DE102017107996B4

DE102017107996B4 - Coupling device, method for the rotary drive of an aggregate and drive train

Info

Publication number: DE102017107996B4
Application number: DE102017107996.3A
Authority: DE
Inventors: Holger Witt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2025-08-14
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: DE102017107996A1

Abstract

Kupplungseinrichtung (1) zur reib- und formschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung, umfassend eine Reibkupplung (10) und eine formschlüssig wirkende Kupplung (50), wobei die beiden Kupplungen (10,50) jeweils eine erste Seite (11,51) aufweisen, die mechanisch miteinander koppelbar oder gekoppelt sind, sodass beide erste Seiten (11,51) unter Beaufschlagung mit einer axial wirkenden Kraft (90) axial verschiebbar sind und derart unter Schließung einer jeweiligen Kupplung (10,50) reibschlüssig bzw. formschlüssig Drehmoment übertragen können, wobei die erste Seite (11) der Reibkupplung (10) einen Reibmittel-Träger (30) umfasst, und dass die erste Seite (51) der formschlüssig wirkenden Kupplung (50) eine Schaltmuffe (60) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung weiterhin eine erste Welle (20) mit einer ersten Außenverzahnung (22) und einer zweiten Außenverzahnung (23) aufweist, und die Schaltmuffe (60) mit einer ersten Außenverzahnung (61) zur Realisierung eines Formschlusses mit der zweiten Seite (52) der formschlüssig wirkenden Kupplung (50) zwecks Übertragung von Drehmoment, sowie mit einer Innenverzahnung (62) zur Realisierung eines Formschlusses mit der ersten Außenverzahnung (22) der ersten Welle (20) zwecks Übertragung von Drehmoment ausgestaltet ist; und mit einer ersten Sperrverzahnung (63) ausgestaltet ist zur Übertragung axialer Kraft auf den Reibmittel-Träger (30). Clutch device (1) for the frictional and positive transmission of a rotary movement, comprising a friction clutch (10) and a positive-locking clutch (50), wherein the two clutches (10, 50) each have a first side (11, 51) which can be or are mechanically coupled to one another, so that both first sides (11, 51) are axially displaceable when subjected to an axially acting force (90) and can thus transmit torque in a frictional or positive-locking manner upon closure of a respective clutch (10, 50), wherein the first side (11) of the friction clutch (10) comprises a friction means carrier (30), and that the first side (51) of the positive-locking clutch (50) comprises a shift sleeve (60), characterized in that the clutch device further comprises a first shaft (20) with a first external toothing (22) and a second external toothing (23), and the A shift sleeve (60) is designed with a first external toothing (61) for realizing a positive connection with the second side (52) of the positively acting clutch (50) for the purpose of transmitting torque, and with an internal toothing (62) for realizing a positive connection with the first external toothing (22) of the first shaft (20) for the purpose of transmitting torque; and is designed with a first locking toothing (63) for transmitting axial force to the friction means carrier (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zur reib- und formschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung, ein Verfahren zum rotatorischen Antrieb eines Aggregats, wie zum Beispiel zum Start einer Verbrennungskraftmaschine sowie ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine.The invention relates to a clutch device for the frictional and positive transmission of a rotary movement, a method for the rotary drive of an aggregate, such as for starting an internal combustion engine, and a drive train for a motor vehicle with a drive engine.

Aus dem Stand der Technik ist zum Beispiel ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges gemäß der WO 2012/083 912 A2 bekannt. Dieses Hybridmodul umfasst ein Zweimassenschwungrad sowie eine daran gekoppelte Reibkupplung. Die Reibkupplung kann hierbei als eine Trockenkupplung oder Nasskupplung ausgeführt sein. Ein solches Hybridmodul ist in der Lage, reibschlüssig Drehmoment zu übertragen. Für einen großen abzudeckenden Drehzahl-Bereich bzw. Leistungsbereich ist jedoch zu gewährleisten, dass die Reibkupplung entsprechende Momente übertragen kann, so dass entsprechende Lamellenpakete bzw. eine entsprechende Dimensionierung der Reibelemente vorzusehen sind.For example, the state of the art includes a hybrid module for a drive train of a vehicle according to WO 2012/083 912 A2 This hybrid module comprises a dual-mass flywheel and a friction clutch coupled to it. The friction clutch can be designed as a dry or wet clutch. Such a hybrid module is capable of transmitting torque through frictional engagement. However, for a wide speed or power range to be covered, it must be ensured that the friction clutch can transmit corresponding torque, so appropriate disk packs or appropriately dimensioned friction elements must be provided.

Ferner ist aus der CH 217 107 A eine Kupplungseinrichtung bekannt, die auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.Furthermore, the CH 217 107 A a coupling device is known which can be read from the preamble of claim 1.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungseinrichtung sowie ein Verfahren zum rotatorischen Antrieb eines Aggregats zur Verfügung zu stellen, mit denen in einfacher, zuverlässiger, langlebiger sowie Bauraum-geminderter Art und Weise eine Übertragung von Drehmoment möglich ist.The object of the present invention is to provide a coupling device and a method for the rotary drive of an aggregate, with which a transmission of torque is possible in a simple, reliable, durable and space-saving manner.

Diese Aufgabe wird durch die Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zum rotatorischen Antrieb eines Aggregats nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Ergänzend wird ein Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8 zur Verfügung gestellt.This object is achieved by the clutch device according to claim 1 and by the method for the rotary drive of an assembly according to claim 7. Advantageous embodiments of the clutch device are specified in subclaims 2 to 6. In addition, a drive train with a clutch device according to the invention according to claim 8 is provided.

Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.The features of the claims can be combined in any technically reasonable manner, whereby the explanations from the following description as well as features from the figures can also be used to comprise additional embodiments of the invention.

Die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse der Kupplungseinrichtung.In the context of the present invention, the terms radial, axial and circumferential direction always refer to the axis of rotation of the coupling device.

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zur reib- und formschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung. Die Kupplungseinrichtung umfasst eine Reibkupplung, wie zum Beispiel eine Lamellenkupplung, sowie eine formschlüssig wirkende Kupplung, wobei die beiden Kupplungen jeweils eine erste Seite aufweisen, die mechanisch miteinander koppelbar oder gekoppelt sind, sodass beide erste Seiten unter Beaufschlagung mit einer axial wirkenden Kraft axial verschiebbar sind und derart unter Schließung einer jeweiligen Kupplung reibschlüssig bzw. formschlüssig Drehmoment übertragen können.The invention relates to a clutch device for the frictional and positive-locking transmission of a rotary movement. The clutch device comprises a friction clutch, such as a multi-disk clutch, and a positive-locking clutch. The two clutches each have a first side that can be mechanically coupled or are coupled to one another, so that both first sides are axially displaceable when subjected to an axially acting force and can thus transmit torque frictionally or positively upon closure of a respective clutch.

Alternativ zur Lamellenkupplung kann auch eine Kegel-Reibkupplung eingesetzt werden, die über aufeinander drückende Konusse ein Drehmoment übertragen kann. Die Reibkupplung ist vorzugsweise eine Trennkupplung.As an alternative to the multi-plate clutch, a conical friction clutch can also be used, which transmits torque via cones pressing against each other. The friction clutch is preferably a separating clutch.

Dabei ist tatsächlich nur eine axiale Kraft notwendig, um das Schließen der Reibkupplung als auch der formschlüssig wirkenden Kupplung zu realisieren. Die beiden Kupplungen werden dabei nacheinander geschlossen, nämlich zuerst die Reibkupplung und danach die formschlüssig wirkende Kupplung. Es ist demzufolge auch nur ein Aktor notwendig, um unter Ausführung einer axialen Bewegung beide Kupplungen zu schließen.In fact, only one axial force is required to close both the friction clutch and the positive-locking clutch. The two clutches are closed one after the other, namely the friction clutch first and then the positive-locking clutch. Consequently, only one actuator is required to close both clutches while performing an axial movement.

Mit der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist somit eine Drehmomentübertragung durch zwei Teilfunktionen möglich, nämlich zum einen mittels einer reibschlüssigen Drehmomentübertragung, zum Beispiel für das Starten eines Verbrennungsmotors und zum teilweisen Angleichen bzw. Synchronisieren anliegender Drehzahlen.With the clutch device according to the invention, torque transmission is thus possible through two partial functions, namely, on the one hand, by means of a frictional torque transmission, for example for starting an internal combustion engine and for partially adjusting or synchronizing the applied speeds.

Zum anderen ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung eine formschlüssige Drehmomentübertragung zur Übertragung der maximalen Drehmomente während des Fahrbetriebes zu realisieren.On the other hand, it is possible to realize a positive torque transmission for transmitting the maximum torque during driving operation with the coupling device according to the invention.

Die reibschlüssige Drehmomentübertragung ist dabei vorzugsweise für deutlich geringere Drehmomente ausgelegt als das maximal notwendige Drehmoment während des Fahrbetriebes. Die reibschlüssige Drehmomentübertragung erfüllt dabei auch die Funktion eines Synchronlaufsensors im Sinne der Detektion von Synchronlauf, so dass ein Schalten der formschlüssigen Drehmomentübertragung nur bei Synchronlauf ermöglicht wird. Beide Funktionen können durch die Betätigung mit nur einem Aktor realisiert werden.The frictional torque transmission is preferably designed for significantly lower torques than the maximum torque required during driving. The frictional torque transmission also functions as a synchronous sensor, detecting synchronous operation, so that switching of the positive torque transmission is only possible during synchronous operation. Both functions can be realized by operating with a single actuator.

Dabei kann die erste Seite der Reibkupplung einen Reibmittel-Träger umfassen, und die erste Seite der formschlüssig wirkenden Kupplung kann eine Schaltmuffe umfassen.The first side of the friction clutch can comprise a friction medium carrier, and the first side of the positively acting clutch can comprise a shift sleeve.

