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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsaktuatorik mit einem Kugelrampenmechanismus, der mit der Drehzahl der Eingangswelle der Kupplung rotiert und zur Betätigung der Kupplung von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung geschaltet werden kann, und mit einer Schalteinrichtung zum Schalten des Kugelrampenmechanismus von der ersten in die zweite Stellung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kupplung bzw. Kupplungseinrichtung mit einer solchen Kupplungsaktuatorik.
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Aus dem Stand der Technik sind Kupplungen mit Kupplungsaktuatoriken bekannt, die unter anderem einen so genannten Kugelrampenmechanismus zur Betätigung der Kupplung umfassen. So beschreibt die
DE 10 2005 049 284 A1 eine Kupplung mit einem Kugelrampenmechanismus, der ein als Basisnocken bezeichnetes ringförmiges Primärteil und ein als Nockenplatte bezeichnetes ringförmiges Sekundärteil aufweist, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Auf den einander zugewandten Seiten der ringförmigen Teile sind sich in Umfangsrichtung erstreckende Vertiefungen vorgesehen, so dass das Primärteil und das Sekundärteil Rampen für Kugeln ausbilden, die zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil angeordnet sind. Es ist ferner eine Schalteinrichtung zum Schalten des Kugelrampenmechanismus vorgesehen, die einen Elektromagnet aufweist, der zum Betätigen der Kupplung aktiviert werden muss. Durch die Aktivierung wird das Primärteil relativ zu dem Sekundärteil verdreht, so dass die Kugeln an den Wandungen der Vertiefungen bzw. den Rampen empor rollen. Auf diese Weise wird das Sekundärteil von dem Primärteil weggedrückt und axial verschoben. Dabei wirkt das Sekundärteil auf eine Druckplatte ein, die das Lamellenpaket der bekannten Kupplung zusammendrückt und somit ein Schließen der Kupplung bewirkt.
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Aus der
DE 697 05 195 T2 ist eine ähnliche Kupplungsaktuatorik bekannt, die ebenfalls eine Schalteinrichtung mit einem Elektromagneten aufweist. Wird der Elektromagnet aktiviert, so wird das als Steuerring bezeichnete Primärteil magnetisch gegen einen Spulenpol gezogen, der mit einer geringeren Drehzahl als der Kugelrampenmechanismus dreht. Hierdurch wird das Primärteil abgebremst, wodurch ein Verdrehen des Primärteils gegenüber dem als Betätigungsring bezeichneten Sekundärteil erfolgt. Durch Verdrehen des Primärteils wird wiederum das Sekundärteil von dem Primärteil weggedrückt und axial verschoben, wobei das Sekundärteil bei dieser Kupplungsaktuatorik unmittelbar gegen eine Kupplungsscheibe gedrückt wird und die Kupplung schließt.
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Der zuvor beschriebene Stand der Technik hat sich bewährt, ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass die Schalteinrichtung allein eine hohe Leistung aufbringen muss, um den Kugelrampenmechanismus von der ersten in die zweite Stellung zu bewegen bzw. zu schalten.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsaktuatorik mit einem Kugelrampenmechanismus und einer Schalteinrichtung zum Schalten des Kugelrampenmechanismus zu schaffen, bei der die durch die Schalteinrichtung zum Schalten aufzubringende Leistung gering ist. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, die eine solche vorteilhafte Kupplungsaktuatorik aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 27 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsaktuatorik weist einen Kugelrampenmechanismus und eine Schalteinrichtung zum Schalten des Kugelrampenmechanismus auf. Der Kugelrampenmechanismus kann mit der Drehzahl der Eingangswelle der Kupplung rotiert werden. So kann der Kugelrampenmechanismus oder zumindest ein Teil davon beispielsweise mittelbar oder unmittelbar an die Eingangswelle gekoppelt sein. Zur Betätigung der Kupplung kann der Kugelrampenmechanismus ferner von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung geschaltet werden, wobei das Schalten von der ersten in die zweite Stellung mit Hilfe der Schalteinrichtung erfolgt. Erfindungsgemäß ist neben der Schalteinrichtung ferner eine Unterstützungseinrichtung mit einem Reibteil vorgesehen. Das Reibteil wird von einem mit einer niedrigeren oder höheren Drehzahl als der Kugelrampenmechanismus rotierbaren Bauteil angetrieben, wobei das Bauteil beispielsweise ein Bauteil der Kupplung, des Getriebes o. ä. sein kann, das eben mit einer niedrigeren oder höheren Drehzahl rotiert als der Kugelrampenmechanismus. Das Reibteil, das z. B. ähnlich wie eine Reibscheibe aufgebaut sein kann, grenzt in einer die Schaltung von der ersten in die zweite Stellung unterstützenden Weise an den Kugelrampenmechanismus an.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Reibung des Reibteils an dem Kugelrampenmechanismus bereits ein Drehmoment auf einen Teil des Kugelrampenmechanismus ausgeübt wird, das zusammen mit dem von der Schalteinrichtung ausgeübten Drehmoment letztlich ein Schalten des Kugelrampenmechanismus von der ersten in die zweite Stellung bewirkt. Dank des von der Unterstützungseinrichtung aufgebrachten Drehmoments muss die Leistung der Schalteinrichtung demzufolge nicht mehr so hoch sein.
