Konturabschnitt verläuft insbesondere quer zur axialen Richtung und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe gegenüber der zweiten axialen Richtung.
Der vierte Konturabschnitt verläuft insbesondere quer zur Umfangsrichtung und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe gegenüber der ersten Umfangsrichtung.
Der fünfte Konturabschnitt verläuft insbesondere quer zur Umfangsrichtung und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe gegenüber der zweiten Umfangsrichtung.
Die Steuerkontur ist insbesondere an bzw. in der Steuerscheibe ausgebildet. Die Steuerkontur umfasst insbesondere alle der vorstehend genannten Konturab- schnitte, wobei das Steuerelement in der Steuerkontur angeordnet ist und abhängig von der Stellung der Kupplung bzw. dem Zustand der Betätigungseinrichtung einen der Konturabschnitte kontaktiert.
Insbesondere befindet sich das Steuerelement in einem für den Betrieb der Kupplungsbaugruppe bestimmungsgemäßen Zustand der Kupplungsbaugruppe dauerhaft in der Steuerkontur. Das Steuerelement befindet sich insbesondere nur zur Montage- oder Servicezwecken außerhalb der Steuerkontur.
Insbesondere ist der dritte Konturabschnitt nach Art einer Raststellung ausgeführt, d. h. das Steuerelement rastet in einer durch die Steuerkontur gegenüber der axialen Richtung gebildete Vertiefung ein. Die Vertiefung bildet den dritten Konturabschnitt bzw. ist ein Teil davon.
Insbesondere bilden die Eingangsscheibe und die Ausgangsscheibe ein Rampensystem aus (z. B. weist die Eingangsscheibe mindestens eine erste Rampe und die Ausgangsscheibe mindestens eine zweite Rampe auf, insbesondere jeweils eine Mehrzahl von entlang der Umfangsrichtung verteilten Rampen, die zusammen das Rampensystem bilden), über das die Ausgangsscheibe in den Umfangsrichtungen verdrehbar und in der axialen Richtung verlagerbar ist. Die Steuerkontur weist einen vierten Konturabschnitt auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe in die erste Umfangsrichtung blockiert ist. Das Rampensystem und der vierte Konturabschnitt sind so ausgebildet, dass durch die Blockade der Bewegung der Ausgangsscheibe auch die Bewegung der Eingangsscheibe blockiert ist.
Das Rampensystem bildet insbesondere in einer Umfangsrichtung, bevorzugt bei einer relativen Verdrehung der Eingangsscheibe gegenüber der Ausgangsscheibe in der zweiten Umfangsrichtung einen Freilauf. D. h. bei dieser Relativbewegung gleiten die Rampenoberflächen aufeinander ab, wobei die Ausgangsscheibe dann mit jeder Rampenpaarung in der axialen Richtung verlagert wird. Bei einer relativen Verdrehung in der anderen Richtung bilden die Rampen insbe- sondere einen Anschlag miteinander aus, so dass eine weitere relative Verdrehung blockiert ist.
Insbesondere weist die Eingangsscheibe mindestens ein Anschlagselement auf, dass nur in der ausgerückten zweiten Stellung mit dem Steuerelement der Ausgangsscheibe zusammenwirkt, so dass eine relative Verdrehung der Eingangsscheibe gegenüber der Ausgangsscheibe zumindest in der zweiten Umfangsrichtung blockiert ist. Das Rampensystem und das mindestens eine Anschlagselement sind so ausgeführt, so dass nach jeweils einer Verlagerung der Ausgangsscheibe entlang der axialen Richtung eine Blockade der Verdrehung erfolgt.
Die Blockade erfolgt z. B. genau dann, wenn das Steuerelement bzw. der Steuerstift der Ausgangsscheibe an dem fünften Konturabschnitt der Steuerkontur angeordnet ist.
Mit Hilfe der Blockade durch das Rampensystem bzw. die Rampen und durch die geeignete Ausführung des vierten Konturabschnitts wird somit ein Stopp generiert, der z. B. durch die Steuereinheit des Motors erfasst werden kann (weil eine weitere Verdrehung der von dem Motor angetriebenen Eingangsscheibe blockiert ist). Damit kann zumindest bei Vorliegen der ersten Stellung (Kupplung ist eingerückt) eine Position der einzelnen Komponenten der Kupplungsbaugruppe erfasst werden.
Mit Hilfe der Blockade durch das Anschlagselement und durch die geeignete Ausführung des fünften Konturabschnitts wird somit ein Stopp generiert, der z. B. durch die Steuereinheit des Motors erfasst werden kann (weil eine weitere Verdrehung der von dem Motor angetriebenen Eingangsscheibe blockiert ist). Damit kann zumindest bei Vorliegen der zweiten Stellung (Kupplung ist ausgerückt) eine Position der einzelnen Komponenten der Kupplungsbaugruppe erfasst werden. Insbesondere umfasst die Kupplungsbaugruppe zumindest ein Energiespeicherelement (z. B. eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, bevorzugt eine Druckfeder), durch das die Ausgangsscheibe in einer zweiten axialen Richtung verlagerbar ist. Insbesondere kann das Energiespeicherelement bei Vorliegen des zweiten Konturabschnitts in der Steuerkontur eingespart werden, weil dann die erzwungene Verlagerung der Ausgangsscheibe in die zweite axiale Richtung über diesen Konturabschnitt hervorgerufen wird. Insbesondere kann das Energiespeicherelement mit dem als Raststellung ausgeführten dritten Konturabschnitt Zusammenwirken, so dass das Steuerelement durch die Rückstellkraft des Energiespeicherelements gegen die Wandung der Steuerkontur in dem dritten Konturabschnitt gedrückt wird.
Insbesondere ist die erste Kupplungsscheibe gegenüber der axialen Richtung, insbesondere gegenüber beiden axialen Richtungen, formschlüssig mit der Ausgangsscheibe verbunden. Die formschlüssige Verbindung kann zwischen diesen Bauteilen unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Mittelbar heißt, dass diese Bauteile nicht unmittelbar miteinander verbunden sind, sondern dass die formschlüssige Verbindung mit mindestens einem dazwischen liegenden Bauteil, z. B. einem Wälzlager, realisiert wird. Über ein Wälzlager kann die Verdrehung der ersten Kupplungsscheibe, die insbesondere regelmäßig mit einer ersten Welle verbunden ist, von der Ausgangsscheibe entkoppelt werden.