Die erste Seite der Reibkupplung kann auch komplett durch den Reibmittel-Träger ausgebildet sein. Dieser Reibmittel-Träger ist insbesondere dazu ausgestaltet, als Reibblech-Träger ein Reibblech oder mehrere Reibbleche einer Lamellenkupplung im Wesentlichen rotationsfest und axial verschiebbar hintereinander angeordnet aufzunehmen.The first side of the friction clutch can also be formed entirely by the friction element carrier. This friction element carrier is particularly designed to accommodate one or more friction elements of a multi-plate clutch, arranged one behind the other in a substantially rotationally fixed and axially displaceable manner, as a friction element carrier.

Ebenso kann die erste Seite der formschlüssig wirkenden Kupplung komplett durch die Schaltmuffe ausgebildet sein.Likewise, the first side of the positive-locking clutch can be formed entirely by the shift sleeve.

Durch eine axiale Verschiebung der Schaltmuffe kann diese bei mechanischer Kopplung mit dem Reibmittel-Träger diesen ebenfalls axial verschieben, sodass dieser eine reibschlüssige Verbindung mit der zweiten Seite der Reibkupplung herstellt. Bei weiterer axialer Verschiebung der Schaltmuffe stellt diese selbst einen Formschluss mit der zweiten Seite der formschlüssig wirkenden Kupplung her.By axially displacing the shift sleeve, it can also axially displace the friction clutch carrier when mechanically coupled to it, creating a frictional connection with the second side of the friction clutch. Upon further axial displacement of the shift sleeve, the friction clutch itself creates a positive connection with the second side of the positive-locking clutch.

Das bedeutet, dass die Schaltmuffe eine Doppelfunktion aufweist, nämlich die Verschiebung der ersten Seite der Reibkupplung sowie die Herstellung einer formschlüssigen Verbindung als Teil der formschlüssig wirkenden Kupplung.This means that the shift sleeve has a dual function, namely the displacement of the first side of the friction clutch and the creation of a positive connection as part of the positively acting clutch.

Die Schaltmuffe kann eine solche sein, wie sie bei Schaltgetrieben zum Schalten der Gangstufen verwendet wird. Bei Anpassung einer solchen synchronisierten Schaltmuffe als Trennkupplung zwischen Verbrennungsaggregat und elektrischer Antriebsmaschine werden die Ansteuerung und die Reibelemente der Synchronisierung für höhere Drehmomente und Leistungen ausgelegt, so dass diese für das Starten eines Verbrennungsmotors ein ausreichendes Drehmoment übertragen können und eine ausreichende Verschleißreserve haben. Auch wenn synchronisierte Schaltmuffen im Allgemeinen mit Reibelementen im Nassbereich ausgeführt sind, kann die hier vorgeschlagene Reibkupplung der Kupplungseinrichtung bei entsprechender konstruktiver Auslegung auch mit Reibbelägen im Trockenbereich ausgeführt sein.The shift sleeve can be one of those used in manual transmissions for shifting gears. When adapting such a synchronized shift sleeve as a separating clutch between the combustion engine and the electric drive motor, the control and friction elements of the synchronization are designed for higher torques and power levels, so that they can transmit sufficient torque to start a combustion engine and have sufficient wear reserves. Although synchronized shift sleeves are generally designed with friction elements in the wet area, the friction clutch of the clutch device proposed here can also be designed with friction linings in the dry area with an appropriate design.

Das Drehmoment kann aber auch formschlüssig über die geschlossene Schaltmuffe übertragen werden.However, the torque can also be transmitted positively via the closed shift sleeve.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kupplungseinrichtung eine erste Welle mit einer ersten Außenverzahnung und einer zweiten Außenverzahnung aufweist und die Schaltmuffe mit einer ersten Außenverzahnung zur Realisierung eines Formschlusses mit der zweiten Seite der formschlüssig wirkenden Kupplung zwecks Übertragung von Drehmoment, sowie mit einer Innenverzahnung zur Realisierung eines Formschlusses mit der ersten Außenverzahnung der ersten Welle zwecks Übertragung von Drehmoment ausgestaltet ist. Weiterhin ist die Schaltmuffe zur Übertragung axialer Kraft auf den Reibmittel-Träger mit einer ersten Sperrverzahnung ausgestaltet.In one embodiment of the invention, the clutch device comprises a first shaft with a first external toothing and a second external toothing, and the shift sleeve is configured with a first external toothing for establishing a positive connection with the second side of the positively acting clutch for transmitting torque, as well as with an internal toothing for establishing a positive connection with the first external toothing of the first shaft for transmitting torque. Furthermore, the shift sleeve is configured with a first locking toothing for transmitting axial force to the friction medium carrier.

Die Sperrverzahnung ist dabei vorzugsweise ebenfalls als eine Außenverzahnung ausgebildet, allerdings auf einem geringeren Durchmesser als die erste Außenverzahnung. Demzufolge realisiert die Sperrverzahnung eine zweite Außenverzahnung der Schaltmuffe.The locking teeth are preferably also designed as external teeth, but with a smaller diameter than the first external teeth. Consequently, the locking teeth form a second external toothing of the shift sleeve.

In dieser Ausgestaltung der Kupplungseinrichtung kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Reibmittel-Träger eine Innenverzahnung aufweist, welche als zweite Sperrverzahnung ausgestaltet ist zur Aufnahme der axialen Kraft von der ersten Sperrverzahnung der Schaltmuffe, und/ oder
zur Realisierung eines Formschlusses mit der zweiten Außenverzahnung der ersten Welle zwecks Übertragung von Drehmoment ausgestaltet ist.In this embodiment of the clutch device, it can further be provided that the friction means carrier has an internal toothing, which is designed as a second locking toothing for absorbing the axial force from the first locking toothing of the shift sleeve, and/or
designed to realize a positive connection with the second external toothing of the first shaft for the purpose of transmitting torque.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform umfasst die Kupplungseinrichtung eine lösbare Kraftübertragungseinrichtung, mit der mittels mechanischer Kopplung axiale Kraft von der Schaltmuffe auf den Reibmittel-Träger übertragbar ist und ab einem definierten Maximalwert der übertragenen axialen Kraft die durch sie hergestellte mechanische Kopplung auflösbar ist.In a further advantageous embodiment, the clutch device comprises a releasable force transmission device with which axial force can be transmitted from the shift sleeve to the friction means carrier by means of a mechanical coupling and with which the mechanical coupling produced by it can be released from a defined maximum value of the transmitted axial force.

Das bedeutet, dass die lösbare Kraftübertragungseinrichtung als eine Art ÜberlastSicherung funktioniert, die die durch sie geschaffene mechanische Verbindung zwischen der Schaltmuffe und dem Reibmittel-Träger ab einem bestimmten Grenzwert aufhebt. Aufgrund der Aufhebung der mechanischen Verbindung, die durch die lösbare Kraftübertragungseinrichtung realisiert wurde, ist eine Relativ-Translation der Schaltmuffe in Bezug zum Reibmittel-Träger möglich, sodass sich die Schaltmuffe dem Reibmittel-Träger annähert. Diese Annäherung erfolgt so lange, bis die Sperrverzahnungen der Schaltmuffe sowie des Reibmittel-Trägers axial aneinander anliegen und eine weitere Relativ-Translation blockieren. Somit wird axial in die Schaltmuffe eingetragene Kraft über die Sperrverzahnungen direkt auf den Reibmittel-Träger übertragen, der sich weiter axial verlagert und demzufolge das an ihm befestigte Reibmittel, wie zum Beispiel Reibbleche mit verlagert, sodass es zu erhöhten Reibkräften in der Reibkupplung kommt und ein entsprechend höheres Drehmoment übertragen werden kann.This means that the detachable power transmission device functions as a type of overload protection device, which releases the mechanical connection it creates between the shift sleeve and the friction medium carrier above a certain limit. Due to the release of the mechanical connection, which was achieved by the detachable power transmission device, a relative translation of the shift sleeve with respect to the friction medium carrier is possible, causing the shift sleeve to approach the friction medium carrier. This approach continues until the locking teeth of the shift sleeve and the friction medium carrier axially abut one another, blocking further relative translation. Thus, the force applied axially to the shift sleeve is transferred directly via the locking teeth to the friction medium carrier, which then moves further axially and consequently also displaces the friction medium attached to it, such as friction plates, resulting in increased friction forces in the friction clutch and a correspondingly higher torque that can be transmitted.

Die lösbare Kraftübertragungseinrichtung kann in einem der beiden Bauteile Schaltmuffe und Reibmittel-Träger zumindest ein Federelement sowie ein mittels der vom Federelement ausgeübten Federkraft verschiebbares und von den jeweiligen Bauteil geführtes Druckelement aufweisen, und in dem jeweils anderen Bauteil eine Aussparung aufweisen, in die das vom Federelement mit einer Federkraft beaufschlagte Druckelement einführbar ist.The detachable force transmission device can have at least one spring element in one of the two components, the shift sleeve and the friction means carrier, as well as a pressure element that can be displaced by means of the spring force exerted by the spring element and guided by the respective component, and in the other component have a recess into which the pressure element, which is subjected to a spring force by the spring element, can be inserted.

Bei in die Aussparung eingeführtem Druckelement ergibt sich somit eine mechanische Steckverbindung, über die axial eine Kraft von der Schaltmuffe auf den Reibmittel-Träger übertragen werden kann. Derart kann bei einer Verschiebung der Schaltmuffe ebenfalls der Reibmittel-Träger verschoben werden und die Reibmittel der Reibkupplung zumindest etwas in Eingriff miteinander gebracht werden, sodass ein geringfügiges Drehmoment von der Reibkupplung übertragen werden kann. Dies stellt sicher, dass eine Relativ-Rotationsbewegung der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung in Bezug zur Abtriebsseite durchgeführt wird, sodass die Sperrverzahnungen von Schaltmuffe und Reibmittel-Träger derart zueinander verdreht werden, dass sie in axialer Richtung eine sperrende Wirkung erzielen. Bei der Anordnung des Druckelements in der Aussparung liegen jedoch die Sperrverzahnungen nicht aneinander an, so dass beim Betrieb der Reibkupplung in dieser Situation kein reibungsbedingter Verschleiß auftritt.When the pressure element is inserted into the recess, a mechanical plug-in connection is created, via which a force can be transmitted axially from the shift sleeve to the friction medium carrier. In this way, when the shift sleeve is moved, the friction medium carrier can also be moved and the friction means of the friction clutch can be brought into engagement with one another at least slightly, so that a slight torque can be transmitted from the friction clutch. This ensures that a relative rotational movement of the drive side of the clutch device is carried out in relation to the output side, so that the locking teeth of the shift sleeve and friction medium carrier are rotated relative to one another in such a way that they achieve a locking effect in the axial direction. However, when the pressure element is arranged in the recess, the locking teeth do not lie against one another, so that no friction-related wear occurs during operation of the friction clutch in this situation.

