DE10303831A1

DE10303831A1 - Lamellenkupplung

Info

Publication number: DE10303831A1
Application number: DE10303831A
Authority: DE
Inventors: Franz-Peter Degel; Andreas Zineder
Original assignee: Individual
Current assignee: International Innovations Ltd Sydney Au
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung für Schaltungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Außenlamellenträger mit Außenlamellen und einem ersten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung und einem Innenlamellenträger mit Innenlamellen und einem zweiten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung, wobei erfindungsgemäß die Innenlamellen mittels eines nur in Achsrichtung verschiebbaren Einrückringes (6) gegen die Außenlamellen gedrückt werden und wobei der Einrückring seinerseits in Achsrichtung entlang einer schiefen Ebene (3) gleitet, welche seitlich an einem Schaltring (2) angeordnet ist, wobei dieser Schaltring (2) um seine Achse drehbar gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung bzw. Reibkraftkupplung für Schaltungen. Bekannte Lamellenkupplungen bestehen aus einem Außenlamellenträger mit Außenlamellen und einem ersten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung und einem Innenlamellenträger mit Innenlamellen und einem zweiten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung. Weiters weisen sie einen Betätigungszylinder mit einem Schaltkolben in einem Zylindergehäuse und eine Rückstellfeder auf. Der Kolben ist axial verschiebbar angebracht.
Damit das Drehmoment der Antriebswelle übertragen werden kann, müssen die Innenlamellen und die Außenlamellen in einen Reibeingriff zueinander gebracht werden. Dies erfolgt bei herkömmlichen Lamellenkupplungen dadurch, dass der Kolben unter Zuführung von Drucköl durch einen Ölkanal axial derart verschoben wird, dass der Kolben die Innenlamellen und die Außenlamellen durch seine axiale Verschiebung aneinander presst. Diese hydraulische Beaufschlagung des Kolbens wird angewandt, da sehr hohe Anpresskräfte erforderlich sind. Beim Schließen der Kupplung drückt der Kolben die Innen- und Außenlamellen derart gegeneinander, dass ein Antriebsmoment der Antriebswelle über die Kupplung auf einen Scheibensatz übertragen wird.
Lamellenkupplungen sind in Fahrzeuggetrieben derzeit aufgrund der hydraulischen Anpressung nur mit großem technischen Aufwand einsetzbar. Es sind Hydraulik-Schnittstellen mit technisch aufwendigen und teuren Elementen notwendig, wie Hydraulikpumpen, Druckregelventile, Steuerventile, Ölfilter, Ölleitungen und Ölbohrungen. Weiters ist es erforderlich, das Gesamtpaket in einer öldichten Wanne unterzubringen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lamellenkupplung zu schaffen, welche nicht mittels hydraulischer Einrichtungen, sondern auf rein elektromechanischem Weg aktiviert werden kann. Der Betrieb soll ausschließlich mit der im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Energie durchgeführt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben technischen Merkmale gelöst. Alternativlösungen und sinnvolle Weiterentwicklungen werden in den Unteransprüchen angeführt.
Um die erforderlichen Anpresskräfte zu reduzieren, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Lamellenkupplung als Konuskupplung auszubilden. So können die axialen Anpresskräfte erheblich reduziert werden. Dadurch wird es ermöglicht, die Betätigung etwa mittels eines Linearmotors und einem Schaltring durchzuführen, wie dies in Bild 1 dargestellt ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, statt des Linearmotors einen Schneckenantrieb vorzusehen, welcher seinerseits von einem Elektromotor angetrieben wird. Diese Möglichkeit wird in Bild 2 dargestellt. Eine weitere mögliche Variante, welche in Bild 3 gezeigt wird, besteht darin, die Schaltung über eine Schubstange durchzuführen, wobei die Schubstange ihrerseits sinnvoller weise über einen Induktivmagneten gesteuert wird. Es ist aber auch denkbar, die Schubstange über einen einfachst aufgebauten Hydraulik- oder Pneumatikzylinder zu steuern.
Die Erfindung wird anhand der Abbildungen im Folgenden näher erläutert.
In Bild 1 ist die Schalbetätigungsvorrichtung dargestellt mit Doppelwirkung auf zwei Lamellenkupplungen, wobei die Lamellenkupplung 7 im eingerückten und die Lamellenkupplung 8 im ausgerückten Zustand dargestellt sind. Diese doppelwirkende Schaltbetätigung der Lamellenkupplungen 7 und 8 kann natürlich auch vereinzelt, getrennt voneinander mit zwei unabhängigen Linearmotoren und jeweils einem eigenen Schaltring ausgebildet sein. Die hier dargestellte Kombination der Lamellenkupplungen 7 und 8 mit einem gemeinsamen Schaltring und nur einem Linearmotor stellt eine vorteilhafte Weiterentwicklung dar.
Ein auf einer Konsole 5 gehäusefest montierter Linearmotor 1 betätigt einen um seine Achse verdrehbar gelagerten Schaltring 2. Über eine schiefe Ebene 3, die sich seitlich auf dem Schaltring 2 befindet, wird ein auf der gehäusefest gelagerten Konsole 5 nur in Achsrichtung verschiebbarer Einrückring 6 betätigt, welcher dadurch seinerseits die Kupplungslamellen 7 aktiviert oder deaktiviert.