Insbesondere führt die Eingangsscheibe zum Schalten der Kupplung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung jeweils eine Verdrehung in der Umfangsrichtung über einen ersten Winkelbereich aus, wobei durch diese Verdrehung der Eingangsscheibe eine Verdrehung der Ausgangsscheibe in der Umfangsrichtung um einen zweiten Winkelbereich erzwungen ist, wobei der zweite Winkelbereich kleiner ist als der erste Winkelbereich oder gleich groß.
Insbesondere ermöglicht das Rampensystem, dass die Ausgangsscheibe bei einer Verdrehung der Eingangsscheibe mitverdreht wird. Wenn dabei durch die Steuerkontur aber eine Verlagerung der Ausgangsscheibe in der axialen Rich- tung ermöglicht bzw. erzwungen wird, gleiten die einander kontaktierenden Oberflächen des Rampensystems (z. B. der Rampen) aufeinander ab, so dass die Verdrehung der Ausgangsscheibe in der Umfangsrichtung durch das Maß der Verlagerung entlang der axialen Richtung reduziert wird.
Insbesondere erfolgt nach dem Vorliegen der ersten Stellung und hin zur zweiten Stellung ein Wechsel der einander kontaktierenden Oberflächen (z. B. der Rampen) des Rampensystems (wenn dort z. B. jeweils mehrere Rampen in Umfangsrichtung verteilt vorliegen). Insbesondere bleiben bei dem Vorliegen der zweiten Stellung und bei einem dann erfolgenden Schalten hin zur ersten Stellung die gleichen Oberflächen (z. B. der gleichen Rampen) miteinander in Kontakt.
Insbesondere ist der zweite Winkelbereich nur beim Schalten von der ersten Stellung hin zur zweiten Schaltung kleiner als der erste Winkelbereich. Insbesondere sind die Winkelbereiche nur beim Schalten von der zweiten Stellung hin zur ersten Stellung gleich groß.
Insbesondere sind bei der Betrachtung der Winkelbereiche die Oberflächen des Rampensystems (also z. B. die Rampen) jeweils in Kontakt miteinander. Ein Wechsel der das Rampensystem bildenden Oberflächen (also z. B. der Rampen) wird bei der Betrachtung der Winkelbereiche insbesondere nicht berücksichtigt.
Insbesondere beträgt der erste Winkelbereich höchstens 60 Winkelgrad, bevorzugt höchstens 45 Winkelgrad und/ oder zumindest beim Umschalten der Kupplung von der ersten Stellung in die zweite Stellung der zweite Winkelbereich höchstens 30 Winkelgrad, bevorzugt höchstens 20 Winkelgrad oder sogar höchstens 15 Winkelgrad.
Diese nur geringe Verdrehung der Eingangsscheibe und die nur geringe erforderliche Verdrehung der Ausgangsscheibe ermöglicht insbesondere eine kurze Schaltzeit zum Umschalten der Kupplung. Insbesondere weist die Kupplungsbaugruppe ein Gehäuse auf und ist die Steuerscheibe gegenüber dem Gehäuse ortsfest (also gegenüber dem Gehäuse unbeweglich) angeordnet.
Es wird weiter eine Antriebsstrangbaugruppe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend einen permanent antreibbaren ersten Antriebsstrang mit einer ersten Antriebsachse; einen optional antreibbaren zweiten Antriebsstrang mit einer zweiten Antriebsachse, wobei der zweite Antriebsstrang eine erste Kupplungsbaugruppe, eine zweite Kupplungsbaugruppe und eine Antriebswelle umfasst, die im Leistungspfad zwischen der ersten und der zweiten Kupplungsbaugruppe angeordnet ist, wobei mindestens eine der ersten und der zweiten Kupplungsbaugruppe als die beschriebene Kupplungsbaugruppe ausgeführt ist.
In der eingerückten Stellung der ersten und der zweiten Kupplung überträgt die Antriebswelle insbesondere ein Drehmoment auf die zweite Antriebsachse.
Ein Vorteil des Antriebsstrangs besteht darin, dass im geöffneten Zustand der beiden Kupplungen die zwischen der ersten und der zweiten Kupplungsbaugruppe angeordnete Antriebswelle vollständig trennbar ist, was zu einer Reduzierung der unerwünschten Reibungsverluste führt.
Insbesondere umfasst eine der beiden Kupplungsbaugruppen eine Bremse, so dass die Antriebswelle unmittelbar nach dem Öffnen der Kupplung abgebremst werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine der beiden Kupplungen als Reibscheibenkupplung ausgebildet ist, da diese nach dem Öffnen schnell entölt werden kann, was zu einer Reduzierung der Schleppmomente führt.
Insbesondere umfasst die Antriebsstrangbaugruppe ein Verteilergetriebe, das ein von einer Antriebseinheit eingeleitetes Drehmoment auf den ersten Antriebsstrang und den zweiten Antriebsstrang verteilt, wobei der erste Antriebsstrang antriebsmäßig mit dem Verteilergetriebe verbunden ist, um permanent Drehmoment auf die erste Antriebsachse zu übertragen, und wobei der zweite Antriebsstrang antriebsmäßig mit dem Verteilergetriebe verbunden sein kann, um optional Drehmoment auf die zweite Antriebsachse zu übertragen.
Die Antriebswelle ist vorzugsweise als Kardanwelle bzw. Längswelle ausgebildet, die im Kraftpfad zwischen dem Verteilergetriebe und der zweiten Antriebsachse angeordnet ist. Die erste Kupplungsbaugruppe ist im Kraftpfad zwischen dem Verteilergetriebe und der Kardanwelle angeordnet und insbesondere als die beschriebene Kupplungsbaugruppe ausgeführt. Die zweite Kupplungsanordnung ist im Kraftpfad zwischen der Kardanwelle und einem Hinterachsdifferenzial angeordnet und vorzugsweise in Form einer Reibscheibenkupplung ausgebildet.
Die Ausführungen zu der Kupplungsbaugruppe sind auf die Antriebsstrangbaugruppe übertragbar und umgekehrt.
