DE19920660A1 - Kupplungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Kupplungseinrichtung, insbesondere Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, in welcher durch die Anpreßkraft eines Kraftspeichers (20) ein Kupplungszustand herstellbar ist, umfaßt einen Ausrücker (30), durch welchen eine die Anpreßkraft des Kraftspeichers (20) wenigstens teilweise aufhebende Ausrückkraft erzeugbar ist, wobei der Ausrücker (30) eine Energieumsetzanordnung (32, 50) aufweist zum Umsetzen von Drehenergie der Kupplungseinrichtung (10) in Ausrückenergie. Dabei ist vorgesehen, daß die Energieumsetzanordnung (32, 50) eine Energiespeicheranordnung (50) aufweist zum Speichern von aus der Drehung der Kupplungseinrichtung (10) entnommener Energie und zum Abgeben der gespeicherten Energie als Ausrückenergie.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung, insbesondere Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, in welcher durch die Anpreßkraft eines Kraftspeichers ein Kupplungszustand herstellbar ist, umfassend einen Ausrücker, durch welchen eine die Anpreßkraft des Kraftspeichers wenigstens teilweise kompensierende Ausrückkraft erzeugbar ist, wobei der Ausrücker eine Energieumsetzanordnung aufweist zum Umsetzen von Drehenergie der Kupplungseinrichtung in Ausrückenergie.

Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugkupplungen müssen zur Anpassung an die ständig steigenden Drehmomente moderner Motoren die in den Kupplungen erzeugen Anpreßkräfte ebenfalls erhöht werden. Daraus resultiert das Problem, daß beim Ausrücken einer Kupplung diese erhöhten Anpreßkräfte durch die vom Fahrer vorzunehmende Betätigung überwunden werden müssen. Dies führt jedoch für einen Fahrer zu Komforteinbußen. Eine mechanische Kraftübersetzung resultiert zu einem vergrößerten Pedalweg, was den Bedienungskomfort ebenfalls beeinträchtigt. Weiter ist es bekannt, durch Unterstützungsmotoren betriebene Servosysteme einzusetzen, welche gemäß der pedalmäßigen Vorgabe durch den Fahrer die Kupplung zum Ein- und Ausrücken ansteuern. Derartige Systeme sind jedoch relativ aufwendig und kostenintensiv.

Aus der EP 0 635 653 A2 ist eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes bekannt, bei welcher ein Ausrücker vorgesehen ist, der die erforderliche Ausrückenergie beziehungsweise Ausrückkraft zum Ausrücken der Kupplung aus der Rotation der Kupplung selbst entnimmt. Zu diesem Zwecke ist eine Reibungskopplungseinrichtung vorgesehen, die vermittels einer elektrorheologischen Flüssigkeit durch entsprechendes Anlegen einer Spannung und die dabei durch Änderung der Viskosität erzeugte Scherrei­ bung wahlweise einen Ausrückmechanismus an das Kupplungsgehäuse ankoppeln kann. Der Ausrückmechanismus setzt die Drehbewegung des Kupplungsgehäuses in eine Linearverschiebebewegung um, welche letztendlich zur Beaufschlagung der Membranfeder genutzt werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Kupplungseinrichtung derart weiterzubilden, daß die bei Durchführung von Ein- und Ausrückvorgängen erhaltene Energiebilanz verbessert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kupplungsein­ richtung, insbesondere Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, in welcher durch die Anpreßkraft eines Kraftspeichers ein Kupplungszustand herstellbar ist, umfassend einen Ausrücker, durch welchen eine die Anpreßkraft des Kraftspeichers wenigstens teilweise kompensierende Ausrückkraft erzeugbar ist, wobei der Ausrücker eine Energieumsetzanordnung aufweist zum Umsetzen von Drehenergie der Kupplungseinrichtung in Ausrückenergie.

