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Die Erfindung betrifft einen Rampenaktor, umfassend ein ringförmiges erstes Aktorelement mit mehreren um den Umfang verteilten ersten Rampen und ein koaxial dazu angeordnetes, ringförmiges zweites Aktorelement mit mehreren um den Umfang verteilten zweiten Rampen, die den ersten Rampen gegenüber liegen, wobei zwischen den Aktorelementen Kugeln vorgesehen sind, wobei die beiden Aktorelemente gegeneinander reversibel verdrehbar sind und die Kugeln dabei je nach Drehrichtung auf die ersten und zweiten Rampen auflaufen und von den ersten und zweiten Rampen ablaufen, so dass die Aktorelemente axial relativ zueinander bewegbar sind.
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Ein solcher Rampenaktor dient als lineares Stellelement, über das eine Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung umgesetzt werden kann. Ein Anwendungsbeispiel ist die Verwendung des Rampenaktors zum Betätigen einer Kupplungseinrichtung, beispielsweise einer Kupplungseinrichtung eines Hybridmoduls, das zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet wird und über das ein Drehmoment einer Elektromaschine sowie ein Drehmoment des Verbrennungsmotors an das Getriebe gegeben werden kann. Eine solche in einem derartigen Hybridmodul verbaute Kupplungseinrichtung wird zumeist auch KO-Kupplung genannt, die über den Rampenaktor, der auch als Kugelrampenaktor bezeichnet werden kann, axial zusammengedrückt werden kann. Hierbei wird ein Federelement, zumeist eine Tellerfeder, unter Aufbau einer axialen Rückstellkraft verformt, über welche Rückstellkraft bei Entlastung des Rampenaktors die Kupplungseinrichtung auch wieder geöffnet und gleichzeitig der Rampenaktor wieder zurückgestellt werden kann.
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Der Rampenaktor selbst verfügt über ein erstes ringförmiges Aktorelement mit mehreren um den Umfang verteilten ersten Rampen sowie ein koaxial dazu angeordnetes zweites ringförmiges Aktorelement, das ebenfalls mehrere um den Umfang verteilte zweite Rampen aufweist. Die Rampenanzahl an beiden Aktorelemente ist gleich. Zwischen den Aktorelemente sind Kugeln vorgesehen, die, wenn die beiden Aktorelemente gegeneinander verdreht werden, bei Verdrehung in die eine Richtung auf die Rampen auflaufen, und bei Verdrehung in die andere Richtung von diesen wieder ablaufen. Die Verdrehung wird über einen mit einem der Aktorelemente gekoppelten Drehantrieb eingeleitet, beispielsweise über eine der Betätigung des Rampenaktors respektive der Kupplungseinrichtung dienende Elektromaschine, die über ein Abtriebselement und gegebenenfalls eine zwischengeschaltete Getriebeanordnung mit dem Aktorelement gekoppelt ist. Wird über die Elektromaschine ein Drehmoment aufgegeben, wird das Aktorelement relativ zu dem bevorzugt positionsfesten anderen Aktorelement verdreht, sodass, je nach Drehrichtung entweder die Kugeln auf die Rampen auflaufen und in eine Endposition laufen, oder aus der Endposition von den Kugeln wieder ablaufen. Laufen die Kugeln auf, führt dies zu einem axialen Versatz der Aktorelemente relativ zueinander, wobei eines der Aktorelemente nicht nur rotativen positionsfest ist, sondern auch axial positionsfest ist, während das andere rotieren kann und axial beweglich gelagert ist. Dieses axial bewegliche Aktorelement ist mit einem Druckelement wie einem Ausrücklager gekoppelt, das wiederum mit der Kupplungseinrichtung gekoppelt ist, und das mit der axialen Bewegung des Aktorelements ebenfalls axial bewegt wird, um, je nach Bewegungsrichtung, entweder die Kupplungseinrichtung axial zusammenzudrücken oder zu entlasten. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Rampenaktors ist bekannt.