Wird der Schaltring 2 durch den Linearmotor um die Achse in der gezeigten Ansicht im Uhrzeigersinn gedreht, so gleitet der Einrückring 6 auf der schiefen Ebene 3 in Achsrichtung auf den Schaltring zu, die Kupplungslamellen 7 werden voneinander getrennt. Wird der Schaltring 2 vom Linearmotor 1 in der gezeigten Ansicht gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so gleitet der Einrückring 6 auf der schiefen Ebene 3 in Achsrichtung vom Schaltring weg und die Innenlamellen werden gegen die Außenlamellen der Lamellenkupplung 7 gedrückt. Nachdem die Lamellenkupplung 7 als Doppelkonus ausgebildet ist, reicht der Anpressdruck, den der Einrückring 6 auf die Innenlamellen ausübt aus, um eine reibschlüssige Verbindung zwischen Innenlamellen und Außenlamellen zu erhalten.
In der hier dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklung ist ein zweiter Schaltring 11 mit einer zur schiefen Ebene 3 spiegelbildlichen schiefen Ebene 12 vorgesehen, welcher mit dem Schaltring 2 fest verbunden ist. Da die schiefe Ebene 12 entgegengesetzt von der schiefen Ebene 3 des Schaltringes 2 ausgerichtet ist, wird die Lamellenkupplung 8 vom Einrückring 13 aktiviert, sobald die Lamellenkupplung 7 vom Einrückring 6 deaktiviert wird und umgekehrt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die schiefe Ebene 12 des Schaltringes 11 im Schaltring 2 integriert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Einrückringe 6 und 13 in Bezug auf den Schaltring 2 dergestalt angeordnet und die schiefen Ebenen 3 und 12 so dimensioniert sind, dass eine Neutralstellung erreicht wird, in der beide Lamellenkupplungen 7 und 8 deaktiviert sind.
Um den Linearmotor in der jeweiligen Endlage stromlos zu halten, rastet ein vorzugsweise induktiv betätigter Mechanismus 9 als Endlagensperre 10 in den Schaltring 2 ein. Die Endlagensperre 10 kann alternativ auch durch einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder angetrieben werden.
Bild 1a stellt eine Seitenansicht auf die Vorrichtung gemäß Bild 1 dar, wobei der Schaltring 11, die schräge Ebene 12 und der Einrückring 13 besser erkennbar sind, wie in Bild 1.
In Bild 2 ist eine zu Bild 1 analoge doppelte Lamellenkupplung mit Doppelkonus gezeigt, jedoch erfolgt hier die Drehung der schiefen Ebenen mit Hilfe eines Schneckenantriebes 14 an Stelle des Schaltringes 2 und eines Linearmotors 1. Das Schneckengetriebe kann, wie hier dargestellt durch einen kleinen Elektromotor 15 angetrieben werden. Durch die Selbsthemmung des Schneckenantriebes ist eine Endlagensperre 10 wie in Bild 1 nicht notwendig.
Es versteht sich von selbst, dass die Betätigung der Lamellenkupplungen 7 und 8 auch hier einzeln, voneinander getrennt, mit zwei unabhängigen Schneckenrädern und den zugehörigen Schaltringen ausgeführt sein kann. Diese Variante ist jedoch nicht separat dargestellt.
Eine weitere analoge doppelte Lamellenkupplung mit Doppelkonus ist in Bild 3 gezeigt. Hier erfolgt die Schaltung über eine Schubstange 16. Die Schubstange 16 kann dabei sinnvoller weise über einen Induktivmagneten 17 angesteuert werden. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dafür einen Hydraulik- oder einen Pneumatikzylinder einzusetzen.
Auch hier kann die Betätigung der Lamellenkupplungen 7 und 8 einzeln, das heißt voneinander getrennt mit zwei unabhängigen Schubstangen und ihren zugehörigen Schaltringen erfolgen.
Der größte Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt vor allem darin, dass die axiale Bewegung des Schaltringes und damit der Anpressdruck für die Lamellenkupplung auf rein elektromechanischem Wege aufgebaut wird. Weiters von Vorteil ist der Umstand, dass aufgrund der Ausbildung der Lamellenkupplung als Konuskupplung wesentlich geringere Anpressdrücke erforderlich sind, als dies bei herkömmlichen Lamellenkupplungen der Fall ist. Dieser Umstand wirkt sich insbesondere bei einer Vorrichtung mit Schaltring und Linearmotor vorteilhaft aus.
Durch den Wegfall der Notwendigkeit einer hydraulischen Betätigung der Lamellenkupplung, wird nur die im Fahrzeug vorhandene elektrische Energie benötigt. Dadurch ist eine Einbindung der Schaltung in ein Motor-Getriebemanagement problemlos möglich, ohne eine Schnittstelle zu einer Hydraulik mit allen dafür nötigen Elementen vorsehen zu müssen. Technisch aufwendige und teure Elemente, wie etwa Hydraulikpumpen, Druckregelventile, Steuerventile, Ölfilter oder Ölleitungen und Ölbohrungen entfallen gänzlich.
Neben dieser angeführte Reduktion der erforderlichen Teile wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine Verbesserung der Lebensdauer der Lamellenkupplung, eine Erhöhung der Betriebssicherheit, eine Reduktion des Gewichtes, eine Reduktion der Bauteilekosten und eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Fahrzeuges bewirkt. Darüber hinaus wird eine Optimierung der Schaltzeit erzielt.