Dabei ist dann weiter vorgesehen, daß die Energieumsetzanordnung eine Energiespeicheranordnung aufweist zum Speichern von aus der Drehung der Kupplungseinrichtung entnommener Energie und zum Abgeben der gespeicherten Energie als Ausrückenergie.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung liegt darin, daß durch die Möglichkeit, aus der Rotation entnommene Energie zwischenzu­ speichern, dieser Energiespeichervorgang dann vorgenommen werden kann, wenn er in energetischer Hinsicht günstig ist. Andererseits kann die zwischengespeicherte Energie dann, wenn das Betätigen der Kupplung erforderlich ist, spontan abgegeben werden, mit der Folge, daß ein Kupplungsvorgang, insbesondere ein Ausrückvorgang, sehr spontan durchgeführt werden kann.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Energiespeicheranordnung einen Feder-Speicher zum Speichern von Energie durch axiales oder/und rotatorisches Vorspannen einer Federanordnung, oder/und einen Fluiddruck­ speicher oder/und einen Gravitations-Potential-Speicher umfaßt.

Ferner ist zum Durchführen des Speichervorgangs bei der erfindungs­ gemäßen Kupplungseinrichtung vorzugsweise ferner eine Bewegungs­ umsetzanordnung vorgesehen zum Umsetzen einer Drehbewegung der Kupplungseinrichtung in eine das Speichern der Energie auslösende Bewegung einer Umsetzkomponente.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Bewegungsumsetzanordnung eine Reibungskopplungsanordnung umfaßt zur Herstellung einer Drehbewe­ gungsverbindung zwischen einer Kupplungskomponente und der Umsetz­ komponente. Dabei umfaßt vorzugsweise die Reibungskopplungsanordnung eine durch eine Krafterzeugungseinrichtung in gegenseitigen Reibkontakt bringbare Reibflächenanordnung an der Kupplungskomponente einerseits und einer mit der Umsetzkomponente im wesentlichen drehfest ver­ bundenen Zwischenkomponente andererseits.

Um in einfacher und definiert zu steuernder Art und Weise die Reibflächen­ anordnungen in gegenseitige Anlage bringen zu können, wird vorgeschla­ gen, daß die Krafterzeugungseinrichtung eine an der Kupplungskomponente oder/und der Zwischenkomponente vorgesehene Elektromagnet-Wechselwir­ kungseinrichtung umfaßt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die Krafterzeugungseinrichtung eine die Zwischenkomponente beaufschlagende, sich vorzugsweise mit der Kupplungseinrichtung im wesentlichen nicht drehende mechanische oder/und hydraulische oder/und pneumatische Schubkrafterzeugungseinrichtung umfaßt.

Eine alternative Ausgestaltungsart der Reibungskopplungsanordnung sieht vor, daß diese eine Scherfluidkopplungsanordnung, vorzugsweise mit veränderbarer Viskosität des Scherfluids, umfaßt.

Um in einfacher Weise die aus der Drehung der Kupplung entnommene Energie speichern zu können, wird ferner vorgeschlagen, daß eine Getrie­ beanordnung vorgesehen ist zum Umsetzen einer Drehbewegung der Umsetzkomponente in eine Axialbewegung der Umsetzkomponente.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Getriebeanordnung eine Gewindekonfiguration an der Umsetzkomponente einerseits und an einer sich mit der Kupplungseinrichtung im wesentlichen nicht drehenden Komponente andererseits umfaßt.

Um zum gewünschten Zeitpunkt dafür zu sorgen, daß die bereits zuvor aus der Drehung entnommene Energie zum Erzeugen der Ausrückkraft freigegeben wird, umfaßt die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung vorzugsweise ferner eine elektromagnetisch betätigbare Blockieranordnung, durch welche der Energiespeicher in einem die Energie speichernden Zustand wahlweise blockierbar ist.

Diese Blockieranordnung kann zum wahlweisen Blockieren der Umsetzkom­ ponente gegen Bewegung ausgebildet sein.