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Um die Kupplung gegen das kupplungsseitige Federelement, je nach Bauform der Kupplung, zu öffnen oder zu schließen, muss über die Elektromaschine, die natürlich möglichst klein und von der Leistung gering ausgelegt sein sollte, ein entsprechendes Drehmoment aufgebracht werden, um gegen den Federmechanismus der Kupplungseinrichtung zu arbeiten und das verdrehbare Aktorelement zu verdrehen, sodass die Kugeln auf die Rampenkulisse auflaufen und das axial bewegbare Aktorelement den axialen Hub vornimmt. Dabei kann die Rotation wie bereits beschrieben über ein Getriebe über- oder untersetzt werden. Während zum Verdrehen des Aktorelements und zur Durchführung des Axialhubs die Elektromaschine und damit der Aktor kurzzeitig ein höheres Drehmoment zum Auflaufen der Kugeln auf die Rampen liefert, was zu einem schnellen verdrehen und erzeugen des Axialhubs führt, ist zum Offenhalten oder zum Geschlossenhalten der Kupplung, was zumeist über einen größeren Zeitraum erfolgt, das Drehmoment entsprechend lang anzulegen, d. h., dass über die Elektromaschine entsprechend lang eine entsprechend hohe Leistung abgerufen wird, was es erfordert, sie entsprechend auszulegen. Dies ist jedoch mit einer entsprechenden Größe der Elektromaschine, die wiederum einen entsprechenden Bauraum erfordert, wie auch höheren Kosten verbunden.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen verbesserten Rampenaktor anzugeben.
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Zur Lösung des Problems ist bei einem Rampenaktor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die ersten Rampen oder die zweiten Rampen eine über die Länge der Rampen variierende Steigung aufweisen, wobei die Steigung in der Auflaufrichtung der Kugeln abnimmt.
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Während bei bekannten Rampenaktor drin, wie beispielsweise in
DE 37 27 370 A1 beschrieben, die Rampen allesamt eine geradlinig ansteigende Lauffläche aufweisen, mithin also eine konstante Steigung von Anfang bis zum Ende zeigen, zeichnet sich der erfindungsgemäße Rampenaktor dadurch aus, dass die ersten Rampen oder die zweiten Rampen eine über die Länge der Rampen variierende Steigung aufweisen. Dabei ist der Steigungsverlauf derart gewählt, dass die Steigung in der Auflaufrichtung der Kugeln abnimmt. Laufen die Kugeln also auf, so ist die Steigung zu Beginn des Auflaufens auf die Lauffläche zunächst größer, sie nimmt jedoch zum Ende hin ab, was bedeutet, dass mit Annäherung an die Endposition der Kugeln auf den Rampen, gleichbedeutend damit mit dem Ende des Axialhubs, eine geringere Steigung gegeben ist. Dies führt dazu, dass über die Elektromaschine in dem Bereich der geringeren Steigung und damit insbesondere am Ende des Auflaufwegs, in welcher Position der maximale axiale Hub gegeben ist, und in der die Kugeln verbleiben, wenn die Kupplungseinrichtung in der entsprechenden Position dauerhaft verbleiben soll, ein geringeres Drehmoment einzuleiten ist, mithin also weniger Leistung zur Aufrechterhaltung des Schaltzustands erforderlich ist. Dies führt wiederum dazu, dass auch eine entsprechend leistungsarm ausgelegte Elektromaschine, die zwar in der Lage ist, zu Beginn des Auflaufens eine entsprechend höhere Leistung kurzzeitig zur Verfügung zu stellen, auch in der Lage ist, den Rampenaktor und damit die Kupplungseinrichtung in der final gestellten Position auch für lange Zeit zu halten, da hierfür nur eine geringere Leistung und damit verbunden ein geringeres Drehmoment erforderlich ist.