Das Federelement sowie die Tiefe und Form der Aussparung und die Form bzw. Größe des Druckelementes sind dabei derart dimensioniert, dass diese mechanische Steckverbindung nur eine axiale Kraft bis zu einem gewissen Grenzwert erdulden kann. Wird der Grenzwert durch die angelegte axiale Kraft überschritten, wird das Druckelement aus der Aussparung herausgedrückt, was zum Beispiel durch eine entsprechende Fase oder Rundung an einer Schulter der Aussparung an der der Einleitung der axialen Kraft gegenüberliegenden Seite bewirkt wird.The spring element, as well as the depth and shape of the recess, and the shape and size of the pressure element, are dimensioned such that this mechanical plug-in connection can only withstand axial forces up to a certain limit. If the applied axial force exceeds this limit, the pressure element is pushed out of the recess, which is achieved, for example, by a corresponding chamfer or rounding on a shoulder of the recess on the side opposite the axial force application.

Die dadurch auf das Druckelement erzielte Keilwirkung ermöglicht dessen Verschiebung entgegen der wirkenden Federkraft, sodass das Druckelement aus der Aussparung heraus gelangt und die mechanische Steckverbindung aufgehoben wird. In entsprechender Weise kann es zu einer Relativ-Translationsbewegung zwischen der Schaltmuffe und dem Reibmittel-Träger kommen, so dass deren Sperrverzahnungen aneinander anliegen. Bei einer weiteren Erhöhung der axialen Kraft auf die Schaltmuffe überbeträgt diese demzufolge diese axiale Kraft nahezu vollständig auf den Reibmittel-Träger, sodass die Reibkräfte in der Reibkupplung erhöht werden können und ein entsprechend erhöhtes Drehmoment übertragen werden kann.The resulting wedge effect on the pressure element enables its displacement against the acting spring force, causing the pressure element to move out of the recess and the mechanical plug-in connection to be released. Accordingly, a relative translational movement can occur between the shift sleeve and the friction element carrier, causing their locking teeth to contact each other. If the axial force on the shift sleeve increases further, the sleeve transfers this axial force almost entirely to the friction element carrier, allowing the friction forces in the friction clutch to be increased, and a correspondingly increased torque to be transmitted.

In diesem Zustand kann die Reibkupplung z.B. einer Verbrennungskraftmaschine ein entsprechendes Drehmoment zuführen, um diese zu starten.In this state, the friction clutch can, for example, supply a corresponding torque to an internal combustion engine in order to start it.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Innenverzahnung des Reibmittel-Trägers und die zweite Außenverzahnung der ersten Welle derart in Zahnbreite und Zahnlückenbreite dimensioniert sind, dass eine Relativ-Rotationsbewegung des Reibmittel-Trägers in Bezug zur ersten Welle möglich ist.Preferably, it is further provided that the internal toothing of the friction means carrier and the second external toothing of the first shaft are dimensioned in tooth width and tooth gap width such that a relative rotational movement of the friction means carrier with respect to the first shaft is possible.

Diese Relativ-Rotationsbewegung erfolgt in nur einem relativ kleinen Winkelbereich, wie zum Beispiel innerhalb von 3°- 5°. Sie dient dazu, je nach Winkelstellung des Reibmittel-Trägers in Bezug zur ersten Welle, entweder eine Sperrwirkung mit der Sperrverzahnung der Schaltmuffe zu realisieren, oder aber die axiale Annäherung zwischen Schaltmuffe und Reibmittel-Träger zu ermöglichen, indem deren Verzahnungen axial ineinander eingeführt werden.This relative rotational movement occurs within a relatively small angular range, such as within 3°-5°. Depending on the angular position of the friction element carrier relative to the first shaft, it serves to either achieve a locking effect with the locking teeth of the shift sleeve, or to enable axial proximity between the shift sleeve and friction element carrier by axially engaging their teeth.

Der Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ist üblicherweise mit geringfügigen Drehzahlschwankungen verbunden, zum Beispiel wenn die Verbrennungskraftmaschine gezündet wurde und selbsttätig läuft, oder aber wenn sie sich noch im Start-Modus befindet.The operation of an internal combustion engine is usually associated with slight speed fluctuations, for example when the internal combustion engine has been ignited and is running automatically, or when it is still in start mode.

Ist durch den Betrieb der Reibkupplung eine Synchronisation der Drehzahlen der ersten Welle sowie der Verbrennungskraftmaschine erreicht worden, kommt es aufgrund dieser Drehzahl-Schwankung auch dazu, dass die Verbrennungskraftmaschine und demzufolge die zweite Seite der Reibkupplung mit einer höheren Drehzahl läuft als die erste Seite der Reibkupplung. Das bedeutet, dass eine umgekehrte Relativ-Rotationsbewegung stattfindet als beim Anfang des Startvorganges, bei dem in beschriebener Weise die Sperrverzahnungen der Schaltmuffe und des Reibmittel-Trägers einander in axialer Richtung blockiert haben. In entsprechender Weise erfolgt eine gegensätzliche Rotationsbewegung des Reibmittel-Trägers bzw. dessen Innenverzahnung in Bezug zur zweiten Außenverzahnung der ersten Welle. Dadurch, dass die Schaltmuffe wiederum im Wesentlichen rotationsfest auf der ersten Welle angeordnet ist, kommt es auch zu einer Rotationsbewegung des Reibmittel-Trägers bzw. dessen Innenverzahnung in Bezug zur ersten Sperrverzahnung der Schaltmuffe, so dass die Verzahnungen derart positioniert werden, dass in axialer Richtung die Zähne einer jeweiligen Verzahnung mit Zahnlücken der jeweiligen anderen Verzahnung überdecken und die Verzahnungen axial ineinander gesteckt werden können. Derart nähert sich die Schaltmuffe dem Reibmittel-Träger noch weiter, bis die erste Außenverzahnung der Schaltmuffe einen Formschluss mit der zweiten Seite der formschlüssig wirkenden Kupplung realisiert.If the operation of the friction clutch has achieved synchronization of the speeds of the first shaft and the internal combustion engine, this speed fluctuation also causes the internal combustion engine and consequently the second side of the friction clutch to run at a higher speed than the first side of the friction clutch. This means that a reverse relative rotational movement occurs compared to the beginning of the starting process, during which, as described, the locking teeth of the shift sleeve and the friction medium carrier blocked each other in the axial direction. Accordingly, an opposite rotational movement of the friction medium carrier or its internal toothing occurs relative to the second external toothing of the first shaft. Because the shift sleeve is arranged essentially rotationally fixed on the first shaft, the friction element carrier or its internal toothing also rotates relative to the first locking toothing of the shift sleeve, so that the toothings are positioned such that, in the axial direction, the teeth of each toothing overlap with the tooth gaps of the other toothing, and the toothings can be axially inserted into one another. In this way, the shift sleeve approaches the friction element carrier even further until the first external toothing of the shift sleeve establishes a positive connection with the second side of the positively acting clutch.

In dieser Situation kann ein weitaus höheres Drehmoment von der Kupplungseinrichtung übertragen werden als durch die Reibungskupplung. Dieser Zustand bietet sich also insbesondere für den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bzw. den Fahrmodus an.In this situation, a much higher torque can be transmitted by the clutch device than by the friction clutch. This state is particularly suitable for the operation of the internal combustion engine or the driving mode.

Weiterhin kann die Kupplungseinrichtung als zweite Seite der Reibkupplung sowie der formschlüssig wirkenden Kupplung eine zweite Welle mit einer Innenverzahnung aufweisen. Diese zweite Welle dient zwecks reibschlüssiger Übertragung von Drehmoment zur Realisierung eines Reibschlusses mit einem weiteren Reibmittel, wie zum Beispiel einem Belagblech, der Reibkupplung. Zusätzlich oder alternativ dient sie auch, der Realisierung eines Formschlusses mit der ersten Außenverzahnung der Schaltmuffe zwecks formschlüssiger Übertragung von Drehmoment.Furthermore, the clutch device can have a second shaft with internal teeth as the second side of the friction clutch and the positive-locking clutch. This second shaft serves to frictionally transmit torque by creating a frictional connection with another friction element, such as a lining plate, of the friction clutch. Additionally or alternatively, it also serves to create a positive connection with the first external teeth of the shift sleeve for the purpose of positive-locking torque transmission.

Mit dem Begriff der Welle ist hier ein antrieb- bzw. abtrieb-seitiges Maschinenelement gemeint, welches der Drehmoment-Übertragung dient und gegebenenfalls mit einer länglich ausgeführten weiteren Welle zu koppeln ist.The term shaft refers here to a machine element on the drive or output side, which serves to transmit torque and may be coupled to another elongated shaft.