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Um das Bauteil einer ohnehin vorhandenen und nahe gelegenen Einrichtung als Antrieb für das Reibteil zu verwenden und somit die Teilezahl gering zu halten, ist das Bauteil in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ein rotierbares Bauteil einer Pumpe, vorzugsweise einer Öl- oder Kraftstoffpumpe. Eine derartige Pumpe kann beispielsweise unmittelbar zwischen den Kupplung und dem Getriebe und somit in der Nähe der Kupplungsaktuatorik angeordnet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist die Pumpe eine Zahnrad- oder Gerotorenpumpe. Vorzugsweise ist die Zahnradpumpe als eine Sichelpumpe ausgebildet, wobei das Bauteil, das das Reibteil antreiben soll, ein exzentrischer Außenrotor ist.
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Um eine Übertragung der Drehung des exzentrischen Außenrotors auf das Reibteil zu ermöglichen, ist der exzentrische Außenrotor in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik mit einem zentrischen Übertragungsteil verbunden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik umfasst die Verbindung zwischen dem exzentrischen Außenrotor und dem zentrischen Übertragungsteil unter anderem vorspringende Ansätze auf der einen Seite und in radialer Richtung verlaufende Führungen auf der anderen Seite, in die sich die vorspringenden Ansätze erstrecken. So können in dem Übertragungsteil beispielsweise die Führungen vorgesehen sein, in die sich die vorspringenden Ansätze erstrecken. Da die vorspringenden Ansätze bei Drehung des Außenrotors innerhalb der Führungen radial verschoben werden können, ist eine einfach Übertragung der Drehung des exzentrischen Außenrotors auf das zentrische Übertragungsteil möglich.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik weist der Kugelrampenmechanismus ein Primärteil und ein Sekundärteil auf, die in der ersten Stellung des Kugelrampenmechanismus in einer Neutralposition zueinander angeordnet und in der zweiten Stellung des Kugelrampenmechanismus relativ zueinander verdreht und in axialer Richtung weiter voneinander beabstandet sind. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Kugelrampenmechanismus lediglich stellvertretend für das zugrunde liegende Prinzip verwendet. Dies bedeutet, dass nicht nur Kugeln, sondern auch anders geformte Rollelemente, wie z. B. Rollen, zwischen Primär- und Sekundärteil angeordnet sein können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik grenzt das Reibteil an das Primärteil oder das Sekundärteil des Kugelrampenmechanismus an. Auf diese Weise übt das Reibteil auf nur eines der zueinander verdrehbaren Teile ein Drehmoment aus, um das Schalten von der ersten in die zweite Stellung zu unterstützen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik kann das Reibteil lediglich in eine Umfangsrichtung relativ zu dem Primär- oder Sekundärteil verdreht werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Unterstützungseinrichtung in einer Kupplungsaktuatorik entweder nur das Schließen oder nur das Öffnen der Kupplung unterstützt, je nachdem ob die Kupplung in der ersten Stellung des Kupplungsmechanismus geöffnet oder geschlossen ist. Eine Relativdrehung zu dem Primär- oder Sekundärteil in nur eine Umfangsrichtung, nicht aber in die entgegengesetzte Umfangsrichtung, kann beispielsweise mit Hilfe eines Freilaufs realisiert werden, der beispielsweise zwischen dem Reibteil und dem Primär- bzw. Sekundärteil angeordnet sein kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist das Reibteil ringscheibenförmig ausgebildet und in axialer Richtung vor oder hinter dem Primär- oder Sekundärteil angeordnet. Die flachere Ringscheibenform ist hier besonders von Vorteil, da das Reibteil trotz der Anordnung in axialer Richtung vor oder hinter dem Primär- oder Sekundärteil kaum zu einer Vergrößerung der axialen Baulänge beiträgt.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik sind Rollelemente zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil vorgesehen, wobei die Rollelemente in einem umlaufenden Rollelementkäfig zur gleich bleibenden Beabstandung der Rollelemente zueinander angeordnet sind. Bei den Rollelementen kann es sich beispielsweise um Kugeln, Rollen, Walzen o. ä. handeln. Der Rollelementkäfig hat den Vorteil, dass die Rollelemente weitgehend gleichzeitig an den ihnen zugeordneten Rampen o. ä. abrollen, wodurch ein besonders gleichmäßiges Schalten von der ersten in die zweite Stellung und umgekehrt möglich ist.
