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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Kupplungssystem, umfassend wenigstens eine Reibungskupplungsanordnung
und zur Betätigung
der Reibungskupplungsanordnung ein Kraftausübungssystem zur Ausübung einer
Einrückkraft
oder/und Ausrückkraft
auf die Reibungskupplungsanordnung mit einer Aktuatoranordnung zur
Ausübung
von Betätigungskräften auf
das Kraftausübungssystem
und einer Referenzierungseinrichtung zur Bestimmung wenigstens einer
vorbestimmten Referenzstellung der Aktuatoranordnung oder/und wenigstens
einer Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
als Referenz für
die Kupplungsbetätigung.
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Zur Betätigung von Kupplungssystemen,
insbesondere Reibungskupplungen, bei Automatikgetrieben bzw. automatisierten
Schaltgetrieben werden in der Regel elektromechanische Aktuatoranordnungen
eingesetzt. Diese können
beispielsweise einen Elektromotor als Antrieb verwenden. Von einer
derartigen Aktuatoranordnung wird eine Betätigungskraft bereitgestellt,
die über
eine Kette von Kraftübertragungskomponenten,
beispielsweise Getriebe und Stellglieder auf die eigentliche Reibungskupplungsanordnung übertragen
werden.
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Kraftausübungssysteme der genannten
Art können
sowohl bei im Normalzustand eingerückten Reibungskupplungen (so
genannten NORMALER-WEISE-GESCHLOSSEN-Kupplungen
oder NORMAL-GESCHLOSSEN-Kupplungen) im Sinne der Bereitstellung
einer Ausrückkraft
gegen in Einrückrichtung
wirkende mechanische Rückstellkräfte eingesetzt
werden als auch bei im Normalzustand ausgerückten Reibungskupplungsanordnungen
(so genannte NORMALERWEISE-OFFEN-Kupplungen oder NORMAL-OFFEN- Kupplungen) zur Bereitstellung
einer Einrückkraft
gegen in Ausrückrichtung
wirkende mechanische Rückstellkräfte eingesetzt
werden.
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Kupplungen des NORMALERWEISE-GESCHLOSSEN-Typs
werden nur während
des Schaltvorgangs betätigt,
so dass bei einer derartigen Kupplung über den Großteil der Betriebsdauer der
Kupplung hinweg keine Betätigungskräfte auf
die Kupplung ausgeübt
werden. Bei Kupplungen des NORMALERWEISE-OFFEN-Typs hingegen muss
zum Einrücken
der Kupplung, d. h. zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs, immer die
jeweils benötigte
Anpresskraft für
die jeweilige Kupplungsanordnung aktiv durch einen Aktuator aufgebracht
werden. Dies ist weder hinsichtlich der Energiebilanz noch hinsichtlich der
Belastung der Bauteile der Kette zwischen den Reibflächen, insbesondere
der Anpressplatte der jeweiligen Kupplungsanordnung einerseits und
dem zugeordneten Aktuator andererseits vorteilhaft. Um wenigstens
bei konstant gehaltener Anpresskraft beim Betrieb des Fahrzeugs
nicht ständig
aktiv Energie aufbringen zu müssen,
sind für
Kupplungen des NORMALERWEISE-OFFEN-Typs entsprechende Halte- bzw.
Verriegelungsmechanismen vorgeschlagen worden, mittels derer die
Kupplung in einem momentanen Einrückzustand haltbar ist.
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Bei allen durch Aktuatoranordnungen
betätigten
Kupplungssystemen stellt sich immer das Problem der korrekten Erfassung
des momentanen Kupplungszustands, um entsprechend Stellbewegungen
zur Ausübung
einer benötigten
Einrückkraft oder/und
Ausrückkraft
auf. die Reibungskupplungsanordnung durchführen zu können. Grundsätzliche Voraussetzung
hierfür
ist eine genaue Erfassung der Absolutstellung der Aktuatoranordnung
bzw. wenigstens einer Kraftübertragungskomponente
des zwischen dem Antriebsorgan der Aktuatoranordnung und der Reibungskupplungsanordnung
angeordneten Kraftausübungssystems.
In der Regel werden zu dieser Erfassung unter anderem aus Kostengründen Inkrementalsensoren
als Messglieder eingesetzt. Solche Inkrementalsensoren können lediglich
Relativstellung der überwachten
Komponente (und damit des gesamten Kraftausübungssystems) bezüglich einer
so genannten Referenzstellung ausgeben. Es stellt sich also immer
das Problem der genauen und reproduzierbaren Bestimmung wenigstens
einer Referenzstellung der verwendeten Aktuatoranordnung oder/und
einer dieser zugeordneten Stellung wenigstens einer Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
als Referenz für
die Kupplungsbetätigung.
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Bei bekannten Stelleinrichtungen
für Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen,
die insbesondere für Kupplungen
des NORMALERWEISE-GESCHLOSSEN-Typs
eingesetzt werden, wird die Bestimmung einer Referenzstellung der
Aktuatoranordnung in der Regel bei vollständig eingerückter Kupplung vorgenommen.