Insbesondere kann die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung als Trennkupplung zum Trennen eines Verbrennungsmotors von einer elektrischen Maschine bzw. von einer Getriebeeingangswelle bei Hybridfahrzeugen eingesetzt werden, wie zum Beispiel bei Hybridfahrzeugen mit sogenannter „P2 Architektur“, bei der der Verbrennungsmotor über die Trennkupplung mit der elektrischen Antriebsmaschine und über eine weitere Kupplung mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt ist. Alternativ bietet sich die Anwendung bei Fahrzeugen mit im Getriebe integrierter elektrischer Maschine an, bei der die Getriebeeingangswelle mit dem Verbrennungsmotor schaltbar gekoppelt ist.In particular, the clutch device according to the invention can be used as a separating clutch for separating an internal combustion engine from an electric motor or from a transmission input shaft in hybrid vehicles, such as, for example, hybrid vehicles with the so-called "P2 architecture," in which the internal combustion engine is coupled to the electric drive motor via the separating clutch and to the transmission input shaft via another clutch. Alternatively, it can be used in vehicles with an electric motor integrated into the transmission, in which the transmission input shaft is switchably coupled to the internal combustion engine.

Die Reibkupplung kann nass oder trocken ausgeführt sein. Parallel zur Reibkupplung kann ein Freilauf angeordnet sein, sodass die Reibkupplung zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet wird und das Drehmoment des Verbrennungsmotors über den Freilauf übertragbar ist.The friction clutch can be wet or dry. A freewheel can be arranged parallel to the friction clutch, so that the friction clutch is used to start the combustion engine and the torque of the combustion engine can be transmitted via the freewheel.

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist die Anwendung in synchronisierten Schaltungen zum Schalten der Gangstufen in Stufengetrieben. In einer solchen Situation ist die Reibkupplung vorzugsweise als Kegelreibkupplung ausgeführt, wie zum Beispiel als Einkonus- oder Mehrkonussynchronisierung oder auch als Lamellensynchronisierung, mit und ohne Selbstverstärkung der Synchronisierkraft.Another possible application of the clutch device according to the invention is its use in synchronized shifting systems for shifting gears in multi-step transmissions. In such a situation, the friction clutch is preferably designed as a conical friction clutch, such as a single-cone or multi-cone synchronizer, or even a multi-disk synchronizer, with or without self-reinforcing synchronizing force.

Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung weist einen geringen Bauraumbedarf bei einer hohen Drehmomentkapazität für leistungsstarke Motoren während des Antriebs über den Verbrennungsmotor auf. Dies ermöglicht ein Starten des Verbrennungsmotors mit hohen Momenten über den Formschluss.The clutch device according to the invention has a small installation space requirement while maintaining a high torque capacity for powerful engines while driving via the internal combustion engine. This enables the internal combustion engine to be started with high torques via the positive connection.

Entgegen einer klassischen Kupplung mit Reibschluss, welche in einem der Schaltzustände kontinuierlich mit hohen Kräften betätigt werden muss (wahlweise beim Schließen bzw. Zudrücken oder beim Öffnen bzw. Aufdrücken der Kupplung), wird bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ähnlich einer synchronisierten Schaltmuffe nur während des Änderns des Schaltzustandes eine erhöhte Ansteuerkraft benötigt. Nach Erreichen des neuen Schaltzustandes kann die Ansteuerkraft auf eine Haltekraft reduziert werden. Hierdurch reduzieren sich die Verluste aufgrund der Ansteuerung im geschalteten Zustand. Das heißt, dass ein nur geringer Leistungsbedarf zum Halten der jeweiligen Positionen der Kupplungselemente sowohl in offener als auch in geschlossener Stellung der Kupplungseinrichtung besteht, da der höhere Betätigungskräfte benötigende Reibschluss nur in den Übergangsphasen bzw. Schaltphasen zu realisieren ist und der stationäre Zustand mittels Formschluss (mit geringen Betätigungskräften) erfolgt.In contrast to a classic clutch with frictional engagement, which must be continuously actuated with high forces in one of the switching states (either when closing or pressing the clutch shut or when opening or pressing the clutch open), the clutch device according to the invention, similar to a synchronized shift sleeve, requires an increased actuation force only when the switching state is changing. Once the new switching state has been reached, the actuation force can be reduced to a holding force. This reduces the losses due to actuation in the switched state. This means that only a low power requirement is required to hold the respective positions of the clutch elements in both the open and closed positions of the clutch device, since the frictional engagement, which requires higher actuation forces, can only be achieved in the transition phases or switching phases, and the stationary state is achieved by means of positive locking (with low actuation forces).

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum rotatorischen Antrieb eines Aggregats, wie zum Beispiel zum Start einer Verbrennungskraftmaschine. Bei diesem Verfahren wird mittels einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ein Drehmoment auf das Aggregat übertragen wird, wobei eine axiale Kraft auf die Schaltmuffe gerichtet wird, die über die lösbare Kraftübertragungseinrichtung die axiale Kraft im Wesentlichen auf den Reibmittel-Träger überträgt, so dass dieser axial verlagert wird und die Reibkupplung teilweise geschlossen wird. Weiterhin wird eine Relativ-Rotationsbewegung zwischen dem Reibmittel-Träger und der ersten Welle durchgeführt wird, sodass die Innenverzahnung des Reibmittel-Trägers sich mit der ersten Sperrverzahnung der Schaltmuffe in axialer Richtung überdeckt. Das bedeutet, dass die Schaltmuffe und der Reibmittel-Träger in eine derartige Winkelposition in Bezug zueinander gebracht werden, dass ihre Verzahnungen bei weiterer axialer Annäherung eine axiale Sperrwirkung erfüllen.A further aspect of the present invention is a method for the rotary drive of an assembly, such as for starting an internal combustion engine. In this method, a torque is transmitted to the assembly by means of a clutch device according to the invention, wherein an axial force is directed onto the shift sleeve, which, via the releasable force transmission device, transmits the axial force substantially to the friction means carrier, so that the latter is axially displaced and the friction clutch is partially closed. Furthermore, a relative rotational movement is performed between the friction means carrier and the first shaft, so that the internal toothing of the friction means carrier overlaps with the first locking toothing of the shift sleeve in the axial direction. This means that the shift sleeve and the friction means carrier are brought into such an angular position with respect to one another that their toothings fulfill an axial locking effect upon further axial approach.

Es wird dann die axiale Kraft erhöht, so dass die lösbare Kraftübertragungseinrichtung ihre Wirkung zwischen Schaltmuffe und Reibmittel-Träger aufhebt und die erste Sperrverzahnung der Schaltmuffe in axialer Richtung zur Anlage an der Innenverzahnung des Reibmittel- Trägers gelangt.The axial force is then increased so that the detachable force transmission device cancels its effect between the shift sleeve and the friction medium carrier and the first locking toothing of the shift sleeve comes into contact with the internal toothing of the friction medium carrier in the axial direction.

Durch die axiale Kraft wird die Schaltmuffe zusammen mit dem Reibmittel-Träger axial verschoben, sodass es zu einer Erhöhung der in der Reibkupplung wirkenden Reibkräften kommt und ein entsprechend erhöhtes Drehmoment übertragen wird, wobei die erste Seite der Reibkupplung eine höhere oder niedrigere Drehzahl aufweist als die zweite Seite der Reibkupplung. Eine niedrigere Drehzahl kann insbesondere dann auftreten, wenn eine Verbrennungskraftmaschine bereits dreht und eingekuppelt wird. Es wird dadurch ein Drehzahl-Verhältnis erreicht, bei der die zweite Seite der Reitkupplung eine höhere Drehzahl aufweist als die erste Seite der Reibkupplung, so dass die Innenverzahnung des Reibmittel-Trägers in Bezug zur ersten Sperrverzahnung der Schaltmuffe in eine derartige Winkelposition gebracht wird, dass Zähne einer Verzahnung mit Zahnlücken der jeweils anderen Verzahnung axial überdecken und aufgrund der axialen Belastung die erste Sperrverzahnung der Schaltmuffe in die Innenverzahnung des Reibmittel-Trägers eingeschoben wird.Due to the axial force, the shift sleeve is axially displaced together with the friction medium carrier, so that the friction forces acting in the friction clutch increase and a correspondingly increased torque is transmitted, whereby the first side of the friction clutch has a higher or lower speed than the second side of the friction clutch. A lower speed can occur in particular when an internal combustion engine is already rotating and is engaged. This achieves a speed ratio at which the second side of the friction clutch has a higher speed than the first side of the friction clutch, so that the internal toothing of the friction medium carrier is brought into such an angular position with respect to the first locking toothing of the shift sleeve that teeth of one toothing axially overlap tooth gaps of the other toothing and due to the axial load the first locking toothing of the shift sleeve is pushed into the internal toothing of the friction medium carrier.

Bei radialer Überdeckung der ersten Außenverzahnung der Schaltmuffe mit der Innenverzahnung der zweiten Welle wird ein Formschluss zwischen Schaltmuffe und zweiter Welle erzeugt.When the first external toothing of the shift sleeve radially overlaps with the internal toothing of the second shaft, a positive connection is created between the shift sleeve and the second shaft.

Durch diesen Formschluss zwischen Schaltmuffe und zweiter Welle kann ein wesentlich höheres Drehmoment übertragen werden als mit der Reibkupplung, sodass in diesem Zustand der Kupplungseinrichtung diese insbesondere als Trennkupplung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Getriebe bzw. einem weiteren Antriebsaggregat während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden kann.Due to this positive connection between the shift sleeve and the second shaft, a significantly higher torque can be transmitted than with the friction clutch, so that in this state of the clutch device it can be used in particular as a separating clutch between the internal combustion engine and the transmission or another drive unit during operation of the internal combustion engine.

Bei geringen Drehmomentanforderungen, wie zum Beispiel zum Starten eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Warmstart des Verbrennungsmotors, erfolgt die Drehmomentübertragung mittels des Reibschlusses.When low torque is required, such as when starting an internal combustion engine, especially when starting the internal combustion engine from a warm state, the torque is transmitted by means of frictional engagement.

Bei hohen Drehmomentanforderungen allerdings erfolgt die Drehmomentübertragung mittels des Formschlusses, wobei der Formschluss in der Kupplungseinrichtung bei annähernd synchroner Drehbewegung der ersten und der zweiten Welle direkt geschaltet werden kann.However, when high torque requirements are required, the torque is transmitted by means of positive locking, whereby the positive locking in the clutch device can be switched directly with almost synchronous rotation of the first and second shafts.