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung vorgesehen sein, daß der Kraftspeicher und die Umsetzkomponente in Kraftüber­ tragungswechselwirkung stehen. Eine derartige Ausgestaltungsform hat den Vorteil, daß die zwischen dem Kraftspeicher der Umsetzkomponente bestehende kraftmäßige Wechselwirkung nicht nur zum Beaufschlagen des Kraftspeichers bei Durchführung eines Ausrückgangs von Vorteil ist, sondern daß auch bei Durchführung eines Einrückvorgangs, bei welchem der Kraftspeicher sich zunehmend entspannt, die aus dem Kraftspeicher freigegebene Energie über die Umsetzkomponente in die Speicheranordnung geleitet werden kann.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß bei Durchführung eines Einrück­ vorgangs die Bewegungsumsetzanordnung die Umsetzkomponente zum Speichern von Energie in der Energiespeicheranordnung in Bewegung setzt. Dabei ist es dann erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn nach erfolgtem Energiespeichern die Blockieranordnung die Energiespeicheranordnung in dem energiespeichernden Zustand blockiert.

Bei Durchführung eines Ausrückvorgangs kann dann die Blockieranordnung die Energiespeicheranordnung freigeben und diese kann dann die Umsetz­ komponente zum Beaufschlagen des Kraftspeichers zur Durchführung eines Ausrückvorgangs in Bewegung versetzen.

Um das definierte Durchführen von Ein- und Ausrückvorgängen beziehungs­ weise eines Speichervorgangs erhalten zu können, umfaßt die erfindungs­ gemäße Kupplungseinrichtung vorzugsweise ferner eine Steuervorrichtung zum Ansteuern der Reibungskopplungsanordnung zur Herstellung bezie­ hungsweise zum Aufheben der Drehverbindung zwischen der Kupplungs­ komponente und der Umsetzkomponente und zum Ansteuern der Blockier­ anordnung zum Blockieren beziehungsweise zum Freigeben der Energiespei­ cheranordnung.

Eine baulich besonders einfach zu realisierende Ausgestaltungsform wird erhalten, wenn die Kupplungskomponente ein Kupplungsgehäuse oder ein damit verbundenes Element umfaßt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Energieflußdiagramm einer erfindungs­ gemäßen Kupplungseinrichtung;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungs­ einrichtung;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsart;

Fig. 4 eine weitere der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternati­ ven Ausgestaltungsart;

Fig. 5 eine weitere der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternati­ ven Ausgestaltungsart der erfindungsgemäßen Kupplungsein­ richtung;

Fig. 6 eine alternative Ausgestaltungsart einer als Scherfluidkupplung ausgebildeten Reibungskopplungseinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch das Funktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung, welche nachfolgend noch im Detail beschrieben wird. Die von einem Antriebsmotor auf die Kupplung übertragene Rotations- oder Drehenergie E_rot wird in an sich bekannter Weise über die Kupplung in ein Getriebe oder dergleichen weitergeleitet. Bei der erfindungsgemäßen Kupplung wird jedoch, wie durch einen Umsetzblock U₁ angedeutet, bei entsprechender Ansteuerung durch eine Steuervorrichtung St ein Teil der Rotationsenergie E_rot der Kupplung abgezweigt und als potentielle Energie zwischengespeichert, wie durch den Block E_zwi angedeutet. Um die potentielle Energie gespeichert zu halten, wird der Energiespeicher, wie durch den Blockierblock Bl angedeutet, in einem energiespeichernden Zustand gehalten, wobei auch dieser Blockierblock Bl durch die Steuer­ einrichtung St ansteuerbar ist. Soll die Kupplung zum Durchführen eines Ein- oder Ausrückvorgangs angesteuert werden, so wird durch entsprechende Ansteuerung der Blockierblock Bl freigeschaltet und die zwischengespei­ cherte potentielle Energie durch einen zweiten Umsetzblock U₂ in die zur Durchführung von Kupplungsvorgängen erforderliche Energie E_aus umgewan­ delt. Es ist somit bei einer derartigen Ausgestaltungsform einer Kupplung möglich, auch Kraftspeicher mit relativ großen durch diese erzeugten Anpreßkräften einzusetzen, da die zum Durchführen von Ausrückvorgängen erforderliche Energie beziehungsweise Kraft vollständig aus dem Antriebs­ system selbst, d. h. der Drehung der Kupplung, entnommen werden kann. Da diese Energie zwischengespeichert werden kann, kann zu geeigneten Zeitpunkten diese Abzweigung eines Teils der Rotationsenergie erfolgen. Weiterhin kann durch einfaches Freischalten des Blockierblocks diese Energie zur Durchführung eines Ausrückvorgangs abgegeben werden, so daß die Bedienung der Kupplung deutlich schneller erfolgen kann.