Dies ist insbesondere deswegen vorteilhaft, weil dann keine Betätigungskraft
auf die Kupplungsanordnung durch den verwendeten Aktuator ausgeübt werden
muss. Zum Beispiel umfasst ein aus der
DE 195 25 840 C1 bekanntes
System zur Bestimmung der Referenzstellung einer Stelleinrichtung für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung
einen gefederten Anschlag, an dem ein zur Kraftübertragung von einem Elektromotor
zu einem Ausgangsglied eines Ausrückermechnismus verwendetes
Segmentzahnrad bei unbestromtem Elektromotor anliegt. Zur Bestimmung
der Referenzstellung wird dann der Elektromotor maximal mit Strom
beaufschlagt und gegen den gefederten Anschlag gefahren. Anschließend wird
der gefederte Anschlag in genau definierter Weise entspannt, bis
die Feder vollständig
entspannt ist. Die dann erreichte Position des Segmentzahnrads dient
als Referenzstellung. Bei derartigen Referenzierungssystemen ist
zur neuen Bestimmung der Referenzstellung das Überführen der Aktuatoranordnung
in eine Endstellung erforderlich. Bei NORMALERWEISE-GESCHLOSSEN-Kupplungssystemen
bietet sich hierzu diejenige Stellung an, die der vollständig eingerückten Kupplung
entspricht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Kupplungssystem der genannten Art bereitzustellen, bei dem die Bestimmung
einer vorbestimmten Referenzstellung der Aktuatoranordnung möglichst
flexibel durchführbar
ist und insbesondere bei einer beliebigen Stellung des Kraftausübungssystems
bzw. der Aktuatoranordnung durchführbar ist.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe
ist gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ein Kupplungssystem der genannten Art
vorgesehen, bei dem die Referenzierungseinrichtung eine Halteanordnung zum
Festhalten der Aktuatoranordnung oder/und wenigstens einer Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
in der vorbestimmten Referenzstellung umfasst.
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Damit ist es möglich, eine grundsätzlich beliebig
auswählbare
Stellung des Kraftausübungssystems,
ggf. der Aktuatoranordnung selbst, als Referenzstellung auszuwählen und
bei Beginn des Betriebs oder auch während des Betriebs der Kupplung reproduzierbar
und präzise
diese Referenzstellung anzufahren. Sobald die Referenzstellung eingenommen
ist, kann die weitere Steuerung der Kupplungsbetätigung bezüglich dieser Referenzstellung
erfolgen, z. B. indem die Stellung des Kraftausübungssystems in an sich bekannter
Weise durch einen Inkrementalsensor überwacht wird. In diesem Fall
ist dann die absolute Stellung des Kraftausübungssystems ermittelbar. Zum Überführen des
Kraftausübungssystems
von einer Betriebsstellung in die vorbestimmte Referenzstellung
kann jede beliebige Betätigungskraft
verwendet werden, solange diese nicht die Haltekraft der Halteanordnung übersteigt,
ohne dass genaue Kenntnis dieser Kraft erforderlich wäre. Beispielsweise
bietet es sich an, durch das Kraftausübungssystem bzw. die Reibungskupplungsanordnung
ohnehin bereitgestellte mechanische Rückstellkräfte auszunutzen oder die Referenzstellung
durch den Betrieb der Aktuatoranordnung aktiv anzufahren. Sobald
die Referenzstellung erreicht ist, wird das Kraftausübungssystem,
ggf. die Aktuatoranordnung, durch die Halteanordnung festgehalten,
so dass eine zusätzliche
Kraft aufgewendet werden muss, um die Referenzstellung wieder verlassen
zu können.
Anhand dieser zusätzlich
benötigten
Kraft zur Weiterbewegung kann das Erreichen der Referenzstellung
zuverlässig
erfasst werden. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, den
zur Weiterbewegung des Kraftaus übungssystems
benötigten
Beaufschlagungsstrom eines Elektromotors als Antrieb des Aktuators zu überwachen.
Es ist außerdem
günstig,
wenn zur Weiterbewegung des Kraftausübungssystems aus der Referenzstellung
in jeder Richtung eine zusätzliche
Kraft aufgebracht werden muss.
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Eine einfache mechanische Realisierung
der Halteanordnung kann dadurch erzielt werden, dass die Halteanordnung
einen Rastmechanismus umfasst. Beispielsweise kann ein derartiger
Rastmechanismus durch eine Kugel realisiert sein, die mittels einer
Druckfeder gegen eine Fläche
einer bewegten Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
gedrückt
wird, wobei an einer der Referenzstellung zugeordneten Stelle der
Kraftübertragungskomponente
eine Vertiefung vorgesehen ist, in der die Kugel einrasten kann.
Die Auswahl der Kraftübertragungskomponente
aus der Kette zwischen Aktuator bzw. dessen Antrieb (z. B. Elektromotor)
bis zur eigentlichen Reibungskupplungsanordnung ist nicht beschränkt und
kann je nach den konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten festgelegt werden.
Darüber hinaus
sind noch viele weitere dem Fachmann geläufige mechanische Rast/Verriegelungsanordnungen alternativ
einsetzbar, die beispielsweise auf Verriegelungsstiften, Sperrhakenanordnungen
und dergleichen beruhen. Darüber
hinaus kann vorgesehen sein, dass nicht bei jedem Überfahren
der Referenzstellung automatisch die Halteanordnung wirksam wird,
sondern dass hierfür
zusätzlich
ein entsprechender Schaltmechanismus zur Freigabe erforderlich ist.