Hinsichtlich einer beispielhaften Ausführung einer derartigen Antriebsstrangbaugruppe wird auf die eingangs erwähnte WO 2015/120909 A1 verwiesen. Die vorliegend beschriebene Kupplungsbaugruppe kann in der Antriebsstrangbaugruppe der WO 2015/120909 A1 die dort jeweils erwähnte Kupplungsbaugruppe ersetzen.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Kupplungsbaugruppe in einer Explosionsdarstellung, in perspektivischer Ansicht;
Fig. 2: die Kupplungsbaugruppe nach Fig. 1 in einer Seitenansicht im
Schnitt;
Fig. 3: ein Detail der Kupplungsbaugruppe nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, mit der Kupplung in der eingerückten ersten Stellung am Beginn des Schaltvorgangs hin zur zweiten Stellung;
Fig. 4: das Detail der Fig. 3; mit der Kupplung in einer ersten Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung; Fig. 5: das Detail der Fig. 3 und 4; mit der Kupplung in einer zweiten Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung;
Fig. 6: das Detail der Fig. 3 bis 5; mit der Kupplung in der ausgerückten zweiten Stellung nach dem erfolgten Schaltvorgang;
Fig. 7: das Detail der Fig. 6; mit der Kupplung in der ausgerückten zweiten Stellung am Beginn des Schaltvorgangs hin zur ersten Stellung;
Fig. 8: das Detail der Fig. 7; mit der Kupplung in einer ersten Zwischenstellung zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung;
Fig. 9: das Detail der Fig. 7 und 8; mit der Kupplung in einer zweiten Zwischenstellung zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung;
Fig. 10: das Detail der Fig. 7 bis 9; mit der Kupplung in der ersten Stellung nach dem erfolgten Schaltvorgang; und
Fig. 11 : ein Detail einer Ausführungsvariante der Kupplungsbaugruppe nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, mit der Kupplung in einer ersten Zwischenstellung zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung während des Schaltvorgangs von der zweiten Stellung hin zur ersten Stellung.
Die Fig. 1 zeigt eine Kupplungsbaugruppe 1 in einer Explosionsdarstellung, in perspektivischer Ansicht. Fig. 2 zeigt die Kupplungsbaugruppe 1 nach Fig. 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Fig. 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Die Kupplungsbaugruppe 1 umfasst ein Gehäuse 37 und darin angeordnet eine Kupplung 2 mit einer erste Kupplungsscheibe 3 und einer zweite Kupplungsscheibe 4, die schaltbar zwischen einer eingerückten ersten Stellung und einer ausgerückten zweiten Stellung verlagerbar sind zur selektiven Übertragung eines Drehmoments in einer Umfangsrichtung 5, 6. Die Kupplungsbaugruppe 1 umfasst weiter eine Betätigungseinrichtung 7 zum Betätigen der Kupplung 2. Die Betätigungseinrichtung 7 umfasst eine über einen Motor 8 in eine erste Umfangsrichtung 5 sowie in eine der ersten Umfangsrichtung 5 entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung 6 antreibbare Eingangsscheibe 9 und eine von der Eingangsscheibe 9 in den Umfangsrichtungen 5, 6 verdrehbare und in einer axialen Richtung 10, 11 verlagerbare Ausgangsscheibe 12 sowie eine Steuerscheibe 13 mit einer Steuerkontur 14. Die Bewegung der Ausgangsscheibe 12 ist durch die Steuerkontur 14 steuerbar, wobei die erste Kupplungsscheibe 3 durch die Ausgangsscheibe 12 in der axialen Richtung 10, 11 verlagerbar ist.
Die Steuerscheibe 13 ist gegenüber dem Gehäuse 37 ortsfest, also gegenüber dem Gehäuse 37 unbeweglich, angeordnet.
Die Kupplung 2 ist als eine formschlüssige Kupplung 2 (Klauenkupplung) ausgeführt.
Die erste Kupplungsscheibe 3 ist mit einer ersten Welle 34 und die zweite Kupplungsscheibe 4 mit einer zweiten Welle (nicht dargestellt) verbunden bzw. verbindbar, so dass zwischen den Wellen 34 über die Kupplungsbaugruppe 1 schaltbar Drehmomente übertragen werden können.
Die erste Kupplungsscheibe 3 ist entlang der axialen Richtung 10, 11 verlagerbar. Die zweite Kupplungsscheibe 4 ist gegenüber der axialen Richtung 10, 11 ortsfest angeordnet. Beide Kupplungsscheiben 3, 4 sind in der Umfangsrichtung 5, 6 um eine angedeutete Drehachse drehbar angeordnet. Die Komponenten erste Kupplungsscheibe 3, zweite Kupplungsscheibe 4, Eingangsscheibe 9, Ausgangsscheibe 12. Steuerscheibe 13, erste Welle 34, zweite Welle sind koaxial zueinander angeordnet und (bis auf die Steuerscheibe 13) um die angedeutete Drehachse gegenüber dem Gehäuse 37 drehbar.
Die Betätigungseinrichtung 7 umfasst einen Motor 8 und ein von dem Motor 8 angetriebenes Eingangszahnrad 30, das mit der als Ausgangszahnrad 31 ausgeführten Eingangsscheibe 9 ein Getriebe mit einer festen Übersetzung bildet. Der Motor 8 wird über eine Steuereinheit 35 angesteuert, so dass ein Schaltvorgang der Kupplungsbaugruppe 1 über die Steuereinheit 35 initiiert wird bzw. werden kann.
Der Motor 8 kann die Eingangsscheibe 9 in beide Umfangsrichtungen 5, 6 antreiben. Der Motor 8 wird also im Betrieb der Kupplungsbaugruppe 1 so betrieben, dass er die Eingangsscheibe 9 in beide Umfangsrichtungen 5, 6 verdreht. Die Ausgangsscheibe 12 ist entsprechend so angeordnet, dass sie von der Eingangsscheibe 9 in beide Umfangsrichtungen 5, 6 verdreht werden kann.
Die Steuerscheibe 13 wird durch ein separates Bauteil realisiert. Die Betätigungseinrichtung 7 wird durch die Eingangsscheibe 9, die separat davon ausgeführte Ausgangsscheibe 12 sowie durch die separat davon ausgeführte Steuerscheibe 13 ausgebildet.
Die Bewegung der Ausgangsscheibe 12 ist durch die Steuerkontur 14 steuerbar. Dabei bildet die Steuerkontur 14 eine Art Kulisse, durch die ein Steuerelement (Steuerstift 18) mechanisch umgelenkt wird. Das Steuerelement ist mit der Ausgangsscheibe 12 verbunden, so dass die mechanische Umlenkung des Steuerelements auf die Ausgangsscheibe 12 übertragen wird.