Für die reibschlüssige Drehmomentübertragung reduzieren sich somit die Anforderungen für das zu übertragende Drehmoment auf das Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors (vorzugsweise bei einem Warmstart). Geringere Drehmomentanforderungen für den Reibschluss ermöglichen einen kleineren benötigten Bauraum für die Kupplung.For frictional torque transmission, the torque requirements are thus reduced to the torque required to start the combustion engine (preferably during a warm start). Lower torque requirements for frictional engagement allow for a smaller installation space for the clutch.

Ergänzend wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine, insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine, zur Verfügung gestellt, welcher eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung sowie ein Fahrzeuggetriebe aufweist, wobei die Kupplungseinrichtung mit der Antriebsmaschine und dem Fahrzeuggetriebe mechanisch verbunden ist.In addition, a drive train for a motor vehicle with a drive engine, in particular with an internal combustion engine, is provided, which has a clutch device according to the invention and a vehicle transmission, wherein the clutch device is mechanically connected to the drive engine and the vehicle transmission.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in

1: eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht mit offener formschlüssig wirkender Kupplung;
2: eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht mit geschlossener formschlüssig wirkender Kupplung;
3: eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung mit offener formschlüssig wirkender Kupplung;
4: ein Lamellenpaket der Kupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht;
5: ein Lamellenpaket der Kupplungseinrichtung in Explosionsdarstellung;
6: einen Schnitt durch das in 5 dargestellte Lamellenpaket;
7: einen Schnitt durch eine Explosionsdarstellung der Kupplungseinrichtung;
8: einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung im geöffneten Zustand sowie eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A;
9: einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung im teilweise geschlossenen Zustand sowie eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A;
10: einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung im geschlossenen Zustand sowie eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A; und
11: die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in Schnittansicht von der Seite.

The invention described above will be explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way limited by the purely schematic drawings, and it should be noted that the embodiments shown in the drawings are not limited to the dimensions shown. It is shown in

1 : a coupling device according to the invention in a perspective view with an open, positively acting coupling;
2 : a coupling device according to the invention in a perspective view with a closed, positively acting coupling;
3 : a perspective sectional view of a coupling device according to the invention with an open, positively acting coupling;
4 : a disk pack of the clutch device in perspective view;
5 : a clutch plate pack in exploded view;
6 : a section through the 5 illustrated plate pack;
7 : a section through an exploded view of the coupling device;
8 : a section through the coupling device in the open state and an enlarged view of detail A;
9 : a section through the coupling device in the partially closed state and an enlarged view of detail A;
10 : a section through the coupling device in the closed state and an enlarged view of detail A; and
11 : the coupling device according to the invention in a sectional view from the side.

Die 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung 1 in einer Situation, in der die formschlüssig wirkende Kupplung 50 offen ist (1) bzw. geschlossen ist (2).The 1 and 2 show the coupling device 1 according to the invention in a situation in which the positively acting coupling 50 is open ( 1 ) or closed ( 2 ).

Die erste Welle 20 kann mittels der Kupplungseinrichtung 1 mit der zweiten Welle 80 schaltbar für eine Drehmomentübertragung gekoppelt werden.The first shaft 20 can be switchably coupled to the second shaft 80 by means of the coupling device 1 for torque transmission.

Die Verbindung wird durch ein Verschieben der Schaltmuffe 60 in axialer Richtung, auch „Schließrichtung“ genannt, unter Beaufschlagung mit einer axial wirkenden Kraft 90 geschaltet. Hierfür ist die Schaltmuffe 60 mittels einer hier nicht ersichtlichen Verzahnung drehfest mit der ersten Welle 20 verbunden, kann jedoch in axialer Richtung innerhalb von Grenzen gegenüber der ersten Welle 20 verschoben werden, wie z.B. mittels eines Aktors, welcher nicht dargestellt ist.The connection is switched by displacing the shift sleeve 60 in the axial direction, also called the "closing direction," while applying an axially acting force 90. For this purpose, the shift sleeve 60 is connected to the first shaft 20 in a rotationally fixed manner by means of a toothing not visible here, but can be displaced in the axial direction within limits relative to the first shaft 20, for example, by means of an actuator not shown.

Die Schaltmuffe 60 hat eine Nut 65, mittels der ein Aktor für das Verschieben der Schaltmuffe 60 formschlüssig angebunden werden kann. Eine weitere Nut 26 ist in der ersten Welle 20 vorgesehen, an der sich die Reaktionskräfte des Aktors abstützen können, so dass nur geringe externe Kräfte über hier nicht dargestellte Wellenlager, etc. abgestützt werden müssen.The shift sleeve 60 has a groove 65, by means of which an actuator for moving the shift sleeve 60 can be positively connected. A further groove 26 is provided in the first shaft 20, on which the reaction forces of the actuator can be supported, so that only small external forces need to be supported via shaft bearings, etc. (not shown here).

In 1 befindet sich die Schaltmuffe 60 in der offenen Endlage. Das heißt, dass die erste Welle 20 und die zweite Welle 80 nicht formschlüssig miteinander verbunden sind und nur ein Restschleppmoment zwischen beiden Wellen 20,80 wirkt. Die Schaltmuffe 60 umfasst eine erste Außenverzahnung 61 und die zweite Welle 80 umfasst eine Innenverzahnung 81. Diese Schaltverzahnungen 61 der Schaltmuffe 60 und der zweiten Welle 80 befinden sich jedoch nicht im Eingriff.In 1 The shift sleeve 60 is in the open end position. This means that the first shaft 20 and the second shaft 80 are not positively connected to one another, and only a residual drag torque acts between the two shafts 20, 80. The shift sleeve 60 comprises a first external toothing 61, and the second shaft 80 comprises an internal toothing 81. However, these shift teeth 61 of the shift sleeve 60 and the second shaft 80 are not engaged.

In 2 befindet sich die Schaltmuffe 60 in der geschlossenen Endlage, in der die erste Welle 20 und die zweite Welle 80 über die Schaltmuffe 60 in einem Formschluss drehfest miteinander gekoppelt sind. Der Formschluss erfolgt über die erste Außenverzahnung 61 der Schaltmuffe 60 und die Innenverzahnung 81 der zweiten Welle 80, welche in dieser axialen Position der Schaltmuffe 60 im Eingriff sind.In 2 The shift sleeve 60 is in the closed end position, in which the first shaft 20 and the second shaft 80 are rotationally connected to one another via the shift sleeve 60. The positive engagement is achieved via the first external toothing 61 of the shift sleeve 60 and the internal toothing 81 of the second shaft 80, which are engaged in this axial position of the shift sleeve 60.

3 zeigt die Kupplungseinrichtung in einer Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht. Es ist ersichtlich, dass die Schaltmuffe 60 über mindestens eine lösbare Kraftübertragungseinrichtung 70 mit einem Reibmittel-Träger 30 in axialer Richtung gekoppelt ist. Die lösbare Kraftübertragungseinrichtung 70 bewirkt während einer axialen Verschiebebewegung der Schaltmuffe 60 in Schließrichtung eine Koppelung in axialer Richtung mit begrenzter Maximalkraft zwischen der Schaltmuffe 60 und dem Reibmittel-Träger 30, so dass der Reibmittel-Träger 30 der axialen Bewegung der Schaltmuffe 60 folgt. Wird die Maximalkraft überschritten, gibt die lösbare Kraftübertragungseinrichtung 70 nach und die Koppelkraft zwischen Schaltmuffe 60 und Reibmittel-Träger 30 reduziert sich deutlich, so dass die Schaltmuffe 60 mit einer geringen Kraft gegenüber dem Reibmittel-Träger 30 weiter verschoben werden kann. 3 shows the clutch device in a sectional perspective view. It can be seen that the shift sleeve 60 is coupled to a friction medium carrier 30 in the axial direction via at least one releasable force transmission device 70. During an axial displacement movement of the shift sleeve 60 in the closing direction, the releasable force transmission device 70 effects a coupling in the axial direction with a limited maximum force between the shift sleeve 60 and the friction medium carrier 30, so that the friction medium carrier 30 follows the axial movement of the shift sleeve 60. If the maximum force is exceeded, the releasable force transmission device 70 gives way, and the coupling force between the shift sleeve 60 and the friction medium carrier 30 is significantly reduced, so that the shift sleeve 60 can be displaced further relative to the friction medium carrier 30 with a low force.

Eine axiale Verschiebung des Reibmittel-Trägers 30 in Schließrichtung bewirkt über die Schulter 33 am Reibmittel-Träger 30 eine Krafteinleitung auf das Lamellenpaket 40, welches sich an der Abstützung 21abstützt und somit zusammengedrückt wird. Durch das Zusammendrücken des Lamellenpakets 40 entsteht ein Reibschluss zwischen dem Reibmittel-Träger und der zweiten Welle 80.An axial displacement of the friction medium carrier 30 in the closing direction causes a force to be introduced via the shoulder 33 on the friction medium carrier 30 onto the disk pack 40, which rests on the support 21 and is thus compressed. The compression of the disk pack 40 creates a frictional connection between the friction medium carrier and the second shaft 80.

Indem die Abstützung 21 für das Lamellenpaket 40 fest mit der ersten Welle 20 verbunden ist und ein hier nicht dargestellter Aktor beim Betätigen der Schaltmuffe 60 sich an der Nut 26 an der ersten Welle 20 abstützt, entstehen nur geringe externe axiale Kräfte, welche durch weitere Lager der Kupplungseinrichtung 1 abgestützt werden müssen.Since the support 21 for the disk pack 40 is firmly connected to the first shaft 20 and an actuator (not shown here) is supported on the groove 26 on the first shaft 20 when the shift sleeve 60 is actuated, only small external axial forces arise, which must be supported by additional bearings of the clutch device 1.