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Neben einer mechanisch arbeitenden
Halteanordnung können,
falls gewünscht,
auch auf anderen Kräften,
beispielsweise magnetischen, elektrischen oder viskosen Kräften beruhende
Halte- bzw. Verriegelungsmechanismen eingesetzt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch
ein Kupplungssystem der eingangs genannten Art, bei dem die Referenzierungseinrichtung einen
Referenzstellungs sensor umfasst, der das Erreichen der vorbestimmten
Referenzstellung der Aktuatoranordnung oder/und wenigstens einer
Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
erfasst.
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Bei dieser Variante verbleibt das
Kraftausübungssystem,
ggf. die Aktuatoranordnung, nach Erreichen der Referenzstellung
nicht in derselben, sondern bewegt sich unter dem Einfluss der ausgeübten Kraft
weiter. Der Verlauf dieser Weiterbewegung bezüglich der Referenzstellung
kann jedoch beispielsweise durch einen entsprechend vorgesehenen
Inkrementalsensor, der in der Regel ohnehin vorhanden ist, auf relativ
einfache Weise gemessen werden.
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Hervorzuheben ist, dass bei dieser
Referenzierungseinrichtung zur Bestimmung der Referenzstellung der
Aktuatoranordnung oder/und wenigstens einer Kraftübertragungskomponente
des Kupplungssystems die Bewegung der Aktuatoranordnung oder/und
der Kraftübertragungskomponente
nicht unterbrochen werden muss. Somit kann grundsätzlich die
Referenzierung im laufenden Betrieb des Kupplungssystems störungsfrei
erfolgen.
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Es ist außerdem anzumerken, dass es
sowohl beim ersten als auch beim zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung nicht unbedingt erforderlich ist, die Halteanordnung bzw.
den Referenzstellungssensor immer exakt an derselben Stellung vorzusehen.
Vielmehr kann nach Einbau der Halteanordnung bzw. des Referenzstellungssensors
eine Kalibrierung durch entsprechende Vermessung der Einrückkraft – Einrückwegbeziehung
des Kupplungssystems in Bezug zur tatsächlichen Referenzstellung erfolgen.
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Geeignete Anordnungen zur Bereitstellung eines
Referenzstellungssensors sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise
kann hierfür
ein Magnetschalter bzw. Magnetsensor vorgesehen sein, der einfach,
robust und kostengünstig
ist. Als Alternativen kommen beispielsweise Lichtschranken systeme,
beim Überfahren
schaltbare elektrische Kontakte und dergleichen in Frage.
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Bei beiden Aspekten der vorliegenden
Erfindung liegt ein wesentlicher Vorteil darin, dass die Referenzstellung
innerhalb des betriebsgemäßen Stellwegs
der Aktuatoranordnung oder/und wenigstens einer Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
zwischen vollständig
ausgerückter Reibungskupplungsanordnung
und vollständig
eingerückter
Reibungskupplungsanordnung liegen kann. Einer Referenzierung im
laufenden Betrieb steht somit nicht das Problem entgegen, dass das Kraftausübungssystem
hierzu in eine nicht betriebsgemäße Referenzierungsstellung überführt werden muss.
Da die Lage der Referenzstellung beliebig wählbar ist, können als
Referenzstellungen beispielsweise Zustände des Kraftausübungssystems
ausgewählt
werden, die betriebsgemäß sehr häufig eingenommen
werden bzw. ohne großen
Kraftaufwand anfahrbar sind, so dass eine häufige Wiederholung der Referenzierung
bzw. Überprüfung einer
erfolgten Referenzierung quasi nebenbei möglich ist.
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Aus dem Vorangehenden folgt, dass
die Referenzierung nicht unbedingt in einer Endstellung, insbesondere
nicht unbedingt bei vollständig
ausgerückter
Kupplungsstellung erfolgen muss, wie bei den herkömlich bekannten
Referenzierungssystemen üblich.
Vielmehr kann hierfür
jede Kupplungsstellung zwischen vollständig eingerückter und vollständig ausgerückter Kupplungsstellung
ausgewählt werden.
Je nach Kupplungssystem kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn
die Referenzstellung in der Nähe
einer Stellung der Aktuatoranordnung oder/und wenigstens einer Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
liegt, die der vollständig
ausgerückten
Kupplungsstellung zugeordnet ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn das Kupplungssystem vom NORMALERWEISE-OFFEN-Typ ist, d. h.
dass die Reibungskupplungsanordnung bei fehlender Kraftausübung durch
das Kraftausübungssystem
sich in einem ausgerückten Kupplungszustand
befindet oder durch mechanische Rückstellkräfte in einen ausgerückten Kupplungszustand überführbar ist.