Die Eingangsscheibe 9 weist eine Mehrzahl von ersten Rampen 15 und die Ausgangsscheibe 12 eine Mehrzahl von zweiten Rampen 16 auf, die zusammen ein Rampensystem 17 bilden, über das die Ausgangsscheibe 12 in den Umfangsrichtungen 5, 6 verdrehbar und in der axialen Richtung 10, 11 verlagerbar ist.
Die Rampen 15, 16 sind sägezahnartig ausgeführt. Die Oberflächen der Rampen 15, 16 kontaktieren einander, so dass die Ausgangsscheibe 12 und Eingangsscheibe 9 bei einer relativen Verdrehung entlang der Umfangsrichtung 5, 6 zueinander in der axialen Richtung 10, 11 voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden.
Wird die Eingangsscheibe 9 also über den Motor 8 in Drehung versetzt, wird die Ausgangsscheibe 12 bei Kontaktierung der Rampen 15, 16 in der axialen Richtung 10, 11 verlagert und/ oder in der Umfangsrichtung 5, 6 mit verdreht.
Die Ausgangsscheibe 12 wird durch die Steuerkontur 14 der Steuerscheibe 13 so gesteuert, dass die gleichsinnige Verdrehung der Ausgangsscheibe 12 mit der Eingangsscheibe 9 in einer durch die Form der Steuerkontur 14 festgelegten Weise begrenzt wird, so dass infolge der Kontaktierung der Rampen 15, 16 dann eine Verlagerung der Ausgangsscheibe 12 entlang der axialen Richtung 10, 11 resultiert.
Die Ausgangsscheibe 12 weist als Steuerelement eine Mehrzahl von Steuerstiften 18 auf, wobei jeweils ein Steuerstift 18 in jeweils eine der Steuerkonturen 14 zur Steuerung der Bewegung der Ausgangsscheibe 12 eingreift. Der Steuerstift 18 wird durch die nach Art einer Kulisse ausgeführte Steuerkontur 14 geführt und durch die Formgebung der Steuerkontur 14 umgelenkt. Eine in Umfangsrichtung 5, 6 wirkende Antriebskraft für den Steuerstift 18 wird durch den Motor 8 der Betätigungseinrichtung 7 erzeugt. Eine in der axialen Richtung 10, 11 wirkende Kraft wird ebenfalls durch den Motor 8 der Betätigungseinrichtung 7 erzeugt (allerdings in der Umfangsrichtung 5, 6) und dabei aber über die Rampen 15, 16 in die axiale Richtung 10, 11 umgelenkt. Der Steuerstift 18 erstreckt sich ausgehend von einem ersten Hülsenabschnitt 19 der Ausgangsscheibe 12 in einer radialen Richtung 20 nach außen. Die Steuerkontur 14 ist in einem zweiten Hülsenabschnitt 21 der Steuerscheibe 13 angeordnet, wobei der erste Hülsenabschnitt 19 der Ausgangsscheibe 12 gegenüber der radialen Richtung 20 innerhalb des zweiten Hülsenabschnitts 21 der Steuerscheibe 13 angeordnet ist. Der Steuerstift 18 wird durch die nach Art einer Kulisse ausgeführte Steuerkontur 14 geführt und durch die Formgebung der Steuerkontur 14 umgelenkt (also z. B. durch die Wandung des zweiten Hülsenabschnitts 21).
Die Steuerkontur 14 ist eine Ausnehmung in dem zweiten Hülsenabschnitt 21 , die sich von einer Innenumfangsfläche des zweiten Hülsenabschnitts 21 bis hin zu einer Außenumfangsfläche des zweiten Hülsenabschnitts 21 erstreckt. Die Steuerkontur 14 wird durch die Wandung des zweiten Hülsenabschnitts 21 gebildet. Die Wandung begrenzt die Steuerkontur 14 ausschließlich gegenüber der axialen Richtung 10, 11 und gegenüber der Umfangsrichtung 5, 6. Das Steuerelement der Ausgangscheibe 12 erstreckt sich entlang der radialen Richtung 20 bis in die Ausnehmung hinein bzw. durch sie hindurch.
Die Steuerkontur 14 ist an einer in die axiale Richtung 10, 11 weisende Stirnseite der Steuerscheibe 13 angeordnet. Die Steuerkontur 14 weist eine Öffnung hin zu der Stirnseite auf, so dass der Steuerstift 18 im Rahmen einer Montage der Kupplungsbaugruppe 1 entlang der axialen Richtung 10, 11 in die Steuerkontur 14 eingeschoben werden kann.
Die Steuerkontur 14 ist an bzw. in der Steuerscheibe 13 ausgebildet. Die Steuerkontur 14 umfasst alle der genannten Konturabschnitte 22, 23, 24, 25, 26, wobei das Steuerelement in der Steuerkontur 14 angeordnet ist und abhängig von der Stellung der Kupplung 2 bzw. dem Zustand der Betätigungseinrichtung 7 einen der Konturabschnitte 22, 23, 24, 25, 26 kontaktiert. Das Steuerelement befindet sich in einem für den Betrieb der Kupplungsbaugruppe 1 bestimmungsgemäßen Zustand der Kupplungsbaugruppe 1 dauerhaft in der Steuerkontur 14. Das Steuerelement befindet sich nur zur Montage- oder Servicezwecken außerhalb der Steuerkontur 14.
Die Kupplungsbaugruppe 1 umfasst weiter ein Energiespeicherelement 27 (vorliegend eine als Druckfeder ausgeführte Spiralfeder, durch das die Ausgangsscheibe 12 in einer zweiten axialen Richtung 11 verlagerbar ist. Das Energiespeicherelement 27 ist auf der ersten Welle 34 angeordnet und wird durch einen Anschlag an der ersten Welle 34 und durch ein auf der ersten Kupplungsscheibe 3 ortsfest angeordnetes Wälzlager 33 verspannt. Mit dem Energiespeicherelement 27 kann eine Rückstellkraft erzeugt werden, durch die die Ausgangsscheibe 12 in Richtung der zweiten axialen Richtung 11 verlagerbar ist. Mit dem Energiespeicherelement 27 kann das Einrücken der ersten Kupplungsscheibe 3 unterstützt werden, wenn z. B. die Zähne der Kupplungsscheiben 3, 4 einander gegenüberliegen und zum Einrücken die Kupplungsscheiben 3, 4 relativ zueinander weiter verdreht werden müssen.