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Wenngleich entweder nur die ersten Rampen oder nur die zweiten Rampen in der Steigung variierende Profile aufweisen können, ist es zweckmäßig, wenn sowohl die ersten Rampen als auch die zweiten Rampen eine über ihre Länge variierende Steigung aufweisen. Das heißt, dass sowohl die ersten als auch die zweiten Rampen zum Ende der Auflaufstrecke abgeflacht sind und mithin beide Rampenprofile dazu beitragen, das seitens der Elektromaschine abgerufene Drehmoment respektive die abgerufene Leistung zu reduzieren.
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Dabei können die ersten und die zweiten Rampen ein identisches Profil aufweisen, d. h., dass die Steigungsvariation an den ersten wie auch an den zweiten Rampen identisch ist.
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Gemäß einer ersten Erfindungsvariante kann vorgesehen sein, dass jede erste Rampe und/oder jede zweite Rampe wenigstens einen linearen ersten Rampenabschnitt und einen an diesen anschließenden, linearen zweiten Rampenabschnitt aufweisen, die unterschiedliche Steigungen aufweisen. D. h., dass einander nachgeschaltet zwei unterschiedlich ansteigende Rampenabschnitte vorgesehen sind, wobei der erste Rampenabschnitt, auf den beim Auflaufen die Kugeln zuerst auflaufen, steiler ist, also eine größere Steigung aufweist, als der zum Ende der Auflaufstrecke hinführende zweite Rampenabschnitt. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Rampenabschnitte vorgesehen sein, die aneinander anschließen, wobei bevorzugt die Steigung von Rampenabschnitt zu Rampenabschnitt, in der Auflaufrichtung gesehen, immer weiter abnimmt.
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Sind beispielsweise zwei Rampenabschnitte vorgesehen, so kann der Winkel des ersten Rampenabschnitts zwischen 1,8°-20° und der Winkel des zweiten Rampenabschnitts zwischen 0°-10° betragen. Je nach Auslegung des Rampenaktors können also die Steigungen der beiden Rampenabschnitte in den entsprechenden Intervallen variiert werden, wobei stets der Steigungswinkel des zum Auslaufende hinführenden zweiten Rampenabschnitts kleiner als der Winkel des ersten Rampenabschnitts ist. Beträgt der Winkel des zweiten Rampenabschnitts 0°, so verläuft dieser Rampenabschnitt rechtwinklig zur Drehachse, was bedeutet, dass zum Halten der eingenommenen Position seitens der Elektromaschine idealerweise kein, aus Sicherheitsgründen jedoch nur eine sehr geringes Drehmoment aufzubringen ist.
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Gemäß einer zweiten Variante ist es denkbar, dass jede erste Rampe und/oder jede zweite Rampe ein nichtlineares Profil aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist das jeweilige Rampenprofil zumindest abschnittsweise bogenartig oder kurvenartig ausgeführt. Das Profil kann beispielsweise konvex verlaufen, sodass am Beginn der Auflauffläche eine größere Steigung gegeben ist, die dann stetig zum Ende hin abnimmt.
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Bevorzugt ist die Auslegung der Steigung der ersten Rampen und/oder der zweiten Rampen derart, dass vollständig auf die Rampen aufgelaufene Kugeln selbsttätig wieder ablaufen. Der Rampenaktor ist demzufolge nicht selbstsperrend ausgeführt, sondern erlaubt, dass, wenn seitens der Elektromaschine kein Drehmoment mehr anliegt, die gekoppelte Kupplungseinrichtung über ihren integrierten Federmechanismus wieder automatisch zurückgestellt wird, also beispielsweise wieder geöffnet wird, womit auch verbunden ist, dass der Rampenaktor wieder zurückgestellt wird, mithin also das zuvor verdrehte Aktorelement wieder zurückgedreht wird und die Kugeln wieder von den Rampen ablaufen. Diese Ausgestaltung kann nicht zuletzt aus Sicherheitsgründen zweckmäßig sein, für den Fall, dass die Elektromaschine aus welchen Gründen auch immer stromlos wird, sodass im Notfall die Kupplung selbsttätig wieder in die nicht verstellte Grundposition, also z.B. geöffnet werden kann.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Rampen zumindest am in Auflaufrichtung gesehenen Ende einen Anschlag aufweisen. Hierüber wird der Verdrehwinkel des drehbaren Aktorelements letztlich begrenzt und damit auch der axiale Hub begrenzt.