Bei derartigen NORMALERWEISE-OFFEN-Kupplungssystemen bietet sich
die Referenzierung in der Nähe
der ausgerückten
Kupplungssstellung vor allem deswegen an, weil dann keine große Betätigungskraft
durch den Aktuator zur Bestimmung der Referenzstellung erforderlich
ist. Beispielsweise kann bereits bei stehendem Fahrzeug, noch bevor
der Fahrzeugmotor gestartet wird, eine Bestimmung der Referenzstellung
erfolgen, ohne die Fahrzeugbatterie unnötig zu belasten. Darüber hinaus
verringert sich auch der zur Durchführung der Referenzierung benötigte Zeitaufwand,
der bei einer Referenzierung in der Nähe der vollständig eingerückten Kupplungsstellung
durch hauptsächlich
dadurch bestimmt wird, dass zunächst
der Aktuator bis zum Erreichen des eingerückten Kupplungszustands betätigt werden
muss.
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In einfacher Weise kann die Referenzierungseinrichtung
im Kraftausübungssystem
enthalten sein, so dass bei dessen Einsatz kein zusätzlicher
Bauraum benötigt
wird. Beispielsweise kann die bereits beschriebene Halteanordnung
bzw. der bereits beschriebene Referenzstellungssensor Teil einer
geeigneten Kraftübertragungskomponente
in der Kette zwischen Aktuator und Reibungskupplungsanordnung sein.
Bei besonders geeigneter Konstruktion kann die Referenzierungseinrichtung,
ggf. auch in der Aktuatoranordnung selbst, z. B. an einem Abtriebselement
eines Elektromotors, angebracht sein.
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Das Kupplungssystem kann als Doppelkupplungssystem
oder als Mehrfach-Kupplungssystem mit
wenigstens zwei Reibungskupplungsanordnungen ausgebildet sein. Solche
Kupplungssysteme werden in der Regel für so genannte Lastschalt- oder Doppelkupplungsgetriebe
verwendet, bei denen jede von mehreren Kupplungsanordnungen einer
eigenen Getriebeeingangswelle zugeordnet ist. Solche in Reibscheibenbauart
ausgeführte
Doppel- oder Mehrfachkupplungen
sind beispielsweise in der
EP
0 931 951 A1 oder der
DE 35 36 630 A1 beschrieben. Die für Doppel-
bzw. Mehrfachkupplungssysteme verwendeten Kupplungsanordnungen sind
vorzugsweise vom NORMALERWEISE-OFFEN-Typ, da dann gewährleistet
ist, dass im Fehlerfall nicht beide bzw. mehrere Kupplungsanordnungen
gleichzeitig geschlossen sind bzw. schließen und der Antriebsstrang
hierdurch verspannt wird oder sogar schwerwiegende Beschädigungen
im Antriebsstrang auftreten. Zur Referenzierung ist es bei solchen
Doppel-Kupplungssystemen bzw. Mehrfach-Kupplungssystemen günstig, wenn
immer bei der gerade nicht im Einrückzustand befindlichen Reibungskupplungsanordnung
eine Überprüfung oder
ggf. neue Bestimmung der vorbestimmten Referenzstellung durchgeführt wird.
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In verallgemeinerter Weise betrifft
die vorliegende Erfindung ein Betätigungssystem zur Ausübung einer
Stellkraft auf ein mechanisches System, umfassend
- – wenigstens
ein mechanisches System und
- – zur
Betätigung
des mechanischen Systems ein Kraftausübungssystem zur Ausübung einer
Betätigungskraft
auf das mechanische System mit
- – einer
Aktuatoranordnung zur Ausübung
von Betätigungskräften auf
das Kraftausübungssystem und
- – einer
Referenzierungseinrichtung zur Bestimmung wenigstens einer vorbestimmten
Referenzstellung der Aktuatoranordnung oder/und wenigstens einer
Kraftübertragungskomponente
des Kraftausübungssystems
als Referenz für
die Betätigung
des mechanischen Systems.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Referenzierungseinrichtung
dieses Betätigungssystems
ausgebildet ist wie vorangehend beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner ein Kraftausübungssystem
für ein
Kupplungssystem bzw. für
ein Betätigungssystem
gemäß der beschriebenen
Art, das eine Referenzierungseinrichtung umfasst, wie sie vorangehend
beschrieben wurde.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele
im Detail beschrieben. Es zeigt:
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1 schematisch
ein Beispiel einer trockenlaufenden Doppelkupplung der Reibscheibenbauart,
und zwar des NORMALERWEISE-OFFEN-Typs.
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2 zeigt
ein konkreteres Ausführungsbeispiel
für eine
Kupplung der in 1 gezeigten
Art zusammen mit zugehöriger
Aktuatorik.
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3 in
einer perspektivischen Ansicht einen Bereich der Anordnung gemäß 2, nämlich einen Aktuator mit zugehörigen Koppelelementen
zur Übertragung
von Stellkräften
auf ein Betätigungsmodul
der Doppelkupplung, mit einer schematisch angedeuteten Rasteinrichtung
zur Bestimmung der Referenzstellung der Aktuatorik.
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4 eine
Betätigungskraft-Stellweg-Kennlinie
des in 1 bis 3 gezeigten Kupplungssystems.
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5 in
einer perspektivischen Ansicht entsprechend 3 einen Bereich der Anordnung gemäß 2 mit einer alternativen
Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Referenzierungseinrichtung als
Magnetschalteranordnung.