Eine erste Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung ist in Fig. 2 dargestellt.

Die Kupplung 10 umfaßt in an sich bekannter Weise eine an einem nur schematisch angedeuteten Schwungrad 12 drehfest gehaltene Druck­ plattenbaugruppe 14. Diese Druckplattenbaugruppe 14 weist ein Gehäuse 16 auf, in dem eine Anpreßplatte 18 im wesentlichen drehfest, jedoch in Richtung einer Kupplungsdrehachse A axial verlagerbar gehalten ist. Ein Kraftspeicher 20 in Form einer Membranfeder ist in einem radial mittleren Bereich desselben durch eine Mehrzahl von Distanzbolzen 22 am Gehäuse 16 schwenkbar gehalten und beaufschlagt in seinem radial äußeren Bereich die Anpreßplatte 18. Durch die Beaufschlagung preßt die Anpreßplatte 18 die Reibbeläge 24 einer allgemein mit 26 bezeichneten Kupplungsscheibe gegen das Schwungrad 12. Die Kupplungsscheibe ist im radial inneren Bereich mit einer Getriebeeingangswelle 28 drehfest gekoppelt.

Zur Durchführung von Ein- beziehungsweise Ausrückvorgängen ist durch einen allgemein mit 30 bezeichneten Ausrücker der radial innere Bereich der Membranfeder 20 axial beaufschlagbar, so daß in der Darstellung der Fig. 2 durch Verschieben dieses radial inneren Bereichs der Membranfeder 20 nach links der radial äußere Bereich die Beaufschlagung der Anpreßplatte 18 wenigstens teilweise aufhebt und somit einen ausgerückten oder schlupfen­ den Zustand der Kupplung erzeugt. Der Ausrücker 30 entnimmt, wie im folgenden detailliert beschrieben, die zum Ausrücken erforderliche Energie beziehungsweise Kraft der Drehung der Kupplung 10. Der Ausrücker 30 umfaßt eine Bewegungsumsetzanordnung 32, durch welche eine Drehbewe­ gung der Kupplung 10, insbesondere des Kupplungsgehäuses 16, in eine Ausrückbewegung der Membranfeder 20 umgesetzt werden kann. Diese Bewegungsumsetzanordnung 32 umfaßt eine Reibungskopplungsanordnung 34 mit einer am Gehäuse 14 gehaltenen Spule 36, die durch einen Schleifer 38 mit elektrischer Energie versorgt wird. Ferner umfaßt die Reibungskopp­ lungsanordnung 34 einen Reibring 38, welcher in Richtung der Drehachse A verlagerbar ist. Reibring 38 und Kupplungsgehäuse 14 weisen jeweilige Reibflächen 40 auf, so daß bei Erregen der Spule 36 der Reibring 38, welcher beispielsweise permanentmagnetisch ausgebildet sein kann oder Permanentmagnete tragen kann, in Richtung auf die Spule 36 zu gezogen wird, so daß die beiden Reibflächen 40 zur Anlage aneinander kommen und eine Drehkopplung des Reibrings 38 mit dem Gehäuse 16 geschaffen ist. Ebenso ist es möglich, daß die Spule 36 vom Kupplungsgehäuse 14 gesondert ausgebildet ist und an einer feststehenden Komponente an der anderen axialen Seite des Reibrings 38 positioniert ist. In diesem Falle wird der Reibring 38 dann durch die erzeugte Magnetkraft auf das Gehäuse 14 zu gepreßt.