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Der Rampenaktor ist wie beschrieben mit der Elektromaschine, also einem Antriebsmittel, zu koppeln, wozu er zweckmäßigerweise ein drehbares Eingangsglied aufweist, das mit einem der Aktorelemente, insbesondere über mehrere Federelemente, gekoppelt ist. Das Eingangsglied ist beispielsweise eine Zahnscheibe, die mit einem Antriebsritzel der Elektromaschine kämmt. Das Eingangsglied ist mit dem drehbaren Aktorelement verbunden, wobei diese mechanische Verbindung zweckmäßigerweise über mehrere Federelemente, insbesondere Blattfedern, realisiert ist, die einerseits eine Mitnahme des Aktorelements in Umfangsrichtung sicherstellen, und andererseits bei einem axialen Versatz des Aktorelements relativ zum axial positionsfesten Eingangsglied eine Rückstellkraft aufbauen, die unterstützend beim Rückstellen des Rampenaktors wirkt. Anstelle der Blattfedern können auch andere Federn oder Elastomerelemente zur Verbindung des Eingangsglieds, also beispielsweise der Zahnscheibe, mit dem Aktorelement vorgesehen sein.
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Neben dem Rampenaktor selbst betrifft die Erfindung ferner ein Hybridmodul zur Anordnung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe, über das ein Drehmoment einer Elektromaschine sowie ein Drehmoment des Verbrennungsmotors auf ein Modul-Ausgangsglied, das mit dem Getriebe koppelbar ist, gebbar ist, wozu eine Kupplungseinrichtung zum Öffnen und Schließen einer das Drehmoment übertragenden Kopplung des Verbrennungsmotors mit dem Modul-Ausgangsglied sowie eine Elektromaschine zum Betätigen eines Stellelements zum Betätigen der Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, umfasst. Dieses Hybridmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement einen Rampenaktor der vorstehend beschriebenen Art umfasst.
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Weiterhin betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Verbrennungsmotor sowie ein Getriebe, zwischen die ein Hybridmodul der vorstehenden Art geschaltet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Rampenaktors,
- 2 eine Prinzipdarstellung einer ersten und zweiten Rampe mit einem Steigungsprofil mit zwei unterschiedlichen linearen Rampenabschnitten,
- 3 eine Prinzipdarstellung des Rampenaktors und einer über ihn geschalteten Kupplungseinrichtung mit dem in einer Ausgangsposition befindlichen Rampenaktor,
- 4 eine Prinzipdarstellung der beiden Rampen in dieser Position,
- 5 eine Prinzipdarstellung des Rampenaktors und der über ihn geschalteten Kupplungseinrichtung mit dem in der Endposition befindlichen Rampenaktor,
- 6 eine Prinzipdarstellung der beiden Rampen in dieser Position,
- 7 eine Prinzipdarstellung des Kraftverlaufs einer die Rückstellung der Kupplungseinrichtung erwirkenden Tellerfeder,
- 8 eine Prinzipdarstellung eines Steigungsprofils einer Rampe mit nichtlinearer Steigung,
- 9 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls in der Montagestellung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe, mit externer Elektromaschine,
- 10 eine Detailansicht der wesentlichen Komponenten des Hybridmoduls sowie des Aktors, und
- 11 eine Prinzipdarstellung der Anordnung des Aktors relativ zur Zahnradanordnung.