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1 zeigt
eine Doppelkupplung 10 der Reibscheibenbauart, die eine
erste Kupplungsscheibe 12 einer ersten Kupplungsanordnung
und eine zweite Kupplungsscheibe 14 einer zweiten Kupplungsanordnung
aufweist. Die erste Kupplungsscheibe 12 steht mit einer
als Hohlwelle ausgeführten
ersten Getriebeeingangswelle 16 und die zweite Kupplungsscheibe 14 steht
mit einer sich koaxial durch die erste Getriebeeingangswelle 16 erstrecken den
zweiten Getriebeeingangswelle 18 auf an sich bekannte Art
und Weise in Momentenübertragungsverbindung. Die
mit integrierten Torsionsschwingungsdämpfern 202 und 204 ausgeführten Kupplungsscheiben
weisen beispielsweise eine Koppelnabe 20 bzw. 22 auf, die
auf die betreffende Getriebeeingangswelle aufgeschoben ist und mit
dieser über
Mitnahmeformationen drehfest gekoppelt ist.
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Die Doppelkupplung 10 weist
eine Gehäuseanordnung 24 auf,
die beispielsweise mehrere durch Schraubbolzen oder dergleichen
miteinander verbundene Gehäuseteile
umfasst. Die Gehäuseanordnung 24 ist über eine
Flexplatte 80 an der Abtriebswelle 84 der Antriebseinheit,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, angebunden.
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Ein beidseitig Reibbeläge tragender
ringförmiger
Abschnitt der ersten Kupplungsscheibe 12 ist axial zwischen
einem ein Widerlager für
die Kupplungsscheibe bildenden Druckplattenabschnitt 32 der Gehäuseanordnung
und einer in der Gehäuseanordnung
axial beweglich gehaltenen ersten Anpressplatte 34 angeordnet.
Die zweite Kupplungsscheibe 14 ist mit ihrem beidseitig
Reibbeläge
tragenden Ringbereich axial zwischen dem ein Widerlager für die Kupplungsscheibe
bildenden Druckplattenabschnitt 32 und einer in der Gehäuseanordnung
axial beweglich gehaltenen zweiten Anpressplatte 36 gehalten. Die
beiden Anpressplatten sind jeweils auf an sich bekannte Art und
Weise durch Tangentialfedern (Tangentialblattfedern) oder dergleichen
in der Gehäuseanordnung 24 gehalten
und jeweils in Öffnungs- oder Ausrückrichtung
federvorgespannt.
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Der ersten Anpressplatte 34 ist
eine erste Teller- oder Membranfeder 40 und der zweiten
Anpressplatte 36 ist eine zweite Teller- oder Membranfeder 60 zugeordnet.
Für beide
Federn 40 und 60 ist eine Schwenkabstützung an
der Gehäuseanordnung vermittels
eines jeweiligen Abstützrings 240 bzw. 242 vorgesehen.
Die Membranfedern 40 und 60 wirken in erster Linie
als Betätigungshebel,
die zum Einrücken der
jeweiligen Anpressplatte
34 bzw. 36 gegen die
jeweilige, an dem Widerlager 32 axial abstützbaren Kupplungsscheibe
mit ihren Betätigungszungen
oder Betätigungshebeln 50 bzw. 70 in
Richtung zu den Kupplungsscheiben, also in 1 nach links, zu drücken ist. Die in der Art eines
einarmigen Hebels angeordnete Membranfeder 40 wirkt dabei
direkt oder über
ein Zwischenelement auf die in enger Nachbarschaft zur Feder angeordnete
Anpressplatte 34. Die in der Art eines zweiarmigen Hebels
angeordnete Membranfeder 60 steht hingegen über ein
unter Vermittlung eines Abstützrings 243 an
ihrem Außenradius
angreifendes Kraftübertragungsglied 66 und
eine sich durch die Gehäuseanordnung
und den Druckplattenabschnitt 32 erstreckende Zugankeranordnung 68 mit
der Anpressplatte 36 in Verbindung.
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Die von den beiden Kupplungsscheiben 12 und 14 und
den zugehörigen
Komponenten 32, 34 und 36 gebildeten
beiden Kupplungsanordnungen sind über ein zur Doppelkupplung
zugehöriges
Betätigungsmodul 200 betätigbar.
Das Betätigungsmodul weist
eine am Getriebegehäuse
insbesondere gegen ein Verdrehen gesicherte Zentralhülse 220 auf,
die eine Außenhülse 222 und
eine Innenhülse 224 trägt. Die
Außenhülse 222 und
die Innenhülse 224 stehen jeweils über ein
Außengewinde
bzw. Innengewinde mit der Zentralhülse 220 in Eingriff,
derart, dass eine Verdrehung der Außenhülse oder/und der Innenhülse relativ
zur Zentralhülse
eine axiale Verlagerung der betreffenden Hülse (Außenhülse bzw. Innenhülse) induziert.
Die Außenhülse 222 ist
mit einem Einrücklager 226 versehen,
und die Innenhülse 224 ist mit
einem Einrücklager 228 versehen, über die
unter Vermittlung der Außenhülse bzw.
Innenhülse
axiale Kräfte
auf die Membranfederzungen der Membranfeder 40 bzw. 60 ausgeübt werden
können,
um die Betätigungszungen
der jeweiligen Membanfeder in Richtung zur Antriebseinheit auszulenken
und damit die erste oder/und zweite Kupplungsanordnung in Einrückrichtung
zu betätigen.