Insbesondere kann das Energiespeicherelement 27 bei Vorliegen des zweiten Konturabschnitts 23 (siehe Fig. 11) in der Steuerkontur 14 eingespart werden, weil dann die erzwungene Verlagerung der Ausgangsscheibe 12 in die zweite axiale Richtung 11 über diesen zweiten Konturabschnitt 23 hervorgerufen wird. Das Energiespeicherelement 27 wirkt mit dem als Raststellung ausgeführten dritten Konturabschnitt 24 (siehe Fig. 3 bis 11) zusammen, so dass das Steuerelement durch die Rückstellkraft des Energiespeicherelements 27 gegen die Wandung der Steuerkontur 14 in dem dritten Konturabschnitt 24 gedrückt wird.
Die erste Kupplungsscheibe 3 ist gegenüber der axialen Richtung 10, 11 formschlüssig mit der Ausgangsscheibe 12 verbunden. Die formschlüssige Verbindung ist hier mittelbar realisiert. Mittelbar heißt, dass diese Bauteile erste Kupplungsscheibe 3 und Ausgangsscheibe 12 nicht unmittelbar miteinander verbunden sind, sondern dass die formschlüssige Verbindung mit dem Wälzlager 33 realisiert wird. Über das Wälzlager 33 kann die Verdrehung der ersten Kupplungsscheibe 3, die mit einer ersten Welle 34 verbunden ist, von der Ausgangsscheibe 12 entkoppelt werden.
Die Eingangsscheibe 9 weist eine Mehrzahl von Anschlagselementen 36 auf, die jeweils nur in der ausgerückten zweiten Stellung mit dem Steuerstift 18 der Ausgangsscheibe 12 zusammenwirkt, so dass eine relative Verdrehung der Eingangsscheibe 9 gegenüber der Ausgangsscheibe 12 zumindest in einer Umfangsrichtung 5, 6 blockiert ist.
Die Anschlagselemente 36 wirken in der eingerückten ersten Stellung nicht mit dem Steuerstift 18 der Ausgangsscheibe 12 zusammen, so dass eine relative Verdrehung der Eingangsscheibe 9 gegenüber der Ausgangsscheibe 12 (zumindest durch das Anschlagselement 36) nicht behindert bzw. verhindert wird.
Damit kann eine Regelung des Motors 8, der die Eingangsscheibe 9 antreibt, vereinfacht werden. Z. B. kann so in bestimmten Zuständen der Kupplungsbaugruppe 1 eine weitere Verdrehung der Eingangsscheibe 9 blockiert werden. Diese Blockade kann durch den Motor 8 bzw. die den Motor 8 steuernde Steuereinheit 35 sensiert werden (z. B. durch einen Stromanstieg bei einem elektrischen Antrieb), so dass eine automatische Abschaltung des Motors 8 erfolgen kann. Das Anschlagselement 36 ist in der radialen Richtung 20 außerhalb der Steuerkontur 14 angeordnet.
Fig. 3 zeigt ein Detail der Kupplungsbaugruppe 1 nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, mit der Kupplung 2 in der eingerückten ersten Stellung am Beginn des Schaltvorgangs hin zur zweiten Stellung. Fig. 4 zeigt das Detail der Fig. 3; mit der Kupplung 2 in einer ersten Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung. Fig. 5 zeigt das Detail der Fig. 3 und 4; mit der Kupplung 2 in einer zweiten Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung. Fig. 6 zeigt das Detail der Fig. 3 bis 5; mit der Kupplung 2 in der ausgerückten zweiten Stellung nach dem erfolgten Schaltvor- gang. Die Fig. 3 bis 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 und 2 wird verwiesen.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen in der angegebenen Reihenfolge die Verlagerung der beteiligten Bauteile beim Schaltvorgang von der eingerückten ersten Stellung am Beginn des Schaltvorgangs hin zur zweiten Stellung. Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung der Eingangsscheibe 9 (unterer Pfeil) und der Ausgangscheibe 12 (oberer Pfeil).
Die Eingangsscheibe 9 weist eine Mehrzahl von ersten Rampen 15 und die Ausgangsscheibe 12 eine Mehrzahl von zweiten Rampen 16 auf, die zusammen ein Rampensystem 17 bilden, über das die Ausgangsscheibe 12 in den Umfangsrichtungen 5, 6 verdrehbar und in der axialen Richtung 10, 11 verlagerbar ist.
Die Rampen 15, 16 sind sägezahnartig ausgeführt. Die Oberflächen der Rampen 15, 16 kontaktieren einander, so dass die Ausgangsscheibe 12 und Eingangsscheibe 9 bei einer relativen Verdrehung entlang der Umfangsrichtung 5, 6 zueinander in der axialen Richtung 10, 11 voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden.
Wird die Eingangsscheibe 9 also über den Motor 8 in Drehung versetzt, wird die Ausgangsscheibe 12 bei Kontaktierung der Rampen 15, 16 in der axialen Richtung 10, 11 verlagert und/ oder in der Umfangsrichtung 5, 6 mit verdreht.
Die Ausgangsscheibe 12 wird durch die Steuerkontur 14 der Steuerscheibe 13 so gesteuert, dass die gleichsinnige Verdrehung der Ausgangsscheibe 12 mit der Eingangsscheibe 9 in einer durch die Form der Steuerkontur 14 festgelegten Weise begrenzt wird, so dass infolge der Kontaktierung der Rampen 15, 16 dann eine Verlagerung der Ausgangsscheibe 12 entlang der axialen Richtung 10, 11 resultiert. Die Steuerkontur 14 weist einen ersten Konturabschnitt 22 (siehe Fig. 4) auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe 12 in eine erste axiale Richtung 10 blockiert ist, so dass die Kupplung 2 in der ersten Stellung fixiert ist. Der erste Konturabschnitt 22 verläuft quer zur axialen Richtung 10, 11 und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe 12 gegenüber der ersten axialen Richtung 10.