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1 zeigt in einer Prinzipdarstellung einen erfindungsgemäßen Rampenaktor 1. Dieser umfasst ein ringförmiges erstes Aktorelement 2, an dem um den Umfang verteilt mehrere erste Rampen 3 vorgesehen sind, sowie eine koaxial dazu angeordnetes ringförmiges zweites Aktorelement 4, an dem eine gleiche Anzahl von ihm um den Umfang verteilt angeordneten zweiten Rampen 5 vorgesehen sind. Zwischen den Aktorelemente 2, 4 sind, der Anzahl an Rampenpaaren entsprechend, Kugeln 6 aufgenommen, die, wenn die beiden Aktorelemente 2, 4 relativ zueinander verdreht werden, auf den Rampen auflaufen und bewirken, dass das ersten Aktorelement 2, das sowohl drehbar ist als auch axial bewegbar ist, relativ zum zweiten Aktorelement 4, das sowohl rotative als auch axial gesehen positionsfest ist, axial verstellt wird. Das ersten Aktorelement 2 ist mit einem Eingangsglied 7, hier einer Zahnscheibe, über mehrere Federelemente 8, insbesondere Blattefedern, verbunden, die an dem ersten Aktorelement 2 über Nietverbindungen 9 sowie an dem Eingangsglied 7 über Nietverbindungen 10 befestigt sind. Diese Federelemente 8 erlauben einerseits, dass bei Drehung des Eingangsglieds 7 das erste Aktorelement 2 ebenfalls gedreht wird, zum anderen erlauben die Federelemente 8 eine axiale Stellbewegung des ersten Aktorelements 2 relativ zum axial gesehen positionsfesten Eingangsglied bei gleichzeitigem Aufbau einer Rückstellkraft über die Federelemente 8. Das Eingangsglied 7 ist über eine Axiallager 11 an dem wie beschrieben rotativ und axial positionsfesten zweiten Aktorelement 4 gelagert. Es weist eine Außenverzahnung 12 auf, die mit der Außenverzahnung 13 eines Antriebsritzels 14, das mit einer Elektromaschine 15, also einem Elektromotor verbunden ist respektive über diesen gedreht wird, kämmt. Wird, wie durch den Pfeil P1 dargestellt, die Elektromaschine 15 betrieben, so rotiert das Antriebsritzel 14 und mit ihm das Eingangsglied 7, also die Zahnscheibe, was wiederum zu einer Verdrehung des ersten Aktorelements 2 führt. Hierbei laufen die Kugeln 6 auf die ersten und zweiten Rampen 3, 5 auf, da zwangsläufig auch die ersten Rampen 3 relativ zu den positionsfesten zweiten Rampen 5 verdreht werden, also ihre Position ändern. Mit dem Auflaufen der Kugeln 6 kommt es zwangsläufig zu einer axialen Hubbewegung des ersten Aktorelements 2, das mit einem Ausrücklager 16 gekoppelt ist. Es liegt am einen Ring 17 des Ausrücklagers 16 an, der über Kugeln 18 mit einem zweiten Ring 19 gekoppelt ist, der wiederum mit einem Druckelement, das mit der Kupplungseinnistung gekoppelt ist, gekoppelt ist, oder direkt mit der Kupplungseinrichtung. Über dieses Ausrücklager wird letztlich die lineare Stellbewegung des Rampenaktors 1 auf die Kupplungseinrichtung erwirkt.