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Da die Rollelemente aufgrund des Rollelementkäfigs nunmehr im Wesentlichen gemeinsam betätigt werden können, kann der Rollelementkäfig in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik mit Hilfe der Schalteinrichtung zum Schalten des Kugelrampenmechanismus derart relativ zu dem Primär- und Sekundärteil verdreht werden, dass der Kugelrampenmechanismus von der ersten in die zweite Stellung geschaltet ist. Hierdurch ist eine größere konstruktive Freiheit gewährleistet, da die Schalteinrichtung nicht mehr nur direkt auf das Primär- oder Sekundärteil einwirken muss. So ist es beispielsweise für den Aufbau und die Montage von Vorteil, wenn die Schalteinrichtung auf den Rollelementkäfig einwirkt, wohingegen das Reibteil der Unterstützungseinrichtung auf das Primär- oder Sekundärteil einwirkt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik kann der Rollelementkäfig in einem vorbestimmten Winkelbereich relativ zu dem Primär- und Sekundärteil verdreht werden. Durch die relative Verdrehbarkeit wird eine axiale Verschiebung des Primär- oder Sekundärteils und somit eine Betätigung der Kupplung möglich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik weist der Rollelementkäfig eine Ringscheibe mit Aufnahmelöchern für die Rollelemente auf. Auf diese Weise kann ein besonders einfacher Rollelementkäfig bereitgestellt werden, der dennoch eine gleich bleibende Beabstandung und eine synchrone Betätigung der Rollelemente ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist ein Betätigungskolben für die Kupplung vorgesehen, der von dem Kugelrampenmechanismus verschoben werden kann.
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Um die Teileanzahl der Aktuatorik gering zu halten und somit den Aufbau und die Montage zu vereinfachen, ist das Sekundärteil in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik einstückig mit dem Betätigungskolben ausgebildet. So können beispielsweise in dem Betätigungskolben vorgesehene umlaufende Vertiefungen die Rampen des Kugelrampenmechanismus ausbilden, an die die Rollelemente auf der einen Seite angrenzen, während die Rollelemente auf der anderen Seite in den Vertiefungen in dem Primärteil einliegen. Ein separates Sekundärteil ist nicht mehr erforderlich, da dessen Funktion von einem Abschnitt der Betätigungskolbens übernommen wird.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist ein Gehäuse vorgesehen, wobei sich die Kupplungsaktuatorik in der einen axialen Richtung über ein Axiallager und in der entgegengesetzten axialen Richtung über ein zu betätigendes Lamellenpaket an dem Gehäuse abstützt. Auf diese Weise ist ein geschlossener Kraftfluss über das Gehäuse erzielt, wodurch eine weitere Abstützung gegenüber anderen Teilen der Kupplung bzw. angrenzender Baugruppen nicht notwendig ist.