3 zeigt ebenfalls die Ausbildung der Reibkupplung 10 der Kupplungseinrichtung 1, nämlich durch die erste Seite 11 sowie die zweite Seite 12 der Reibkupplung 10, wobei die erste Seite 11 durch die erste Welle 20 und den Reibmittel-Träger 30 realisiert ist, und die zweite Seite 12 durch die zweite Welle 80 realisiert ist. 3 also shows the design of the friction clutch 10 of the clutch device 1, namely by the first side 11 and the second side 12 of the friction clutch 10, wherein the first side 11 is realized by the first shaft 20 and the friction means carrier 30, and the second side 12 is realized by the second shaft 80.

4 zeigt das Lamellenpaket 40 der Reibkupplung der Kupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht. Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, umfasst das Lamellenpaket 40 mehrere in axialer Richtung alternierend gestapelte Belagbleche 43 und Reibbleche 41. Dabei weisen die Belagbleche 43 eine Außenverzahnung 44 und die Reibbleche 41 eine Innenverzahnung 42 auf. Ein Belagblech 43 umfasst dabei ein Trägerblech 46 sowie auf dem Trägerblech 46 aufgeklebte Reibbeläge 45, wie es insbesondere in 6 dargestellt ist. 4 shows the disk pack 40 of the friction clutch of the clutch device in a perspective view. As can be seen in particular from 5 As can be seen, the disk pack 40 comprises a plurality of lining plates 43 and friction plates 41 stacked alternately in the axial direction. The lining plates 43 have an external toothing 44 and the friction plates 41 have an internal toothing 42. A lining plate 43 comprises a carrier plate 46 and friction linings 45 glued to the carrier plate 46, as is particularly shown in 6 is shown.

7 zeigt die Kupplungseinrichtung 1 in einer geschnittenen Explosionsdarstellung. Es ist hierbei erkennbar, dass die erste Welle 20 eine erste Außenverzahnung 22 aufweist, welche zusammen mit einer Innenverzahnung 62 der Schaltmuffe 60 eine drehfeste aber in axialer Richtung verschiebbare Koppelung zwischen der ersten Welle 20 und der Schaltmuffe 60 herstellt. Weiterhin hat die erste Welle 20 eine zweite Außenverzahnung 23, welche zusammen mit einer Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30 eine in axialer Richtung verschiebbare und in Drehrichtung begrenzt verdrehbare Koppelung zwischen der ersten Welle 20 und dem Reibmittel-Träger 30 herstellt. 7 shows the clutch device 1 in a sectional exploded view. It can be seen here that the first shaft 20 has a first external toothing 22, which, together with an internal toothing 62 of the shift sleeve 60, establishes a rotationally fixed but axially displaceable coupling between the first shaft 20 and the shift sleeve 60. Furthermore, the first shaft 20 has a second external toothing 23, which, together with an internal toothing 31 of the friction means carrier 30, establishes a coupling between the first shaft 20 and the friction means carrier 30 that is displaceable in the axial direction and rotatable to a limited extent in the direction of rotation.

Die begrenzte Verdrehbarkeit wird dadurch erreicht, indem die Zahnlückenbreiten 25 der zweiten Außenverzahnung 22 der ersten Welle 20 deutlich größer als die Zahnbreiten 24der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30 ausgeführt sind. Der Reibmittel-Träger 30 hat weiterhin eine Außenverzahnung 34, welche zusammen mit der Innenverzahnung 42 der Reibbleche 41 eine drehfeste aber in axialer Richtung verschiebbare Koppelung zwischen dem Reibmittel-Träger 30 und den einzelnen Reibblechen 41 herstellt.The limited rotatability is achieved by the tooth gap widths 25 of the second external toothing 22 of the first shaft 20 being significantly larger than the tooth widths 24 of the internal toothing 31 of the friction means carrier 30. The friction means carrier 30 further has an external toothing 34, which together with the internal toothing 42 of the friction plates 41 forms a rotationally fixed but axially displaceable coupling between the friction means carrier 30 and the individual friction plates 41.

Die Außenverzahnung 44 der Belagbleche 43 bildet zusammen mit der Innenverzahnung 81 der zweiten Welle 80 eine drehfeste jedoch in axialer Richtung verschiebbare Koppelung aus.The external toothing 44 of the lining plates 43 together with the internal toothing 81 of the second shaft 80 forms a coupling which is fixed in rotation but displaceable in the axial direction.

Die Innenverzahnung 81 der zweiten Welle 80 dient gleichzeitig als Schaltverzahnung an der zweiten Welle 80 und ist somit als eine gemeinsame Verzahnung ausgeführt. The internal toothing 81 of the second shaft 80 simultaneously serves as switching toothing on the second shaft 80 and is thus designed as a common toothing.

Die Schaltmuffe 60 umfasst weiterhin eine erste Sperrverzahnung 63, die zusammen mit der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30 eine axiale Sperrwirkung realisieren kann. Die erste Sperrverzahnung 63 der Schaltmuffe 60 hat dabei breitere Zähne als die zweite Außenverzahnung 23 der ersten Welle 20, so dass die Zahnlücken der ersten Sperrverzahnung 63 kleiner sind als die Zahnlücken der zweiten Außenverzahnung 23 der ersten Welle 20. Vorzugsweise sind die Zahnlücken der ersten Sperrverzahnung 63 leicht breiter als die Zahnbreite der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30.The shift sleeve 60 further comprises a first locking toothing 63, which, together with the internal toothing 31 of the friction medium carrier 30, can realize an axial locking effect. The first locking toothing 63 of the shift sleeve 60 has wider teeth than the second external toothing 23 of the first shaft 20, so that the tooth gaps of the first locking toothing 63 are smaller than the tooth gaps of the second external toothing 23 of the first shaft 20. Preferably, the tooth gaps of the first locking toothing 63 are slightly wider than the tooth width of the internal toothing 31 of the friction medium carrier 30.

In geöffneter axialer Verschiebeposition der Schaltmuffe 60 sind die erste Sperrverzahnung 63 und die Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30 in axialer Richtung beabstandet und somit nicht im Eingriff miteinander. Bei einer Verschiebung der Schaltmuffe 60 in Bewegungsrichtung 90 verringert sich der axiale Abstand zwischen der ersten Sperrverzahnung 63 und der Innenverzahnung 31. Aufgrund der begrenzten Verdrehbarkeit des Reibmittel-Trägers 30 zur ersten Welle 20 können abhängig vom Verdrehwinkel die Zahnlücken der ersten Sperrverzahnung 63 mit den Zähnen der „Innenverzahnung Reibblech-Träger“ fluchten oder nicht. Falls diese nicht fluchten, stoßen bei einer weiteren axialen Bewegung der Schaltmuffe 60 in der Bewegungsrichtung 90 die Zähne der ersten Sperrverzahnung 63 und die Zähne der Innenverzahnung 31 in axialer Richtung aufeinander und verhindern formschlüssig eine weitere Verschiebebewegung der Schaltmuffe 60 relativ zum Reibmittel-Träger 30. Nur in einem begrenzten Verdrehwinkelbereich fluchten die Zähne des Reibmittel-Trägers 30 mit den Nuten der ersten Sperr Verzahnungen 63 und nur in diesem Verdrehwinkelbereich ist eine weitere Verschiebebewegung der Schaltmuffe 60 relativ zum Reibmittel-Träger 30 möglich.In the open axial displacement position of the shift sleeve 60, the first locking toothing 63 and the internal toothing 31 of the friction plate carrier 30 are spaced apart in the axial direction and thus not in engagement with one another. When the shift sleeve 60 is displaced in the direction of movement 90, the axial distance between the first locking toothing 63 and the internal toothing 31 decreases. Due to the limited rotatability of the friction plate carrier 30 relative to the first shaft 20, the tooth gaps of the first locking toothing 63 may or may not be aligned with the teeth of the "friction plate carrier internal toothing," depending on the angle of rotation. If these are not aligned, the teeth of the first locking toothing 63 and the teeth of the internal toothing 31 abut one another in the axial direction upon further axial movement of the shift sleeve 60 in the direction of movement 90 and positively prevent any further displacement movement of the shift sleeve 60 relative to the friction means carrier 30. The teeth of the friction means carrier 30 are only aligned with the grooves of the first locking toothing 63 in a limited rotation angle range, and only in this rotation angle range is a further displacement movement of the shift sleeve 60 relative to the friction means carrier 30 possible.

Der begrenzte Verdrehwinkelbereich zwischen dem Reibmittel-Träger 30 und der ersten Welle 20 so ausgeführt ist, dass bei einer relativen Drehzahldifferenz zwischen erster Welle 20 und zweiter Welle 80 und einem gleichzeitigen Reibmoment im Lamellenpaket 40, der Reibmittel-Träger 30 relativ zur ersten Welle 20 und somit auch zur Schaltmuffe 60 so verdreht wird, dass die Zähne der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30 und die Nuten der ersten Sperrverzahnung 63 der Schaltmuffe 60 nicht fluchten. Erst bei einer vorzugsweisen geringen Relativdrehzahl und/ oder einer Umkehrung der Relativdrehzahl wird der Reibmittel-Träger 30 aufgrund des Reibmomentes im Lamellenpaket 40 so verdreht, dass die Zähne der „Innenverzahnung 31” und die Nuten der ersten Sperrverzahnung 63 fluchten und eine weitere relative Verschiebebewegung der Schaltmuffe 60 relativ zum Reibmittel-Träger 30 entlang der Bewegungsrichtung 91 nicht mehr gesperrt ist.The limited angle of rotation range between the friction means carrier 30 and the first shaft 20 is designed such that, with a relative speed difference between the first shaft 20 and the second shaft 80 and a simultaneous friction torque in the disk pack 40, the friction means carrier 30 is rotated relative to the first shaft 20 and thus also to the shift sleeve 60 such that the teeth of the internal toothing 31 of the friction means carrier 30 and the grooves of the first locking toothing 63 of the shift sleeve 60 are not aligned. Only at a preferably low relative speed and/or a reversal of the relative speed is the friction means carrier 30 rotated due to the friction torque in the disk pack 40 such that the teeth of the “internal toothing 31” and the grooves of the first locking toothing 63 are aligned and a further relative displacement movement of the shift sleeve 60 relative to the friction means carrier 30 along the direction of movement 91 is no longer blocked.