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer ersten Rampe 3 und einer zweiten Rampe 5, die von der Geometrie her identisch sind, jedoch umgekehrt zueinander angeordnet sind. Am Beispiel der zweiten Rampe 5 wird das Rampenprofil 20 näher erläutert. Dieses ist in seiner Steigung variiert. Es weist einen linearen ersten Rampenabschnitt 21 sowie einen linearen zweiten Rampenabschnitt 22 auf, die, gesehen in der Auflaufrichtung P2 der Kugel 6 aneinander anschließen, jedoch unterschiedliche Steigungen aufweisen. Die Auflauffläche des ersten Rampenabschnitts 21 läuft zur Basis 23 unter einem Winkel α1, während die Auflauffläche des zweiten Rampenabschnitts 22 zur Basis 23 und einem demgegenüber kleineren Winkel α2 verläuft. Dabei ist die Steigung des ersten Rampenabschnitts 21 größer als die des zweiten Rampenabschnitts 22 ist, an dessen Ende ein Anschlag 24 vorgesehen ist, der die Auflaufbewegung und damit den maximalen Axialhub begrenzt. Auch weisen die beiden Rampenabschnitte 21, 22 unterschiedliche Längen auf, der ersten Rampenabschnitt 21 ist mit seiner Länge x1 etwas länger als der zweiten Rampenabschnitt 22 mit seiner Länge x2. Deses in seiner Steigung variierende Profil bewirkt, dass die Kugel 6 zu Beginn der Verdrehbewegung der ersten Rampe 3 relativ zur Rampe 5, im Rahmen welcher die Rampe 3 ebenfalls in Richtung des Pfeils P2 bewegt wird, zunächst auf die beiden ersten Rampenflächen 21 aufläuft, die entsprechend steil sind, was ein entsprechend hohes Drehmoment, das seitens der Elektromaschine 15 eingeleitet wird, erfordert. Mit Erreichen der zweiten Rampenflächen 22 ändert sich die Steigung, sie wird flacher, sodass zwar einerseits der beim weiteren Auflaufen erwirkte axiale Hub abnimmt, gleichzeitig aber auch das erforderliche Drehmoment, d. h., dass der Elektromotor weniger leisten muss. Mit Anlaufen gegen die Anschläge 24 ist die Endstellung erreicht, in dieser wird sodann über die Elektromaschine 15 der Rampenaktor 1 gehalten und damit aber auch die zugeordnete Kupplungseinrichtung. Da in diesem Rampenabschnitt 22 die Steigung entsprechend niedrig ist, ist ein reduziertes Drehmoment zum permanenten Aufrechthalten des Zustands erforderlich, sodass die Elektromaschine 15 entsprechend leistungsarm ausgelegt werden kann.
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3 zeigt in einer Prinzipdarstellung den erfindungsgemäßen Rampenaktor mit einer zugeordneten Kupplungseinrichtung 25, die beispielsweise in einem Hybridmodul integriert ist. Diese Kupplungseinnistung wird oft auch als KO-Kupplung bezeichnet. Von dem Rampenaktor 1 ist das ersten Aktorelement 2 und das zweiten Aktorelement 4 gezeigt, wobei das zweiten Aktorelement 4 wie dargestellt an einem Widerlager 26 axial gesehen positionsfest abgestürzt ist und nicht drehbar ist. Zwischen beiden Aktorelement 2, 4 sind die Kugeln 6 aufgenommen, die in dieser Position, siehe 4, in der die beiden einander zugeordneten ersten und zweiten Rampen 3, 5 gezeigt sind, nicht auf oder nur ganz am Beginn der Rampen 3, 5 positioniert sind. Über das Ausrücklager 16 ist ein Kupplungselement 27 angebunden, das, anders als das Kupplungselement 28, axial verschoben werden kann, wie durch den Pfeil P3 dargestellt, während das Kupplungselement 28 ebenfalls axial positionsfest an einem Widerlager 29 abgestürzt ist. Das Kupplungselement 27 ist über eine an einem Widerlager 30 abgestürzte Tellerfeder 31 angefedert, gegen diese Tellerfeder 31 ist das Kupplungselement 27 bewegbar, wobei die Tellerfeder 31 hierüber eine Rückstellkraft aufbaut.