Die Steuerkontur 14 weist einen dritten Konturabschnitt 24 (siehe Fig. 4) auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe 12 in eine der ersten axialen Richtung 10 entgegengesetzte zweite axiale Richtung 11 blockiert ist, so dass die Kupplung 2 in der zweiten Stellung fixiert ist. Der dritte Konturabschnitt 24 verläuft quer zur axialen Richtung 10, 11 und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe 12 gegenüber der zweiten axialen Richtung 11. Der dritte Konturabschnitt 24 ist nach Art einer Raststellung ausgeführt, d. h. das Steuerelement rastet in einer durch die Steuerkontur 14 gegenüber der axialen Richtung 10, 11 gebildeten Vertiefung 32 (siehe Fig. 5) ein. Die Vertiefung 32 bildet den dritten Konturabschnitt 24 bzw. ist ein Teil davon.
Die Steuerkontur 14 weist einen vierten Konturabschnitt 25 (siehe Fig. 5) auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe 12 in die erste Umfangsrichtung
5 blockiert ist. Der vierte Konturabschnitt 25 verläuft quer zur Umfangsrichtung 5,
6 und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe 12 gegenüber der ersten Umfangsrichtung 5.
Die Steuerkontur 14 weist einen fünften Konturabschnitt 26 (siehe Fig. 3) auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe 12 in die zweite Umfangsrichtung 6 blockiert ist. Der fünfte Konturabschnitt 26 verläuft quer zur Umfangsrichtung 5, 6 und bildet eine Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe 12 gegenüber der zweiten Umfangsrichtung 6.
Die Eingangsscheibe 9 weist eine erste Rampe 15 und die Ausgangsscheibe 12 eine zweite Rampe 16 auf, die zusammen ein Rampensystem 17 bilden, über das die Ausgangsscheibe 12 in den Umfangsrichtungen 5, 6 verdrehbar und in der axialen Richtung 10, 11 verlagerbar ist.
Das Rampensystem 17 bildet bei einer relativen Verdrehung der Eingangsscheibe 9 gegenüber der Ausgangsscheibe 12 in der zweiten Umfangsrichtung 6 einen Freilauf. D. h. bei dieser Relativbewegung gleiten die Rampenoberflächen aufeinander ab, wobei die Ausgangsscheibe 12 dann mit jeder Rampenpaarung in der axialen Richtung 10, 11 verlagert wird. Bei einer relativen Verdrehung in die andere Richtung (erste Umfangsrichtung 5) bilden die Rampen 15 einen Anschlag (siehe Fig. 7 bis 10) miteinander aus, so dass eine weitere relative Verdrehung blockiert ist.
Die Eingangsscheibe 9 führt zum Schalten der Kupplung 2 zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung jeweils eine Verdrehung in der zweiten Umfangsrichtung 6 über einen ersten Winkelbereich 28 aus, wobei durch diese Verdrehung der Eingangsscheibe 9 eine Verdrehung der Ausgangsscheibe 12 in der zweiten Umfangsrichtung 6 um einen zweiten Winkelbereich 29 erzwungen ist, wobei der zweite Winkelbereich 29 kleiner ist als der erste Winkelbereich 28.
Das Rampensystem 17 ermöglicht, dass die Ausgangsscheibe 12 bei einer Verdrehung der Eingangsscheibe 9 mitverdreht wird. Wenn dabei durch die Steuerkontur 14 aber eine Verlagerung der Ausgangsscheibe 12 in der axialen Richtung 10, 11 ermöglicht bzw. erzwungen wird, gleiten die einander kontaktierenden Oberflächen der Rampen 15, 16 aufeinander ab, so dass die Verdrehung der Ausgangsscheibe 12 in der zweiten Umfangsrichtung 6 durch das Maß der Verlagerung entlang der axialen Richtung 10, 11 reduziert wird.
Wenn das Steuerelement (der Steuerstift 18) in der Raststellung des dritten Konturabschnitts 24 zum Liegen kommt, wird die weitere Verdrehung der Ausgangsscheibe 12 durch den fünften Konturabschnitt 26 blockiert. Die Eingangsscheibe 9 kann nach Art eines Freilaufs weiterdrehen, wobei die Rampen 15, 16 aneinander vorbei gleiten. Die dann fehlende Kontaktierung der Rampen 15, 16 kann z. B. aufgrund der dann fehlenden Reibung und des damit reduzierten erforderlichen Antriebsdrehmoments des Motors 8 zum Antrieb der Eingangsscheibe 9 durch die Steuereinheit 35 sensiert werden. Für den nun folgenden Schaltvorgang von der zweiten Stellung zurück zur ersten Stellung treibt der Motor 8 die Eingangsscheibe 9 nun in der entgegengesetzten Drehrichtung an. Dieser Schaltvorgang ist in den folgenden Fig. 7 bis 10 dargestellt.
In Fig. 6 ist ein Anschlagselement 36 angedeutet, dass an der Eingangsscheibe 9 angeordnet und damit gegenüber den ersten Rampen 15 ortsfest angeordnet ist. Das Anschlagselement 36 wirkt nur in der in Fig. 6 dargestellten ausgerückten zweiten Stellung mit dem Steuerstift 18 der Ausgangsscheibe 12 zusammen, so dass eine relative weitere Verdrehung der Eingangsscheibe 9 gegenüber der Ausgangsscheibe 12 zumindest in der zweiten Umfangsrichtung 6 blockiert ist.
Das Anschlagselement 36 ist in der radialen Richtung 20 außerhalb der Steuerkontur 14 angeordnet, liegt also in Fig. 6 in einer anderen Zeichnungsebene als die Steuerkontur 14.
Das Anschlagselement 36 wirkt in der eingerückten ersten Stellung (z. B. Fig. 3, 4, 9 und 10) nicht mit dem Steuerstift 18 der Ausgangsscheibe 12 zusammen, so dass eine relative Verdrehung der Eingangsscheibe 9 gegenüber der Ausgangsscheibe 12 (zumindest durch das Anschlagselement 36) dann nicht behindert bzw. verhindert wird.
Fig. 7 zeigt das Detail der Fig. 6; mit der Kupplung 2 in der ausgerückten zweiten Stellung am Beginn des Schaltvorgangs hin zur ersten Stellung. Fig. 8 zeigt das Detail der Fig. 7; mit der Kupplung 2 in einer ersten Zwischenstellung zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung. Fig. 9 zeigt das Detail der Fig. 7 und 8; mit der Kupplung 2 in einer zweiten Zwischenstellung zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung. Fig. 10 zeigt das Detail der Fig. 7 bis 9; mit der Kupplung 2 in der ersten Stellung nach dem erfolgten Schaltvorgang. Die Fig 7 bis 10 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 3 bis 6 wird Bezug genommen.