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Um die anderen Bestandteile der Kupplungsaktuatorik nicht anpassen zu müssen, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik das Reibteil an dem Axiallager abgestützt. Das ohnehin zusätzlich zu gestaltende Reibteil kann dementsprechend modifiziert werden, um die auftretenden Axialkräfte sicher über das Axiallager an dem Gehäuse abzustützen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist das Sekundärteil drehfest mit der Eingangswelle der Kupplung verbunden und kann axial verschoben werden. Die Verbindung zu der Eingangswelle kann dabei mittelbar, zum Beispiel über das drehfest mit der Eingangswelle verbundene Gehäuse, oder unmittelbar erfolgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist das Primärteil axial unverschiebbar. Dies kann beispielsweise durch einen Anschlag einerseits und die Rollelemente andererseits erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik kann der Betätigungskolben von einer ersten Position, in der der Kugelrampenmechanismus in die erste Stellung geschaltet ist, durch Schalten des Kugelrampenmechanismus in die zweite Stellung in eine zweite Position verschoben werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist der Betätigungskolben in die erste Position vorgespannt.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist der Kugelrampenmechanismus in die erste Stellung vorgespannt. Vorzugsweise ist eine gemeinsame Federeinrichtung zum Vorspannen des Kugelrampenmechanismus in die erste Stellung und zum Vorspannen des Betätigungskolbens in die erste Position vorgesehen. So kann beispielsweise der Kugelrampenmechanismus von der Federeinrichtung, die z. B. eine Tellerfeder oder mehrere Federelemente umfassen kann, über den Betätigungskolben in die erste Stellung vorgespannt sein. Hierdurch ist der Aufbau der Kupplungsaktuatorik stark vereinfacht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik ist die Kupplung in der ersten Position des Betätigungskolbens geöffnet und in der zweiten Position des Betätigungskolbens geschlossen. Hier handelt es sich demzufolge um eine normalerweise geöffnete Kupplung. Alternativ kann es sich jedoch auch um eine normalerweise geschlossene Kupplung handeln, die in der ersten Position des Betätigungskolbens geschlossen und in der zweiten Position des Betätigungskolbens geöffnet ist.
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Die erfindungsgemäße Kupplung weist mindestens eine erfindungsgemäße Kupplungsaktuatorik der zuvor beschriebenen Art auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung ist die Kupplung eine Doppelkupplung, die zwei der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatoriken aufweist. Vorzugsweise ist eine Unterstützungseinrichtung für beide Kupplungsaktuatoriken vorgesehen. So kann beispielsweise das Reibteil an beide Kugelrampenmechanismen gemeinsam angrenzen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Kupplung mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik in geschnittener Darstellung,
- 2 eine Vorderansicht eines Rollelementkäfigs von 1 und
- 3 eine Draufsicht auf die Schnittfläche A-A von 1.
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1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung 2 mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsaktuatorik, die als Ganzes mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet ist.
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Die Drehachse der Kupplung 2 ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Die Kupplung 2 weist zunächst eine Antriebsseite 8 mit einer nicht dargestellten Eingangswelle auf, bei der es sich beispielsweise um eine Motorausgangswelle oder eine Ausgangswelle eines Torsionsschwingungsdämpfers handeln kann. Die nicht dargestellte Eingangswelle der Antriebsseite 8 ist drehfest mit einem Gehäuse 10 der Kupplung 2 verbunden. Das Gehäuse 10 umfasst unter anderem einen äußeren Außenlamellenträger 12 und einen inneren Außenlamellenträger 14, an denen eine Vielzahl von Außenlamellen 16 axial verschiebbar angeordnet sind.
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Die Kupplung 2 weist ferner eine der Antriebsseite 8 abgewandte Abtriebsseite 18 auf, die hier eine nicht dargestellte Getriebeeingangswelle umfassen soll. Mit der Getriebeeingangswelle der Abtriebsseite 18 sind ein äußerer Innenlamellenträger 20 und ein innerer Innenlamellenträger 22 verbunden, deren Kopplung an die Getriebeeingangswelle aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt wurde. Hier sei auf den Stand der Technik verwiesen. An den Innenlamellenträgern 20, 22 sind wiederum eine Vielzahl von Innenlamellen 24 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet.