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Wird über die Elektromaschine 15 ein Drehmoment eingebracht und das Eingangsglied 7 verdreht, so wird das ersten Aktorelement 2 relativ zum zweiten Aktorelement 4 verdreht, die Kugeln 6 laufen auf den ersten und zweiten Rampen 5 auf, wie 6 zeigt. Hierbei kommt es zwangsläufig zu einer axialen Hubbewegung des ersten Aktorelement 2, dieses wird quasi axial vom zweiten Aktorelement 4 wegbewegt. Mit ihm wird auch das Ausrücklager 16 in Richtung des Pfeils P3 verschoben und zusammen mit diesem auch das ersten Kupplungselement 27, wobei die Tellerfeder 31 komprimiert wird. In dieser Position ist die in der Position gemäß 3 noch geschlossene Kupplungseinrichtung 25 nun geöffnet, ein über die Kupplungseinnistung 25 gekoppelter Verbrennungsmotor ist in diesem Zustand z.B. nun abgekoppelt. Um diesen Zustand aufrechtzuhalten, ist, wie bereits vorstehend beschrieben, nurmehr ein relativ niedriges Drehmoment und demzufolge relativ geringe Leistung seitens der Elektromaschine 15 aufzubringen, da die Kugeln 6 auf den zweiten Rampenabschnitten 22 aufgelaufen sind, die eine relativ flache Steigung aufweisen. Dabei ist nach wie vor noch eine geringe Steigung gegeben, die sicherstellt, dass im Falle eines Ausfalls der Elektromaschine 15, wenn diese also kein Drehmoment mehr liefert, die Tellerfeder 31 die komplette Anordnung auch wieder zurückstellen kann, verbunden mit der Rückstellkraft seitens der ebenfalls deformierten Federelemente 8, sodass die Kupplungseinrichtung 25 selbsttätig wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt, also z.B. geschlossen werden kann.
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Denkbar ist es, in die Auslegung der Steigungsprofile der Rampen 3, 5 auch die Kennlinie der Tellerfeder 31 einfließen zu lassen. 7 zeigt exemplarisch den Verlauf der Kraft F der Tellerfeder (Ordinate) längs des Wegs x (Abszisse). Im gezeigten Beispiel ist zu sehen, dass die Kraft der Tellerfeder 31 ausgehend von der Einbaulage am Punkt W1 bis zum Erreichen der Endposition, die am Punkt W2 gegeben ist und bei der die Kupplungseinrichtung 25 geöffnet ist, abnimmt, d. h., dass mit zunehmendem Öffnen der Kupplungseinrichtung 25, gleichbedeutend mit dem zunehmenden Auflaufen der Kugeln 6 auf die Rampen 3, 5, die zu überbrückende Kraft der Tellerfeder 31 abnimmt, sodass das Steigungsprofil auch diesbezüglich angepasst werden kann.
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8 zeigt ein Beispiel für den Verlauf einer ersten oder zweiten Rampe 3, 5, die eine nichtlineare Steigung aufweisen. Ersichtlich ist das Rampenprofil 20 hier nicht linear, es ist eher konkav, wobei zu Beginn der Auflauflänge ein ersten Anschlag 32, an dem die Kugel 6 anliegt, vorgesehen ist, und am Ende der Auflauflänge der bereits beschriebene zweiten Anschlag 24, gegen den die gestrichelt gezeigte Kugel 6 läuft. Hier ist also kein Steigungssprung gegeben, sondern eine sich stetig ändernde Steigung, die wiederum zum Ende der Auflauflänge hin abnimmt. Die Rampenlänge ist hier mit x1 bezeichnet, weist jedoch keine differenzierbaren Rampenabschnitte auf.
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Die 9-11 zeigen eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 33, das zwischen einen Verbrennungsmotor 34 und ein Getriebe 35 montiert wird. Am Hybridmodul 33 ist ferner eine externe Elektromaschine 36 angeordnet. Die Aufgabe des Hybridmoduls 33 ist einerseits, das von der Elektromaschine 36 gelieferte Drehmoment permanent zum Getriebe 35 durchzutreiben sowie bei Bedarf auch den Verbrennungsmotor 34 zuzuschalten, sodass auch dessen Drehmoment zum Getriebe 35 durchgetrieben wird. 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX und 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 1.
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Für den permanenten Durchtrieb des Drehmoments der Elektromaschine 36 ist in einem Gehäuse 37 des Hybridmodul 33 eine Zahnradanordnung 38 vorgesehen, umfassend ein erstes Zahnrad 39, das über ein Eingangsglied 40, beispielsweise eine Eingangswelle, mit einem Abtrieb der Elektromaschine 36 gekoppelt ist. Mit dem ersten Zahnrad 39 kämmt ein zweites Zahnrad 41, das beispielsweise unmittelbar ein Modul-Ausgangsglieds 42 darstellt, das mit einem Eingang 43 des Getriebes 35 gekoppelt ist. Über diese Zahnradanordnung 38 erfolgt der direkte Durchtrieb des Drehmoments der Elektromaschine 36.