Die Fig. 7 bis 10 zeigen in der angegebenen Reihenfolge die Verlagerung der beteiligten Bauteile beim Schaltvorgang von der ausgerückten zweiten Stellung am Beginn des Schaltvorgangs hin zur ersten Stellung. Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung der Eingangsscheibe 9 (unterer Pfeil) und der Ausgangscheibe 12 (oberer Pfeil).
Der Motor 8 treibt die Eingangsscheibe 9 nun in der ersten Umfangsrichtung 5 an. Die Rampen 15, 16 kontaktieren einander nun nicht mehr über die geneigt ausgeführten Stirnflächen, sondern über Seitenflächen, die im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung 10, 11 verlaufen. Damit sind die Bewegung der Eingangsscheibe 9 und der Ausgangsscheibe 12 durch die gegenüber der ersten Umfangsrichtung 5 formschlüssige Verbindung miteinander gekoppelt.
Die Eingangsscheibe 9 führt zum Schalten der Kupplung 2 zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung eine Verdrehung in der ersten Umfangsrichtung 5 über einen ersten Winkelbereich 28 aus, wobei durch diese Verdrehung der Eingangsscheibe 9 eine Verdrehung der Ausgangsscheibe 12 in der ersten Umfangsrichtung 5 um einen zweiten Winkelbereich 29 erzwungen ist, wobei der zweite Winkelbereich 29 und der erste Winkelbereich 28 gleich groß sind.
Das Steuerelement (der Steuerstift 18) wird ausgehend von der Raststellung in dem dritten Konturabschnitt 24 (siehe Fig. 7) durch die Steuerkontur 14 bis hin zum fünften Konturabschnitt 25 geführt. Die dabei erfolgende Verlagerung der Ausgangsscheibe 12 in Richtung der zweiten axialen Richtung 11 (siehe Fig. 9) wird durch das Energiespeicherelement 27 bewirkt.
Die Steuerkontur 14 weist einen vierten Konturabschnitt 25 auf, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe 12 in die erste Umfangsrichtung 5 blockiert ist. Das Rampensystem 17 und der vierte Konturabschnitt 25 sind so ausgebildet, dass durch die Blockade der Bewegung der Ausgangsscheibe 12 auch die Bewegung der Eingangsscheibe 9 blockiert ist.
Mit Hilfe dieser Blockade durch die Rampen 15, 16 und durch die geeignete Ausführung des vierten Konturabschnitts 25 wird somit ein Stopp generiert, der durch die Steuereinheit 35 des Motors 8 erfasst werden kann (weil eine weitere Verdrehung der von dem Motor 8 angetriebenen Eingangsscheibe 9 blockiert ist - siehe Fig. 10). Damit kann zumindest bei Vorliegen der ersten Stellung (Kupplung 2 ist eingerückt - siehe Fig. 10) eine Position der einzelnen Komponenten 3, 12, 18 der Kupplungsbaugruppe 1 erfasst werden.
Nach dem Vorliegen der ersten Stellung und hin zur zweiten Stellung (Übergang von Fig. 10 hin zu Fig. 3) erfolgt ein Wechsel der einander kontaktierenden Rampen 15, 16 des Rampensystems 17 (wenn dort jeweils mehrere Rampen 15, 16 in Umfangsrichtung 5, 6 verteilt vorliegen).
Bei dem Vorliegen der zweiten Stellung und bei einem dann erfolgenden Schalten hin zur ersten Stellung (siehe Übergang von Fig. 6 zu Fig. 7 bzw. Fig. 8) bleiben die gleichen Rampen 16, 17 miteinander in Kontakt.
Fig. 11 zeigt ein Detail einer Ausführungsvariante der Kupplungsbaugruppe 1 nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, mit der Kupplung 2 in einer ersten Zwischenstellung zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung während des Schaltvorgangs von der zweiten Stellung hin zur ersten Stellung. Auf die Ausführungen zu den Fig. 3 bis 10 wird verwiesen.
Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung der Eingangsscheibe 9 (unterer Pfeil) und der Ausgangscheibe 12 (oberer Pfeil).
Die hier vorliegende Steuerkontur 14 unterscheidet sich von der Steuerkontur 14 gemäß Fig. 3 bis 10 nur durch einen zweiten Konturabschnitt 23, durch den bei einer Bewegung der Ausgangsscheibe 12 in der ersten Umfangsrichtung 5 eine Verlagerung der Ausgangsscheibe 12 in der zweiten axialen Richtung 10 erzwungen ist. Der zweite Konturabschnitt 23 verläuft geneigt gegenüber der Umfangsrichtung 5, 6 und der axialen Richtung 10, 11 und bildet eine (ortsfeste) Anschlagfläche für das Steuerelement der Ausgangsscheibe 12 gegenüber der ersten axialen Richtung 10 und der ersten Umfangsrichtung 5.