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Die Innenlamellen 24 des äußeren Innenlamellenträgers 20 und die Außenlamellen 16 des äußeren Außenlamellenträgers 12 sind abwechselnd in axialer Richtung hintereinander angeordnet und bilden ein äußeres Lamellenpaket 26, während die Innenlamellen 24 des inneren Innenlamellenträgers 22 und die Außenlamellen 16 des inneren Außenlamellenträgers 14 in der selben Weise ein inneres Lamellenpaket 28 ausbilden.
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Durch Zusammendrücken des äußeren Lamellenpakets 26 kann der äußere Außenlamellenträger 12 mit dem äußeren Innenlamellenträger 20 verbunden werden, so dass eine Rotation von dem äußeren Außenlamellenträger 12 auf den äußeren Innenlamellenträger 20 übertragbar ist. Entsprechend kann durch Zusammendrücken des inneren Lamellenpakets 28 der innere Außenlamellenträger 14 mit dem inneren Innenlamellenträger 22 verbunden werden, so dass eine Rotation von dem inneren Außenlamellenträger 14 auf den inneren Innenlamellenträger 22 übertragbar ist. Es handelt sich bei der vorliegenden Ausführungsform somit um eine Doppelkupplung, wobei die beiden Lamellenpakete 26, 28 unabhängig voneinander zusammendrückbar sind.
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Die gesamte Kupplungsaktuatorik 4 ist bei dieser Doppelkupplung in zwei im Wesentlichen identische Kupplungsaktuatoriken 30, 32 unterteilt, wobei die erste Kupplungsaktuatorik 30 der Betätigung des äußeren Lamellenpakets 26 und die zweite Kupplungsaktuatorik 32 der Betätigung des inneren Lamellenpakets 28 dient. Die beiden Kupplungsaktuatoriken 30, 32 werden nachstehend gemeinschaftlich beschrieben.
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Die Kupplungsaktuatorik 30, 32 weist zunächst einen Kugelrampenmechanismus 34, 36 auf. Der Kugelrampenmechanismus 34, 36 ist derart mit dem Gehäuse 10 verbunden, dass der Kugelrampenmechanismus 34, 36 mit der Drehzahl der Eingangswelle der Antriebsseite 8 rotiert werden kann. Der Kugelrampenmechanismus 34, 36 umfasst ein ringförmiges Primärteil 38, 40 und ein gegenüberliegendes ringförmiges Sekundärteil 42, 44. In den einander zugewandten Flächen von Primär- und Sekundärteil 38, 40; 42, 44 sind mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefungen 46 vorgesehen, deren Tiefe sich in Umfangsrichtung ändert. In den Vertiefungen 46 liegen kugelförmige Rollelemente 48 ein, die am Grund der Vertiefungen 46 abrollbar sind.
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Die Kupplungsaktuatorik 30, 32 umfasst ferner einen in axialer Richtung verschiebbaren Betätigungskolben 50, 52, der von dem Kugelrampenmechanismus 34, 36 verschoben werden kann. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Sekundärteil 42, 44 des Kugelrampenmechanismus 34, 36 einstückig bzw. als Teil des Betätigungskolbens 50, 52 ausgebildet. So sind die Vertiefungen 46 einfach in dem Betätigungskolben 50, 52 angeordnet. Eine Verschiebung des Sekundärteils 42,44 ist hier also gleichbedeutend mit einer Verschiebung des Betätigungskolbens 50, 52.
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Der Betätigungskolben 50, 52 dient dem Zusammendrücken des äußeren Lamellenpakets 26 bzw. inneren Lamellenpakets 28. So kann der Betätigungskolben 50, 52 von einer ersten Position, in der das Lamellenpaket 26, 28 nicht zusammengedrückt ist (1), durch den Kugelrampenmechanismus 34, 36 in axialer Richtung in eine zweite Position verschoben werden, in der das Lamellenpaket 26, 28 zusammengedrückt ist (nicht dargestellt).
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Der Betätigungskolben 50, 52 ist mit Hilfe einer Federeinrichtung, die mehrere Federelemente 54, 54; 56, 56 umfasst, die hier als Spiralfeder ausgebildet sind und sich an dem inneren Innenlamellenträger 14 des Gehäuses 10 abstützen, in die erste Position vorgespannt. Es handelt sich bei der vorliegenden Kupplung 2 somit um eine Kupplung, die normalerweise geöffnet ist und betätigt werden muss, um geschlossen zu werden. Bei der erfindungsgemäßen Kupplung kann es sich grundsätzlich jedoch auch um eine Kupplung handeln, die normalerweise geschlossen ist.