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Um wahlweise den Verbrennungsmotor 34 zuzuschalten, ist eine Kupplungseinrichtung 25 vorgesehen, die regelmäßig auch als KO-Kupplung bezeichnet wird. Ihr zugeordnet ist ein Rampenaktor 1, also ein Kugelrampenausrücker. Wird dieser betätigt, so wird die Kupplungseinrichtung 25 geschlossen und das Drehmoment des mit der Kupplungseinrichtung 25 vorzugsweise über einen Torsionsdämpfer 44 gekoppelten Verbrennungsmotors 34 wird über die geschlossene Kupplungseinrichtung 25 ebenfalls auf das Modul-Ausgangsglied 42 gegeben und über dieses auf den Eingang 43 des Getriebes.
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Zum Betätigen des Rampenaktors 1 dient die Elektromaschine 15. Diese besteht aus einer Aktor-Elektromaschine und einem Aktor-Getriebe. Das Drehmoment der Aktor-Elektromaschine wird an das untersetzende Aktor-Getriebe übertragen. Das Aktor-Getriebe ist beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein Harmonic Drive Getriebe und weist eine Übersetzung von i = 1,2 <-> 120 auf. Wie 10 zeigt, ist ein Aktor-Ausgangsglied hier z.B. in Form eines Antriebsritzels 14 vorgesehen, das mit dem Eingangsglied 7, also der Zahnscheibe, des Rampenaktors 1 kämmt, sodass eine Rotation des Antriebsritzels 14 zu einer Rotation des Eingangsglieds 7 führt, worüber die Betätigung des Rampenaktors 1 bzw. der Axialhub erwirkt wird.
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11 zeigt das erste Zahnrad 7 sowie das zweite Zahnrad 9, die jeweils um Drehachsen D1 und D2 rotierend. Die Elektromaschine 15 ist ersichtlich radial versetzt zur Drehachse D2 angeordnet, sowie in Umfangsrichtung versetzt zur Drehachse D1. Im Ausführungsbeispiel nach 11 ist der Aktor 14 im Uhrzeigersinn versetzt zu D1 angeordnet, er kann aber auch auf der anderen Seite positioniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rampenaktor
- 2
- Aktorelement
- 3
- Rampen
- 4
- Aktorelement
- 5
- Rampen
- 6
- Kugel
- 7
- Eingangsglied
- 8
- Federelement
- 9
- Nietverbindung
- 10
- Nietverbindung
- 11
- Axiallager
- 12
- Außenverzahnung
- 13
- Außenverzahnung
- 14
- Antriebsritzel
- 15
- Elektromaschine
- 16
- Ausrücklager
- 17
- Ring
- 18
- Kugeln
- 19
- Ring
- 20
- Rampenprofil
- 21
- Rampenabschnitt
- 22
- Rampenabschnitt
- 23
- Basis
- 24
- Anschlag
- 25
- Kupplungseinrichtung
- 26
- Widerlager
- 27
- Kupplungselement
- 28
- Kupplungselement
- 29
- Widerlager
- 30
- Widerlager
- 31
- Tellerfeder
- 32
- Anschlag
- 33
- Hybridmodul
- 34
- Verbrennungsmotor
- 35
- Getriebe
- 36
- Elektromaschine
- 37
- Gehäuse
- 38
- Zahnradanordnung
- 39
- Zahnrad
- 40
- Eingangsglied
- 41
- Zahnrad
- 42
- Modul-Ausgangsglieds
- 43
- Eingang
- P1
- Pfeil
- P2
- Pfeil
- P3
- Pfeil
- α1
- Winkel
- α2
- Winkel
- x
- Weg
- x1
- Länge
- x2
- Länge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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