8 zeigt die Kupplungseinrichtung 1 in einem Schnitt mit der Schaltmuffe 60 in der offenen Verschiebeposition. Auf der linken Seite der 8 ist das Detail A für den Ausschnitt der Gesamtansicht von der rechten Seite dargestellt. Es zeigt die lösbare Kraftübertragungseinrichtung 70, umfassend eine Aussparung 74 in Form einer umlaufenden Nut oder Vertiefung im Reibmittel-Träger 30, ein in einer Bohrung gelagertes Federelement 71 und ein Druckelement 73 in Form einer Kugel. Das Druckelement 73 wird durch das Federelement 71 in die Aussparung 74 im Reibmittel-Träger 30 gedrückt. 8 shows the clutch device 1 in a section with the shift sleeve 60 in the open sliding position. On the left side of the 8 Detail A is shown for the section of the overall view from the right side. It shows the detachable force transmission device 70, comprising a recess 74 in the form of a circumferential groove or depression in the friction means carrier 30, a spring element 71 mounted in a bore, and a pressure element 73 in the form of a ball. The pressure element 73 is pressed into the recess 74 in the friction means carrier 30 by the spring element 71.

Die erste Sperrverzahnung 63 der Schaltmuffe 60 ist in axialer Richtung beabstandet von der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30, ersichtlich in der 8 als der Abstand 100 zwischen der axialen Begrenzung 64 der ersten Sperrverzahnung 61 und der axialen Begrenzung 32 der Innenverzahnung 31.The first locking toothing 63 of the shift sleeve 60 is spaced apart in the axial direction from the internal toothing 31 of the friction means carrier 30, as can be seen in the 8 as the distance 100 between the axial limit 64 of the first locking toothing 61 and the axial limit 32 of the internal toothing 31.

Bei einer axialen Verschiebung der Schaltmuffe 60 in Schließrichtung entlang der Bewegungsrichtung 91 drückt das Druckelement 73 gegen die Aussparung 74 im Reibmittel-Träger 30 und erzeugt somit eine in axialer Richtung wirkende Kraft auf den Reibmittel-Träger 30 und drückt diesen ebenfalls in Schließrichtung.Upon axial displacement of the shift sleeve 60 in the closing direction along the direction of movement 91, the pressure element 73 presses against the recess 74 in the friction means carrier 30 and thus generates a force acting in the axial direction on the friction means carrier 30 and also presses it in the closing direction.

Der Reibmittel-Träger 30 folgt somit der Verschiebebewegung der Schaltmuffe 60 und beginnt mittels der Schulter 33 am Reibmittel-Träger 30 gegen das Lamellenpaket 40 zu drücken. Mit steigender Kraft auf das Lamellenpaket 40 steigt auch das Reibmoment, welches das Lamellenpaket 40 zwischen dem Reibmittel-Träger 30 und der zweiten Welle 80 überträgt. Bei unterschiedlichen Drehzahlen zwischen der zweiten Welle 80 und dem Reibmittel-Träger 30, welcher der Drehzahl der ersten Welle 20 annähernd folgt, verursacht das Reibmoment des Lamellenpaketes 40 eine begrenzte Verdrehung des Reibmittel-Trägers 30 gegenüber der ersten Welle 20 und somit auch gegenüber der Schaltmuffe 60. Diese Verdrehbewegung stellt sicher, dass die Zähne der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30 und der Zahnnuten der ersten Sperrverzahnung 63 der Schaltmuffe 60 nicht mehr fluchten.The friction carrier 30 thus follows the sliding movement of the shift sleeve 60 and begins to press against the disk pack 40 by means of the shoulder 33 on the friction carrier 30. As the force on the disk pack 40 increases, the friction torque that the disk pack 40 transmits between the friction carrier 30 and the second shaft 80 also increases. At different speeds between the second shaft 80 and the friction carrier 30, which approximately follows the speed of the first shaft 20, the friction torque of the disk pack 40 causes a limited rotation of the friction carrier 30 relative to the first shaft 20 and thus also relative to the shift sleeve 60. This rotational movement ensures that the Teeth of the internal toothing 31 of the friction means carrier 30 and the tooth grooves of the first locking toothing 63 of the shift sleeve 60 are no longer aligned.

Bei einer weiteren Verschiebung der Schaltmuffe 60 in Richtung auf das Lamellenpaket 40 erhöht sich die Kraft gegen das Lamellenpaket 40. Sobald diese Kraft die maximale Abstützkraft in axialer Richtung der lösbaren Kraftübertragungseinrichtung 70 bzw. dessen Druckelements 73 an der Fase 75 der Aussparung 74 im Reibmittel-Träger 30 übersteigt, beginnt Druckelement 73 an der Fase 75 radial nach innen zu wandern und der Reibmittel-Träger 30 beginnt sich relativ zur Schiebemuffe 60 in axialer Richtung zu bewegen. Hierdurch verringert sich der Abstand in axialer Richtung zwischen der ersten Sperrverzahnung 63 der Schaltmuffe 60 zur Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30.Upon further displacement of the shift sleeve 60 toward the plate pack 40, the force against the plate pack 40 increases. As soon as this force exceeds the maximum axial support force of the releasable force transmission device 70 or its pressure element 73 at the chamfer 75 of the recess 74 in the friction medium carrier 30, the pressure element 73 begins to move radially inward at the chamfer 75, and the friction medium carrier 30 begins to move axially relative to the sliding sleeve 60. This reduces the axial distance between the first locking toothing 63 of the shift sleeve 60 and the internal toothing 31 of the friction medium carrier 30.

In 9 ist dieser Abstand 0, so dass die Zähne beider Verzahnungen in axialer Richtung gegeneinander stoßen. Bei einer weiteren Verschiebung der Schaltmuffe 60 in Richtung der Schließbewegung drücken die Zähne der ersten Sperrverzahnung 63 in axialer Richtung gegen die Zähne der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30, so dass auch die axiale Kraft des Reibmittel-Trägers 30 gegen das Lamellenpaket 40 steigt. Die axiale Kraft der lösbaren Kraftübertragungseinrichtung 70 spielt nur noch eine vernachlässigbare Rolle.In 9 This distance is 0, so that the teeth of both toothings abut each other in the axial direction. Upon further displacement of the shift sleeve 60 in the direction of the closing movement, the teeth of the first locking toothing 63 press axially against the teeth of the internal toothing 31 of the friction medium carrier 30, so that the axial force of the friction medium carrier 30 against the disk pack 40 also increases. The axial force of the detachable force transmission device 70 plays only a negligible role.

Aufgrund des nun mit steigender axialer Kraft zusammengedrückten Lamellenpakets 40 steigt auch das Reibmoment, welches zwischen der ersten Welle 20 über den Reibmittel-Träger 30 und das Lamellenpaket 40 zur zweiten Welle 80 übertragen wird. Dieses Reibmoment versucht, die Drehzahlen zwischen der ersten Welle 20 und der zweiten Welle 80 anzugleichen. Falls die zweiten Welle 80 z.B. mit der Kurbelwelle eines stehenden Verbrennungsmotors verbunden ist, so wird dieser bei ausreichendem Reibmoment beschleunigt und kann somit gestartet werden.Because the disk pack 40 is now compressed by increasing axial force, the frictional torque transmitted between the first shaft 20 via the friction medium carrier 30 and the disk pack 40 to the second shaft 80 also increases. This frictional torque attempts to equalize the rotational speeds between the first shaft 20 and the second shaft 80. If the second shaft 80 is connected, for example, to the crankshaft of a stationary internal combustion engine, the engine will be accelerated with sufficient frictional torque and can thus be started.

Bei einer annähernd synchronen Drehzahl zwischen der ersten Welle 20 und der zweiten Welle 80 und einer Umkehrung der Relativdrehzahl zwischen beiden Wellen, wird der Reibmittel-Träger 30 erneut relativ zur ersten Welle 20 und somit auch zur Schaltmuffe 60 verdreht, da -wie bereits erläutert - der Verdrehwinkel aufgrund des Spiels zwischen den Zähnen der Innenverzahnung 31 und der zweiten Außenverzahnung 23 der ersten Welle 20 begrenzt ist. Während dieser Verdrehbewegung kommen die Zahnnuten der ersten Sperrverzahnung 63 zum Fluchten mit den Zähnen der Innenverzahnung 31, und die abstützende Kraft zwischen den Zähnen beider Verzahnungen 63,31 bricht zusammen. Eine weitere Verschiebebewegung der Schaltmuffe 60 in Richtung der Schließbewegung wird nun nicht weiter durch den Reibmittel-Träger 30 blockiert.At an approximately synchronous speed between the first shaft 20 and the second shaft 80 and a reversal of the relative speed between the two shafts, the friction medium carrier 30 is again rotated relative to the first shaft 20 and thus also to the shift sleeve 60, since - as already explained - the angle of rotation is limited due to the play between the teeth of the internal toothing 31 and the second external toothing 23 of the first shaft 20. During this twisting movement, the tooth grooves of the first locking toothing 63 align with the teeth of the internal toothing 31, and the supporting force between the teeth of both toothings 63, 31 collapses. A further displacement movement of the shift sleeve 60 in the direction of the closing movement is now no longer blocked by the friction medium carrier 30.