Die Einrücklager 226 und 228 können mit
Federblechen 324 und 326 ausgeführt sein,
um eine Selbstzentrierung des jeweiligen Lagers vorzusehen.
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Um der Außenhülse und der Innenhülse eine entsprechende
Drehbewegung in Einrückrichtung
zu erteilen, können
die Hülsen
beispielsweise mit radial vorstehenden Hebelarmen oder Hebelabschnitten ausgeführt sein,
auf die ein jeweils zugeordnetes Stellglied wirkt. Ein Hebelarm
der Innenhülse
ist in 1 mit 340 und
ein Hebelarm der Außenhülse ist in 1 mit 342 bezeichnet. 322 und 320 bezeichnen
einen am betreffenden Hebelarm oder Hebelabschnitt vorgesehenen
Kraftangriffspunkt, beispielsweise in der Art einer Kugelkalotte,
um eine im Wesentlichen tangential gerichtete Betätigungskraft
auf die jeweilige Hülse
ausüben
zu können.
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Um einen geschlossenen Axialkraftfluss
innerhalb der die eigentliche Doppelkupplung 10 und das
Betätigungsmodul 200 umfassenden
Baueinheit vorzusehen, steht die Zentralhülse 220 über ein
Radial- und Axiallager 230 mit der Gehäuseanordnung der Doppelkupplung
in Abstützbeziehung. 232 bezeichnet
einen hierfür
vorgesehenen Ringabschnitt eines Gehäuseteils der Gehäuseanordnung.
Das Radial- und Axiallager 230 kann durch einen nicht dargestellten
Sicherungsring zwischen dem Ringabschnitt 232 und der Zentralhülse 220 axial
festgelegt sein.
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Zu weiteren Einzelheiten der Doppelkupplungskonstruktion
gemäß 1 und des Betätigungsmoduls 200 sowie
zu vorteilhaften Ausführungsvarianten
hierzu wird auf die deutsche Patentanmeldung "Betätigungseinrichtung
für eine
Reibungskupplungseinrichtung, ggf. Doppel- oder Mehrfach-Reibungskupplungseinrichtung" der Anmelderin,
amtliches Aktenzeichen 101 49 703.2, vom 09.10.2001 bzw. Nachanmeldungen
hierzu, verwiesen.
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2 zeigt
eine etwas detaillierter dargestellte Doppelkupplung 10 der
anhand 1 erläuterten
Art samt einem zugehörigen
Betätigungsmodul 200 und über das
Modul auf die beiden Kupplungsanordnungen der Doppelkupplung wirkende Aktuatorik 400.
Ohne Beschränkung
der Allgemeinheit kann man annehmen, dass das Betätigungsmodul 200 von
der in 1 gezeigten oder ähnlicher
Art ist und eine stationäre
Stützhülse, beispiels weise Zentralhülse und
relativ zu dieser verdrehbare und axial bewegbare Betätigungshülsen, beispielsweise eine
Innenhülse
oder Außenhülse, aufweist,
wobei die Betätigungshülsen auf
geeignete Weise, beispielsweise über
ein Gewinde, mit der Stützhülse in Eingriff
stehen, um eine Drehbewegung in eine Axialbewegung umzusetzen. Betreffend
die Doppelkupplung 10 und das Betätigungsmodul 200 der 2 sind für analoge oder einander entsprechende
Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet, so dass weitere Erläuterungen
entbehrlich sind. Die Aktuatorik weist zwei elektromechanische Aktuatoren 402 und 404 insbesondere
auf Elektromotorbasis auf, die über
eine Koppelmechanik 406 bzw. 408 auf eine jeweils
zugeordnete Betätigungshülse des
Betätigungsmoduls 200 und
damit über
die Membranfeder 40 bzw. 60 auf eine jeweils zugeordnete
der beiden Kupplungsanordnungen wirken.
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Die gesamte Betätigungskette beginnend mit den
Elektromotoren der Aktuatoren 402 und 404 bis hin
zu den Anpressplatten 34 und 36 sollte ein NORMALERWEISE-OFFEN-Systemverhalten
zeigen, damit etwa im Falle von stromlosen Elektromotoren der Aktuatoren
die beiden Kupplungsanordnungen unter der Wirkung ihrer Tangentialfedern
den geöffneten bzw.
ausgerückten
Zustand einnehmen bzw. diesen halten. Eine derartige Auslegung der
gesamten Betätigungskette
ist nicht zwingend, aber im Hinblick auf die Vermeidung etwa von
Verspannungen im Antriebsstrang, ggf. sogar von Beschädigungen
im Antriebsstrang, sehr sinnvoll. Eine derartige Auslegung hat allerdings
zur Folge, dass nach herkömmlichen Ansätzen die
jeweils drehmomentübertragende Kupplungsanordnung
ständig
vermittels des jeweiligen Aktuators mit Einrückkräften beaufschlagt werden muss,
was aus energetischen Gründen
und auch im Hinblick auf die Belastbarkeit der verschiedenen Komponenten
der Betätigungskette
nicht optimal erscheint. Um hier eine Verbesserung zu erreichen,
ist ein stufenloser Verriegelungsmechanismus 430 vorgesehen,
der einen momentanen Einrückzustand oder
einen dem momentanen Einrückzustand
zugeordneten Halte-Einrückzustand
der jeweiligen Kupplungsanordnung halten kann, ohne etwa die Elektromotoren
der Kupplungsaktuatorik 400 dauerhaft bestromen zu müssen.