Claims

Lamellenkupplung für Schaltungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Außenlamellenträger mit Außenlamellen und einem ersten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung und einem Innenlamellenträger mit Innenlamellen und einem zweiten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlamellen mittels eines nur in Achsrichtung verschiebbaren Einrückringes (6) gegen die Außenlamellen gedrückt werden, wobei der Einrückring seinerseits in Achsrichtung entlang einer schiefen Ebene (3) gleitet, welche seitlich an einem Schaltring (2) angeordnet ist, wobei dieser Schaltring (2) um seine Achse drehbar gelagert ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schaltring (11) mit einer zur schiefen Ebene (3) spiegelbildlichen schiefen Ebene (12) vorgesehen ist, welcher mit dem Schaltring (2) fest verbunden ist und dass ein Einrückring (13) auf der schiefen Ebene (12) gleitet.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (2) auf gegenüberliegenden Seiten spiegelbildlich ausgebildete schiefe Ebenen (3, 12) aufweist, auf welchen Einrückringe (6, 13) gleiten.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (2) durch einen auf einer Konsole (5) gehäusefest montierten Linearmotor gedreht wird.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (2) durch einen Mechanismus (9), welcher auf eine Endlagensperre (10) einwirkt, in dieser Endlage gehalten wird.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagensperre 10 induktiv, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben wird.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (2) mittels eines Schneckenantriebes (14) um seine Achse gedreht wird, wobei der Schneckenantrieb vorzugsweise durch einen Elektromotor angetrieben ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (2) mittels einer Schubstange (16) um seine Achse gedreht wird, wobei die Schubstange bevorzugt über einen Induktivmotor angetrieben ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenantrieb (14) oder die Schubstange (16) mittels eines Hydraulik- oder eines Pneumatikzylinders angetrieben sind.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenlamellenträger und der Außenlamellenträger als Doppelkonus ausgebildet sind.