Bezugszeichenliste
1 Kupplungsbaugruppe
2 Kupplung
3 erste Kupplungsscheibe
4 zweite Kupplungsscheibe
5 erste Umfangsrichtung
6 zweite Umfangsrichtung
7 Betätigungseinrichtung
8 Motor
9 Eingangsscheibe
10 erste axiale Richtung
11 zweite axiale Richtung
12 Ausgangsscheibe
13 Steuerscheibe
14 Steuerkontur
15 erste Rampe
16 zweite Rampe
17 Rampensystem
18 Steuerstift
19 erster Hülsenabschnitt
20 radiale Richtung
21 zweiter Hülsenabschnitt
22 erster Konturabschnitt
23 zweiter Konturabschnitt
24 dritter Konturabschnitt
25 vierter Konturabschnitt
26 fünfter Konturabschnitt
27 Energiespeicherelement
28 erster Winkelbereich
29 zweiter Winkelbereich 30 Eingangszahnrad
31 Ausgangszahnrad
32 Vertiefung
33 Wälzlager 34 erste Welle
35 Steuereinheit
36 Anschlagselement
37 Gehäuse

Claims

Patentansprüche Kupplungsbaugruppe (1), zumindest umfassend eine Kupplung
(2) mit einer ersten Kupplungsscheibe
(3) und einer zweiten Kupplungsscheibe
(4), die schaltbar zwischen einer eingerückten ersten Stellung und einer ausgerückten zweiten Stellung verlagerbar sind zur selektiven Übertragung eines Drehmoments in einer Umfangsrichtung (5, 6), sowie eine Betätigungseinrichtung (7) zum Betätigen der Kupplung (2), wobei die Betätigungseinrichtung (7) zumindest eine über einen Motor (8) in eine erste Umfangsrichtung (5) sowie in eine der ersten Umfangsrichtung
(5) entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung (6) antreibbare Eingangsscheibe (9) und eine von der Eingangsscheibe (9) in den Umfangsrichtungen (5, 6) verdrehbare und in einer axialen Richtung (10, 11) verlagerbare Ausgangsscheibe (12) sowie eine Steuerscheibe (13) mit einem Steuerelement (14, 18) umfasst, wobei die Bewegung der Ausgangsscheibe (12) durch das Steuerelement (14, 18) steuerbar ist; wobei die erste Kupplungsscheibe (3) durch die Ausgangsscheibe (12) in der axialen Richtung (10, 11) verlagerbar ist. Kupplungsbaugruppe (1) nach Patentanspruch 1, wobei die Eingangsscheibe (9) und die Ausgangsscheibe (12) zusammen ein Rampensystem (17) bilden, über das die Ausgangsscheibe (12) in den Umfangsrichtungen (5, 6) verdrehbar und in der axialen Richtung (10, 11) verlagerbar ist. Kupplungsbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die eine von Eingangsscheibe (9) und Ausgangsscheibe (12) als Steuerelement (14, 18) eine Steuerkontur (14) und die andere von Eingangsscheibe (9) und Ausgangsscheibe (12) als Steuerelement (14, 18) einen Steuerstift (18) aufweist, wobei der Steuerstift (18) und die Steuerkontur (14) zur Steuerung der Bewegung der Ausgangsscheibe (12) Zusammenwirken. Kupplungsbaugruppe (1) nach Patentanspruch 3, wobei sich der Steuerstift (18) ausgehend von einem ersten Hülsenabschnitt (19) der Ausgangsscheibe (12) in einer radialen Richtung (20) nach außen erstreckt, wobei die Steuerkontur (14) in einem zweiten Hülsenabschnitt (21) der Steuerscheibe (13) angeordnet ist, wobei der erste Hülsenabschnitt (19) gegenüber der radialen Richtung (20) innerhalb des zweiten Hülsenabschnitts (21) angeordnet ist. Kupplungsbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Eingangsscheibe (9) mindestens ein Anschlagselement (36) aufweist, dass nur in der ausgerückten zweiten Stellung mit dem Steuerelement (14, 18) der Ausgangsscheibe (12) zusammenwirkt, so dass eine relative Verdrehung der Eingangsscheibe (9) gegenüber der Ausgangsscheibe (12) zumindest in einer Umfangsrichtung (5, 6) blockiert ist. Kupplungsbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Steuerkontur (14) zumindest
• einen ersten Konturabschnitt (22) aufweist, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe (12) in eine erste axiale Richtung (10) blockiert ist, so dass die Kupplung (2) in der ersten Stellung fixiert ist; oder
• einen zweiten Konturabschnitt (23) aufweist, durch den bei einer Bewegung der Ausgangsscheibe (12) in der Umfangsrichtung (5,
6) eine Verlagerung der Ausgangsscheibe (12) in einer axialen Richtung (10, 11) erzwungen ist; oder
• einen dritten Konturabschnitt (24) aufweist, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe (12) in eine der ersten axialen Richtung (10) entgegengesetzte zweite axiale Richtung (11) blockiert ist, so dass die Kupplung (2) in der zweiten Stellung fixiert ist; oder
• einen vierten Konturabschnitt (25) aufweist, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe (12) in die erste Umfangsrichtung (5) blockiert ist; • einen fünften Konturabschnitt (26) aufweist, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe (12) in die zweite Umfangsrichtung (6) blockiert ist.
7. Kupplungsbaugruppe (1) nach Patentanspruch 6, wobei die Eingangsscheibe (9) und die Ausgangsscheibe (12) zusammen ein Rampensystem (17) bilden, über das die Ausgangsscheibe (12) in den Umfangsrichtungen (5, 6) verdrehbar und in der axialen Richtung (10, 11) verlagerbar ist, wobei die Steuerkontur (14) einen vierten Konturabschnitt (25) aufweist, durch den eine Bewegung der Ausgangsscheibe (12) in die erste Umfangsrichtung (5) blockiert ist; wobei das Rampensystem (17) und der vierte Konturabschnitt (25) so ausgebildet sind, dass durch die Blockade der Bewegung der Ausgangsscheibe (12) auch die Bewegung der Eingangsscheibe (9) blockiert ist.
8. Kupplungsbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, zumindest umfassend ein Energiespeicherelement (27), durch das die Ausgangsscheibe (12) in einer zweiten axialen Richtung (11) verlagerbar ist.
9. Kupplungsbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die erste Kupplungsscheibe (3) gegenüber der axialen Richtung (10, 11) formschlüssig mit der Ausgangsscheibe (12) verbunden ist.
10. Kupplungsbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Eingangsscheibe (9) zum Schalten der Kupplung (2) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung jeweils eine Verdrehung in der Umfangsrichtung (5, 6) über einen ersten Winkelbereich (28) ausführt, wobei durch diese Verdrehung der Eingangsscheibe (9) eine Verdrehung der Ausgangsscheibe (12) in der Umfangsrichtung (5, 6) um einen zweiten Winkelbereich (29) erzwungen ist, wobei der zweite Winkelbereich (29) kleiner ist als der erste Winkelbereich (28) oder gleich groß. Kupplungsbaugruppe (1) nach Patentanspruch 10, wobei der erste Winkelbereich (28) höchstens 60 Winkelgrad oder der zweite Winkelbereich (29) zumindest beim Umschalten der Kupplung (2) von der ersten Stellung in die zweite Stellung höchstens 30 Winkelgrad beträgt. Kupplungsbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Steuerscheibe (13) gegenüber einem Gehäuse (32) der Kupplungsbaugruppe (1) ortsfest angeordnet ist.
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