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Die Aktuatorik 400 weist
ein mit einem Ausgangsglied 410 bzw. 412 des jeweiligen
Aktuators 402 bzw. 404 in der Art eines Zahnradgetriebes
oder Schneckengetriebes in Eingriff stehendes Zahnradsegment 414 bzw. 416 und
einen vorzugsweise schwenkbar daran gehaltenen Stößel 417 bzw. 418 auf,
der an seinem anderen, vom Zahnradsegment 414 bzw. 416 abgelegenen
Ende auf eine jeweils zugeordnete der Betätigungshülsen des Betätigungsmoduls 200 wirkt.
Sie ist mit einem wahlweise auf eines der beiden Zahnradsegmente 414 bzw. 416 wirkenden
Verriegelungsmechanismus 430 ausgeführt, der ein elektromechanisches
Stellglied 432 und ein durch das Stellglied 432 axial
verstellbares plattenförmiges
Anpressglied 434 aufweist. Eine Verbindungsstange zwischen
dem Stellglied 432 und dem Anpressglied 434 erstreckt
sich längs
der gemeinsamen Drehachse der beiden Zahnradsegmente 414 und 416.
Eine die Zahnradsegmente 414 und 416 drehbar und
das Stellglied 432 einschließlich dem Anpressglied 434 sowie
die Aktuatoren 402 und 404 stationär haltende
Traganordnung ist in den Figuren nicht gezeigt.
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Das Anpressglied 434 ist
durch eine Feder 436 in eine Mittelstellung oder Neutralstellung
zwischen den beiden Zahnradsegmenten 414 und 416 federvorgespannt.
Mittels des Stellglieds 432 kann das Anpressglied 434 wahlweise
mit dem Zahnradsegment 414 bzw. dem Zahnradsegment 416 bzw.
einem auf dem jeweiligen Zahnradsegment vorgesehenen Reibbelag in
reibschlüssigen
Halteeingriff gebracht werden, so dass eine momentane Dreh- oder Schwenkstellung
des jeweiligen Zahnradsegments 414 bzw. 416 und
damit ein momentaner Kupplungszustand der zugeordneten Kupplungsanordnung
gehalten wird. Wird das elektromechanische Stellglied 432 stromlos,
so bewegt die Rückstellfeder 436 das Anpressglied 434 zwangsweise
in die Neutralstellung, so dass für die Verriegelungsanordnung 430 ein NORMALERWEISE-OFFEN-Systemverhalten
und damit, wenn vorgese hen, für
die gesamte Betätigungskette
zwischen den Aktuatoren 402, 404 und den Kupplungsanordnungen
insgesamt das vorteilhafte NORMALERWEISE-OFFEN-Systemverhalten realisiert
ist.
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3 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht einen Bereich einer Anordnung
gemäß 2, nämlich den Aktuator 404 mit
zugehörigen
Koppelelementen zur Übertragung
von Stellkräften
auf das Betätigungsmodul 200 der
Doppelkupplung 10. Zur Bestimmung wenigstens einer vorbestimmten
Referenzstellung der Aktuatoranordnung 400 als Referenz
für die
Kupplungsbetätigung
ist an dem mit dem Ausgangsglied 412 des Aktuators 404 in
Eingriff stehende Zahnradsegment 416 an dessen in 3 linker Seite 420 eine
kugelförmige
Vertiefung 422 ausgebildet, die der Aufnahme einer mittels
eines Druckfederelementes 424 vorgespannten Einrastkugel 426 dient.
Die Einrastkugel 426 läuft
bei Betätigung
der Aktuatorik 400 auf der Seitenfläche 420 des Zahnradsegments 416 ab
und rastet bei Erreichen der Referenzstellung in der Vertiefung 422 ein,
so dass zu einer Weiterbewegung der Aktuatorik 400 über die
Referenzstellung hinaus eine zusätzliche
Kraft aufgewendet werden muss, bzw. ohne Aufwendung einer solchen
Kraft die Aktuatorik 400 in der Referenzstellung stehenbleibt.
Es ist also gewährleistet,
dass bei jedem Überfahren
der Raststellung der Kugel 426 die Referenzstellung positionsgenau
und wiederholbar eingestellt wird und somit eine Überprüfung der
Referenzierung der Aktuatorik 400 stattfinden kann und ggf.
eine neue Referenzierung durchgeführt werden kann.
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4 zeigt
ein Betätigungskraft-Stellweg-Diagramm
für die
in 1 bis 3 gezeigte Doppelkupplung. Man erkennt,
dass die in 4 gezeigte Kraft-Weg-Kennlinie einen
für NORMALERWEISE-OFFEN-Kupplungen
typischen stark progressiven Verlauf hat mit von vollständig ausgerückter Kupplungsstellung
AK zu vollständig
eingerückter Kupplungsstellung
EK hin immer stärker
ansteigender aufzubringender Betätigungskraft.