Radial innen weist der Reibring 38 eine Eingriffsformation, beispielsweise Verzahnung, auf, die mit einer entsprechenden Eingriffsformation einer allgemein mit 42 bezeichneten Umsetzkomponente in Eingriff steht, so daß der Reibring 38 bezüglich dieser Bewegungsumsetzkomponente 42 zwar in Achsrichtung verlagerbar, mit dieser jedoch drehfest verbunden ist. Die ringartig aufgebaute Bewegungsumsetzkomponente 42 weist an ihrem Innenumfangsbereich eine Gewindeformation 44 auf, die mit einer entsprechenden Gewindeformation 46 einer feststehenden, also mit der Kupplung nicht rotierenden Komponente 48, in Eingriff steht. Diese. Gewindeformationen 44, 46 bilden eine Getriebeanordnung, durch welche eine Drehbewegung der Umsetzkomponente 42 zwangsweise in eine Axialverschiebung derselben in Richtung der Drehachse A umgesetzt wird.

Zwischen der Bewegungsumsetzkomponente 42 und der feststehenden Komponente 48 wirkt ein Energiespeicher 50, hier in Form einer rotatorisch vorspannbaren Feder 52. Diese Feder 52 ist in einem ihrer Endbereiche an der Komponente 48 festgehalten und ist in ihrem anderen Endbereich an der Umsetzkomponente 42 festgehalten. Beispielsweise können jeweils umgebogene Endbereiche dieser Feder 52 in Öffnungen der entsprechenden Komponenten eingeschoben sein. In Fig. 2 zeigt der obere Teil einen gespannten Zustand dieser Feder 52, während der untere Teil einen nahezu entspannten Zustand zeigt. Der gespannte Zustand wird erhalten, wenn die Spule 36 erregt wird und der Reibring 38 sich mit dem Gehäuse 16 dreht. Durch diese Drehung wird, wie bereits angesprochen, aufgrund der miteinander in Eingriff stehenden Gewindekonfigurationen 44, 46 die Umsetzkomponente 42 axial verschoben, und zwar derart, daß die Feder 52 vorgespannt wird. Dies bedeutet in der Darstellung der Fig. 2 eine axiale Verschiebung in Richtung vom Gehäuse weg.

In der Komponente 48 ist eine Mehrzahl von Blockierstiften 54 vorgesehen, die in entsprechenden Öffnungen 56 der Komponente 48 radial verschiebbar angeordnet sind und unter Vorspannung jeweiliger Federn 58 nach radial außen gedrängt sind. Dabei stützen die Federn 58 an ihrer Innenseite sich an einem Verschlußring 60 ab. Die Blockierstifte 54 weisen einen Kopf mit größerem Durchmesser auf, so daß sie gegen Herausfallen nach radial außen gesichert sind. In dem in Fig. 2 oben erkennbaren Zustand ragen die Stifte 54 aufgrund der Vorspannkraft der Federn 58 nach außen in den Bereich der Gewindekonfiguration 46, so daß in diesem Zustand durch die Blockierstifte 54 die Umsetzkomponente 42, nachdem die Feder 52 gespannt worden ist und dabei die Komponente 42 sich vom Gehäuse 16 weg bewegt hat, eine Zurückbewegung der Komponente 42 nicht zulassen. Das heißt, auch wenn die Erregung der Spule 36 nachfolgend beendet wird, bleibt die Umsetzkomponente 42 in der Stellung, in welcher die Feder 52 vorgespannt gehalten ist. Es ist somit durch das Verschieben der Umsetz­ komponente 42, induziert durch die Drehbewegung des Kupplungsgehäuses 16, ein Teil der Drehenergie des Kupplungsgehäuses 16 in potentielle Federenergie umgewandelt worden, wobei diese potentielle Energie nunmehr aufgrund der vorhandenen Blockierwirkung der Blockierstifte 54 zwischengespeichert gehalten wird. Dieser die Energie zwischenspeichernde Zustand des Energiespeichers 50 entspricht, wie in Fig. 2 oben erkennbar, dem eingerückten Zustand der Kupplung 10, in welchem die Membranfeder 20 radial innen im wesentlichen nicht beaufschlagt ist.