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Da der Betätigungskolben 50, 52 radial nach außen in die Innenverzahnung des Außenlamellenträgers 12, 14 eingreift, ist das einstückig mit dem Betätigungskolben 50, 52 ausgebildete Sekundärteil 42, 44 des Kugelrampenmechanismus 34, 36 drehfest dem Gehäuse 10 verbunden und kann - wie eingangs bereits erläutert - mit der Drehzahl der Eingangswelle der Antriebsseite 8 der Kupplung 2 rotieren. Ferner kann das Sekundärteil 42, 44 in axialer Richtung verschoben werden. Das Primärteil 38, 40 ist hingegen nicht axial verschiebbar, was darauf zurückzuführen ist, dass das Primärteil 38, 40 zwischen einem später näher erläuterten Reibteil einerseits und den Rollelementen 48 andererseits eingeklemmt ist. Auch kann das Primärteil 38, 40 um einen vorbestimmten Winkelbereich um die Drehachse 6 relativ zu dem Sekundärteil 42, 44 verdreht werden, wie dies später eingehender erläutert wird.
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Die Kupplungsaktuatorik 30, 32 umfasst ferner eine Schalteinrichtung 58, 60 zum Schalten des Kugelrampenmechanismus 34, 36 von einer ersten Stellung (1) in eine zweite Stellung (nicht dargestellt). In der ersten Stellung sind das Primärteil 38, 40 und das Sekundärteil 42, 44 in einer Neutralposition zueinander angeordnet, wobei der Kugelrampenmechanismus 34, 36 über das Federelement 54, 56 und den Betätigungskolben 50, 52 in die erste Stellung vorgespannt ist. In dieser vorteilhaften Ausführungsform dient somit eine einzige Federeinrichtung dazu, sowohl den Betätigungskolben 50, 52 in die erste Position als auch den Kugelrampenmechanismus 34, 36 in die erste Stellung vorzuspannen, wie dies in 1 zu erkennen ist. In der zweiten Stellung des Kugelrampenmechanismus 34, 36 sind Primär- und Sekundärteil 38, 40; 42, 44 relativ zueinander verdreht. Durch die relative Verdrehung rollen die kugelförmigen Rollelemente 48 an den Seiten der Vertiefungen 46 bzw. den Rampen empor. Auf diese Weise wird das Sekundärteil 42, 44 von dem Primärteil 38, 40 weggedrückt und axial verschoben, so dass Primär- und Sekundärteil 38, 40; 42, 44 weiter voneinander beabstandet sind als in der ersten Stellung. Hierdurch wird der Betätigungskolben 50, 52 entgegen der Vorspannkraft des Federelements 54, 56 in die zweite Position verschoben, in der der Betätigungskolben 50, 52 das Lamellenpaket 26, 28 zusammendrückt (nicht dargestellt). Die Kupplung 2 ist dann geschlossen.
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Um den Kugelrampenmechanismus 34, 36 von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu schalten, könnte die Schalteinrichtung 58, 60 beispielsweise das Primärteil 38, 40 oder das Sekundärteil 42, 44 direkt angreifen und relativ zu dem anderen Teil verdrehen. In der dargestellten Ausführungsform werden durch die Schalteinrichtung 58, 60 jedoch die Rollelemente 48 beeinflusst. Die zwischen dem Primär- und dem Sekundärteil 38, 40; 42, 44 angeordneten Rollelemente 48 sind zu diesem Zweck in einem umlaufenden Rollelementkäfig 62 angeordnet.