Zwischen der vollständig
ausgerückten
Kupplungsstellung AK und der vollständig eingerückten Kupplungsstellung EK ist
in 4 innerhalb des von
der Aktuatorik
400 zur Kupplungsbetätigung zurückgelegten Stellwegs die Lage
einer Referenzstellung REF eingezeichnet, die dem in 3 gezeigten Zustand entspricht,
in dem die Kugel 426 in der Vertiefung 422 des
Segmentzahnrads 416 aufgenommen ist. Die Referenzstellung
REF ist hierbei in der Nähe
der vollständig
ausgerückten
Kupplungsstellung AK angeordnet, so dass zum Aufsuchen der Referenzstellung
REF von der Stellung AK aus ein nur sehr geringer Arbeitsaufwand
erforderlich ist. Von allen in 3 rechts
von REF liegenden mehr oder weniger eingerückten Kupplungsstellungen entsprechenden
Stellungen der Aktuatorik 400 aus kann die Referenzstellung
REF sogar ohne Arbeitsaufwand, nämlich
allein durch die Wirkung der mechanischen Rückstellkräfte erreicht werden.
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In 4 ist
sehr schematisch angedeutet, dass eine Bewegung der Aktuatorik aus
der Referenzstellung REF heraus sowohl in Richtung einer ausgekuppelten
Stellung AK als auch in Richtung einer eingekuppelten Stellung EK
nur möglich
ist, wenn zusätzlich
Arbeit aufgebracht wird, um das Druckfederelement 424 zu
spannen. Hierbei ist die Federkraft des Druckfederelements 424 bevorzugt
so groß gewählt, dass
diese aufzubringende Arbeit größer ist als
die bei einer Bewegung aus der vollständig eingekuppelten Stellung
EK in die Referenzstellung REF frei werdende Energie, so dass die
Aktuatorik 400 auf jeden Fall bei Erreichen der Referenzstellung
REF festgehalten bleibt. Auf diese Weise kann jedesmal bei Überfahren
der Vertiefung 422 durch die Kugel 426 eine erneute
Bestimmung der Referenzstellung der Aktuatorik 400 vorgenommen
werden. Eine Weiterbewegung aus der Referenzstellung heraus lässt sich
dann durch zusätzliche
Bestromung des Aktuators 404 erreichen.
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Eine weitere Ausführungsform der Referenzierungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 5 gezeigt.
Die Darstellung von 5 entspricht
derjenigen von 3 für die in 2 gezeigte Aktuatorik 400 mit
Aktuator 404, Ausgangsglied 412, Segmentzahnrad 416 und
Stößel 418.
Bei der in 5 gezeigten
Ausführungsform
ist die Referenzierungs einrichtung als Referenzstellungssensor 450 ausgebildet,
bestehend aus einem an der Seitenfläche 420 des Segmentzahnrads 416 angebrachten Dauermagneten 452 und
einem gegenüber
dem Segmentzahnrad 416 ortsfesten Magnetschalter 454.
Bei Betätigung
der Kupplung durch die Aktuatorik 400 zwischen vollkommen
ausgerückter
und vollkommen eingerückter
Kupplungsstellung bewegt sich der Magnet 452 entlang einer
Bahn, die unter dem Magnetschalter 454 vorbeiführt. Sobald
bei einer solchen Bewegung der Permanentmagnet 452 sich
unter dem Magnetschalter 454 befindet, wird im Magnetschalter 454 ein
elektrisches Signal induziert, das als Referenzsignal aufgenommen
wird. Die Bewegung der Aktuatorik 400, insbesondere des
Segmentzahnrads 416 wird durch die Erzeugung des Referenzsignals
nicht gestört,
so dass es in diesem Fall erforderlich ist, diese Weiterbewegung
in Bezug zum Referenzsignal zu erfassen. Dies kann ohne weiteres durch
einen in Verlauf der Betätigungskette
zwischen Aktuator 404 und Reibungskupplungsanordnung vorgesehenen
Inkrementalsensor geschehen. Die Bestimmung der Referenzstellung
der Aktuatorik 400 durch den Referenzstellungssensor 450 lässt sich also
sehr einfach und schnell durchführen,
ohne die betriebsgemäßen Stellbewegungen
der Aktuatorik zu beeinträchtigen.
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Auch bei dieser Ausführungsform
ist es günstig,
die Lage der Referenzstellung entsprechend 4 in der Nähe der Stellung AK der Aktuatorik 400 zu
wählen,
die der vollständig
ausgerückten
Kupplung entspricht, da dann die Referenzstellung entweder schnell
und ohne großen
Arbeitsaufwand aktiv angefahren werden kann, oder sogar lediglich
unter der Wirkung von mechanischen Rückstellkräften überfahren werden kann. Es sei
außerdem
noch angemerkt, dass die Ausführungsform
des Referenzstellungssensors 450 als Magnetschalter lediglich beispielhaft
ist und im Stand der Technik bekannte Systeme z. B. auf optischem
Wege basierende Sensoren oder rein elektrisch arbeitende Sensoren
ebenfalls Verwendung finden können.