Die Schaltmuffe 60 bewegt sich nun weiter entlang der Bewegungsrichtung 91, bis die Zähne der ersten Außenverzahnung 61 der Schaltmuffe 60 auf Innenverzahnung 81 der zweiten Welle 80 treffen. Aufgrund kleiner relativer Verdrehungen zwischen der ersten Welle 20 und der zweiten Welle 80 verdrehen sich die Zähne der beiden Schaltverzahnungen relativ zueinander, bis die Zahnlücken der ersten Außenverzahnung 61 auf die Zähne der Innenverzahnung 81 treffen. Nun bewegt sich die Schaltmuffe 60 bis zur Endlage für eine geschlossene Kupplung. Aufgrund des Formschlusses können nun deutlich höhere Drehmomente als über den Reibschluss übertragen werden. 10 zeigt die Situation mit der Schaltmuffe 60 in der Endlage für geschlossene Kupplung.The shift sleeve 60 now moves further along the direction of movement 91 until the teeth of the first external toothing 61 of the shift sleeve 60 meet the internal toothing 81 of the second shaft 80. Due to small relative rotations between the first shaft 20 and the second shaft 80, the teeth of the two shift teeth rotate relative to each other until the tooth gaps of the first external toothing 61 meet the teeth of the internal toothing 81. The shift sleeve 60 now moves to the end position for a closed clutch. Due to the positive engagement, significantly higher torques can now be transmitted than via frictional engagement. 10 shows the situation with the shift sleeve 60 in the end position for closed clutch.

In den 8,9 und 10 ist jeweils eine scharfe Kante 76 der Aussparung 74 im Reibmittel-Träger 30 dargestellt. Diese Kante 76 hat die Funktion, dass bei einem Öffnen der Kupplungseinrichtung 1 sichergestellt ist, dass der Reibmittel-Träger 30 zusammen mit der Schaltmuffe 60 in die Ausgangslage zurückgezogen wird. Während der Rückwärtsbewegung wandert das Druckelement 73 auf dem Grund der Zahnlücken der Innenverzahnung 31 des Reibmittel-Trägers 30, bis es die Aussparung 74 erreicht. Anschließend bewegt sich das Druckelement 73 auf der Fase 75, bis das Druckelement den Grund der Aussparung 74 erreicht hat. Jetzt stößt das Druckelement 73 gegen die scharfe Kante 76 und kann somit mit einer großen axialen Kraft dem Reibmittel-Träger 30 die axiale Bewegung der Schaltmuffe 60 aufzwingen, so dass der Reibmittel-Träger 30 der Schaltmuffe 60 in die Ausgangslage für offene Kupplung folgt. Diese Rückziehfunktion stellt sicher, dass das Lamellenpaket 40 entlastet wird und somit die Schleppmomente bei offener Kupplungseinrichtung 1 möglichst gering sind.In the 8 , 9 and 10 A sharp edge 76 of the recess 74 in the friction medium carrier 30 is shown. This edge 76 has the function of ensuring that, when the clutch device 1 is opened, the friction medium carrier 30 is retracted to its initial position together with the shift sleeve 60. During the backward movement, the pressure element 73 moves along the bottom of the tooth gaps of the internal toothing 31 of the friction medium carrier 30 until it reaches the recess 74. The pressure element 73 then moves along the chamfer 75 until the pressure element reaches the bottom of the recess 74. Now, the pressure element 73 abuts the sharp edge 76 and can thus impose the axial movement of the shift sleeve 60 on the friction element carrier 30 with a large axial force, so that the friction element carrier 30 follows the shift sleeve 60 into the initial position for the open clutch. This retraction function ensures that the disk pack 40 is relieved of load, thus keeping the drag torques as low as possible when the clutch device 1 is open.

In dem in 11 dargestellten Querschnitt der Kupplungseinrichtung 1 ist ersichtlich, dass auf dem Umfang der ersten Welle 20 mehrere lösbare Kraftübertragungseinrichtungen 70 verteilt angeordnet sind, wie zum Beispiel im hier dargestellten Beispiel fünf lösbare Kraftübertragungseinrichtungen 70, wobei diese jeweils bei der maximalen Materialdicke, nämlich einem Zahn auf der Außenseite als auch auf der Innenseite angeordnet sind.In the 11 In the cross-section of the coupling device 1 shown, it can be seen that a plurality of detachable force transmission devices 70 are arranged distributed over the circumference of the first shaft 20, such as, for example, five detachable force transmission devices 70 in the example shown here, wherein these are each arranged at the maximum material thickness, namely one tooth on the outside as well as on the inside.

In 11 des ebenfalls ersichtlich, dass die Schaltmuffe 60 zusammen mit der zweiten Welle 80 und den dazugehörigen Verzahnungen 61,81 die formschlüssig wirkende Kupplung 50 ausbilden. Die Schaltmuffe 60 bildet dabei die erste Seite 51 der formschlüssig wirkenden Kupplung 50, und die zweite Welle 80 bildet die zweite Seite 52 der formschlüssig wirkenden Kupplung 50.In 11 It is also apparent that the shift sleeve 60 together with the second shaft 80 and the associated gears 61, 81 form the positively acting clutch 50. The shift sleeve 60 forms the first side 51 of the positively acting clutch 50, and the second shaft 80 forms the second side 52 of the positive-locking coupling 50.

Mit der hier vorgeschlagenen Kupplungseinrichtung und dem dazugehörigen Verfahren zum rotatorischen Antrieb eines Aggregats ist es möglich, mit nur einem Aktor und geringem Volumen eine den jeweiligen Anforderungen angepasste Drehmoment-Übertragung zu realisieren.With the coupling device proposed here and the associated method for the rotary drive of an aggregate, it is possible to realize a torque transmission adapted to the respective requirements with only one actuator and a small volume.

Claims

Clutch device (1) for the frictional and positive transmission of a rotary movement, comprising a friction clutch (10) and a positive-locking clutch (50), wherein the two clutches (10, 50) each have a first side (11, 51) which can be or are mechanically coupled to one another, so that both first sides (11, 51) are axially displaceable when subjected to an axially acting force (90) and can thus transmit torque in a frictional or positive manner upon closure of a respective clutch (10, 50), wherein the first side (11) of the friction clutch (10) comprises a friction means carrier (30), and that the first side (51) of the positive-locking clutch (50) comprises a shift sleeve (60), characterized in that the clutch device further comprises a first shaft (20) with a first external toothing (22) and a second external toothing (23), and the A shift sleeve (60) is designed with a first external toothing (61) for realizing a positive connection with the second side (52) of the positively acting clutch (50) for the purpose of transmitting torque, and with an internal toothing (62) for realizing a positive connection with the first external toothing (22) of the first shaft (20) for the purpose of transmitting torque; and is designed with a first locking toothing (63) for transmitting axial force to the friction means carrier (30).

Coupling device according to Claim 1 , characterized in that the friction means carrier (30) has an internal toothing (31) which is designed as a second locking toothing for absorbing the axial force (90) from the first locking toothing (63) of the shift sleeve (60), and/or for realizing a positive connection with the second external toothing (23) of the first shaft (20) for the purpose of transmitting torque.

Coupling device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the clutch device further comprises a releasable force transmission device (70) with which axial force (90) can be transmitted from the shift sleeve (60) to the friction means carrier (30) by means of mechanical coupling and, from a defined maximum value of the transmitted axial force (90), the mechanical coupling produced by it can be released.

Coupling device according to Claim 3 , characterized in that the detachable force transmission device (70) in one of the two components, shift sleeve (60) and friction means carrier (30), at least one spring element (71) and a pressure element (73) which is displaceable by means of the spring force (72) exerted by the spring element (71) and guided by the respective component, and in the respective other component a recess (74) into which the pressure element (73) which is subjected to a spring force (72) by the spring element (71) can be inserted.

Coupling device according to Claim 3 or 4 , characterized in that the internal toothing (31) of the friction means carrier (30) and the second external toothing (23) of the first shaft (20) are dimensioned in tooth width (24) and tooth gap width (25) in such a way that a relative rotational movement of the friction means carrier (30) in relation to the first shaft (20) is possible.

Coupling device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the clutch device as the second side (12) of the friction clutch (10) and the positively acting clutch (50) further comprises a second shaft (80) with an internal toothing (81) for realizing a positive connection with a further friction means of the friction clutch (10) for the purpose of frictionally engaging transmission of torque, and/or for realizing a positive connection with the first external toothing (61) of the shift sleeve (60) for the purpose of positively engaging transmission of torque.

Method for the rotary drive of an aggregate, in which by means of a coupling device (1) according to at least one of the Claims 1 until 6 a torque is transmitted to the unit, wherein - an axial force (90) is directed onto the shift sleeve (60), which transmits the axial force (90) substantially onto the friction means carrier (30) via the releasable force transmission device (70), so that the latter is axially displaced and the friction clutch (10) is partially closed, - a relative rotational movement is carried out between the friction means carrier (30) and the first shaft (20) so that the internal toothing (31) of the friction means carrier (30) overlaps with the first locking toothing (63) of the shift sleeve (60) in the axial direction, - the axial force (90) is increased so that the releasable force transmission device (70) reduces its effect between the shift sleeve (60) and the friction means carrier (30) and the first locking toothing (63) of the shift sleeve (60) comes to rest in the axial direction on the internal toothing (31) of the friction means carrier (30), - the axial force (90) causes the shift sleeve (60) to be axially displaced together with the friction means carrier (30), so that the friction forces acting in the friction clutch (10) are increased and a correspondingly increased torque is transmitted, wherein the first side (11) of the friction clutch (10) has a higher speed than the second side (12) of the friction clutch (10), - a speed ratio is achieved at which the second side (12) of the friction clutch (10) has a higher speed than the first side (11) of the friction clutch (10), so that the internal toothing (31) of the friction means carrier (30) in relation to the first Locking teeth (63) of the shift sleeve (60) are brought into such an angular position that teeth of one toothing (31, 63) axially overlap with tooth gaps of the other toothing (31, 63) and due to the axial load the first locking teeth (63) of the shift sleeve (60) is pushed into the internal toothing (31) of the friction means carrier (30), and - when the first external toothing (61) of the shift sleeve (60) radially overlaps with the internal toothing (81) of the second shaft (80), a positive connection is produced between the shift sleeve (60) and the second shaft (80).

Drive train for a motor vehicle with a drive engine comprising a clutch device (1) according to one of the Claims 1 until 6 , and a vehicle transmission, wherein the clutch device (1) is mechanically connected to the drive engine and the vehicle transmission.