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Der Rollelementkäfig 62, der in 2 in einer Vorderansicht gezeigt ist, besteht bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen aus einer Ringscheibe 64 mit Aufnahmelöchern 66, in denen die kugelförmigen Rollelemente 48 angeordnet sind. Ausgehend von dem Rollelementkäfig 62 erstrecken sich zwei Betätigungsstreben 68, 70 radial aus dem Gehäuse 10 nach außen und gehen in einen ringförmigen Abschnitt 72 mit einer umlaufenden Außenverzahnung 74 über. Zum Drehen des Rollelementkäfigs 64 kann beispielsweise ein angetriebenes Zahnrad vorgesehen sein, das in die Außenverzahnung 74 eingreift. Beim Drehen bewirkt der Rollelementkäfig 62, dass die Rollelemente 48 zum einen den ursprünglichen Abstand zueinander einhalten und zum anderen synchron bewegt werden können. So kann der Rollelementkäfig 62 in einem vorbestimmten Winkelbereich relativ zu dem Primär- und Sekundärteil 38, 40; 42, 44 verdreht werden, um den Kugelrampenmechanismus 34, 36 von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu schalten.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Kupplungsaktuatorik 4 ist ferner eine Unterstützungseinrichtung 76 vorgesehen. Die Unterstützungseinrichtung 76 weist zunächst ein Reibteil 78 auf. Das Reibteil 78 ist ringscheibenförmig ausgebildet und in axialer Richtung vor dem Primärteil 38, 40 angeordnet, und zwar auf der dem Sekundärteil 42, 44 abgewandten Seite des Primärteils 38, 40. Das Reibteil 78 grenzt dauerhaft an das Primärteil 38, 40 beider Kugelrampenmechanismen 34, 36 an, so dass hierdurch eine Unterstützungseinrichtung 76 für beide Kupplungsaktuatoriken 30, 32 geschaffen ist, und kann relativ zu dem Primärteil 38, 40 um die Drehachse 6 gedreht werden. Um im späteren Betrieb eine Unterstützungseinrichtung 76 zu schaffen, die lediglich das Schließen oder das Öffnen, nicht aber beides unterstützt, kann das Reibteil 78 ferner lediglich in eine der beiden Umfangsrichtungen relativ zu dem Primärteil 38, 40 verdreht werden. Zu diesem Zweck könnte beispielsweise ein (nicht dargestellter) Freilauf zwischen dem Reibteil 78 und dem Primärteil 38, 40 vorgesehen sein.
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Auf der dem Primärteil 38, 40 abgewandten Seite des Reibteils 78 ist eine als Sichelpumpe 80 ausgebildete Zahnradpumpe vorgesehen, die hier als Ölpumpe eingesetzt ist. Die Sichelpumpe 80, die in 3 in einer Vorderansicht gezeigt ist, umfasst zunächst ein Pumpengehäuse 82, das beispielsweise an einem nachfolgenden Getriebe angeflanscht sein kann. In dem Pumpengehäuse 82 ist bezogen auf die Drehachse 6 ein zentrischer Innenrotor 84 mit Außenverzahnung 86 und ein exzentrischer Außenrotor 88 mit Innenverzahnung 90 angeordnet, wobei die Außenverzahnung 86 des Innenrotors 84 auf einer Seite in die Innenverzahnung 90 des Außenrotors 88 eingreift, während die Außenverzahnung 86 auf der radial gegenüberliegenden Seite von der Innenverzahnung 90 des Außenrotors 88 beabstandet ist, so dass dazwischen die so genannte Sichel 92 angeordnet sein kann, die als Teil des Pumpengehäuses 82 ausgebildet ist. Der Innenrotor 84 ist drehfest mit dem Gehäuse 10 verbunden, rotiert demzufolge mit der Drehzahl der Eingangswelle der Antriebsseite 8. Der durch den Innenrotor 84 angetriebene Außenrotor 88 dreht aufgrund der größeren Zähnezahl der Innenverzahnung 90 hingegen mit einer geringeren Drehzahl als das Gehäuse 10 bzw. die Eingangswelle der Antriebsseite 8. Somit dreht der Außenrotor auch mit einer geringeren Drehzahl als der Kugelrampenmechanismus 34, 36 bzw. dessen Primärteil 38, 40.
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Das Reibteil 78 wird von dem Außenrotor 88 der Sichelpumpe 80 angetrieben. Zu diesem Zweck weist die Unterstützungseinrichtung 76 ferner ein zentrisches Übertragungsteil 94 auf, das ringscheibenförmig ausgebildet und über einen rohrförmigen Abschnitt 96 drehfest mit dem Reibteil 78 verbunden ist. Das Übertragungsteil 94, das der Übertragung der Drehung des exzentrischen Außenrotors 88 auf das Reibteil 78 dient und in 3 gestrichelt angedeutet ist, weist in radialer Richtung verlaufende Führungen 98 auf, in die sich vorspringende Ansätze 100 an dem Außenrotor 88 erstrecken. Die vorspringenden Ansätze 100 erstrecken sich in axialer Richtung und haben den gleichen Abstand zur Drehachse 102 des Außenrotors 88. Die Führungen 98 ermöglichen die problemlose Übertragung der Drehzahl des Außenrotors 88 von dem Übertragungsteil 76 auf das Reibteil 78 trotz der Exzentrizität des Außenrotors 88.
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Das an das Primärteil 38, 40 angrenzende Reibteil 78 dreht somit mit einer geringeren Drehzahl als das Primärteil 38, 40 und übt durch Reibung ein Drehmoment auf das Primärteil 38, 40 aus, das allein zwar noch nicht ausreicht, das Primärteil 38, 40 relativ zu dem Sekundärteil 42, 44 zu verdrehen, das jedoch eine solches Verdrehen entgegen der Vorspannung unterstützt. So bedarf es lediglich eines geringen Drehmoments durch die Schalteinrichtung 58, 60, um letztlich ein Verdrehen von Primärteil 38, 40 und Sekundärteil 42, 44 zueinander zu bewirken und den Kugelrampenmechanismus 34, 36 in die zweite Stellung zu schalten und dort zu halten. Somit unterstützt die Unterstützungseinrichtung 76 die Schaltung durch die Schalteinrichtung 58, 60.
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Das Gehäuse 10 umgibt die Kupplungsaktuatoriken 30, 32 derart, dass diese in der einen axialen Richtung über ein Axiallager 104 und in der entgegengesetzten axialen Richtung über das zu betätigende Lamellenpaket 26, 28 an dem Gehäuse 10 abgestützt sind. Es ist somit ein geschlossener Kraftkreislauf geschaffen, in dem das Gehäuse 10, das Lamellenpaket 26, 28, der Betätigungskolben 50, 52, der Kugelrampenmechanismus 34, 36, das Reibteil 78, das Axiallager 104 und letztlich wieder das Gehäuse eine geschlossene Kraftübertragungskette ausbilden. Auch die Federelemente 54, 56 sind an dem Gehäuse 10 bzw. dessen Innenlamellenträger 14 abgestützt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kupplung
- 4
- Kupplungsaktuatorik
- 6
- Drehachse
- 8
- Antriebsseite
- 10
- Gehäuse
- 12
- äußerer Außenlamellenträger
- 14
- innerer Außenlamellenträger
- 16
- Außenlamellen
- 18
- Abtriebsseite
- 20
- äußerer Innenlamellenträger
- 22
- innerer Innenlamellenträger
- 24
- Innenlamellen
- 26
- äußeres Lamellenpaket
- 28
- inneres Lamellenpaket
- 30
- erste Kupplungsaktuatorik
- 32
- zweite Kupplungsaktuatorik
- 34
- Kugelrampenmechanismus
- 36
- Kugelrampenmechanismus
- 38
- Primärteil
- 40
- Primärteil
- 42
- Sekundärteil
- 44
- Sekundärteil
- 46
- Vertiefungen
- 48
- Rollelemente
- 50
- Betätigungskolben
- 52
- Betätigungskolben
- 54
- Federelement
- 56
- Federelement
- 58
- Schalteinrichtung
- 60
- Schalteinrichtung
- 62
- Rollelementkäfig
- 64
- Ringscheibe
- 66
- Aufnahmelöcher
- 68
- Betätigungsstrebe
- 70
- Betätigungsstrebe
- 72
- ringförmiger Abschnitt
- 74
- Außenverzahnung
- 76
- Unterstützungseinrichtung
- 78
- Reibteil
- 80
- Sichelpumpe
- 82
- Pumpengehäuse
- 84
- Innenrotor
- 86
- Außenverzahnung
- 88
- Außenrotor
- 90
- Innenverzahnung
- 92
- Sichel
- 94
- Übertragungsteil
- 96
- rohrförmiger Abschnitt
- 98
- Führungen
- 100
- vorspringende Ansätze
- 102
- Drehachse (Außenrotor)
- 104
- Axiallager