Soll nachfolgend die Kupplung ausgerückt werden, so werden den Blockierstiften 54 zugeordnete Spulen 62 erregt, so daß durch elek­ tromagnetische Wechselwirkung die Stifte 54 in die in Fig. 2 unten erkennbare nach radial innen verschobene Stellung gegen die Vorspann­ wirkung der Federn 58 bewegt werden und nunmehr den Energiespeicher 50 beziehungsweise die Umsetzkomponente 42 freigeben. Diese wird dann durch den Energiespeicher 50, welcher sich nunmehr wieder entspannen kann, zur Bewegung nach links in Fig. 2, also auf das Kupplungsgehäuse 16 zu, gedrängt, wobei hier aufgrund der miteinander in Eingriff stehenden Gewindeformation 44, 46 wieder eine Drehbewegung erzeugt wird. Diese axiale Verschiebung der Umsetzkomponente 42 wird über ein Ausrücklager 64 auf die Membranfeder 20 übertragen, so daß die Membranfeder durch die die Anpreßplatte derselben überkompensierende Ausrückkraft in die in Fig. 2 unten erkennbare Ausrückstellung gebracht wird, in welcher letztendlich ein Kräftegleichgewicht durch die durch die Membranfeder erzeugte Kraft und durch die durch die Feder 52 erzeugte Kraft eingestellt ist.

Soll nachfolgend die Kupplung wieder eingerückt werden, so wird durch Erregung der Spule 36 und Schließen der Reibungskopplungseinrichtung 34 die Umsetzkomponente 42 in der Darstellung der Fig. 2 nach rechts, also vom Kupplungsgehäuse 16 weg bewegt, wobei wiederum die Feder 52 gespannt wird und die Energie zur Durchführung eines nächsten Ausrück­ vorgangs zwischenspeichert. Dieser Vorgang wird durch die durch die Membranfeder 20 erzeugte und die Umsetzkomponente 42 beaufschlagende Kraft weiter unterstützt, so daß die aus der Drehung der Kupplung zu entnehmende Energie minimiert werden kann.

Eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Kupplung, insbesondere im Bereich der Bewegungsumsetzanordnung, ist in Fig. 3 gezeigt. Kom­ ponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau beziehungsweise Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltungsform ist anstelle der vor­ angehend dargestellten elektromagnetisch wirkenden Reibungskopplungsein­ richtung nunmehr eine durch mechanische, pneumatische oder hydraulische Kraftbeaufschlagung, veranschaulicht durch den Kraftpfeil F, in einen Ein­ beziehungsweise Ausrückzustand bringbare Reibungskupplung 34a vorgesehen. Diese umfaßt wiederum den Reibring 38a, welcher mit seiner Reibfläche 40a gegen eine entsprechende Reibfläche 40a des Kupplungs­ gehäuses 16a preßbar ist. Durch den Reibring 38a ist die Umsetzkom­ ponente 42a wieder zur Drehung und somit vermittels der in Eingriff stehenden Gewindeformationen 44a, 46a zur Axialbewegung antreibbar. Der Energiespeicher 50a weist hier die Form eines kompressiblen, dicht abgeschlossenen Fluidpolsters 70a auf. Dieses ist nach radial innen hin und axial durch die Komponente 48a abgestützt und ist nach radial außen hin durch einen mit der Komponente 48a fest verbundenen Abstützring 72a abgestützt. Mit der Umsetzkomponente 42a ist ein ringartig ausgebildeter Kolben 74a verbunden, welcher an einem axialen Ende die Umhüllung 76a des Fluidpolsters 70a beaufschlagen kann. Bei Axialverlagerung der Umsetzkomponente 42a vom Gehäuse 16a weg preßt der Kolben 74a gegen das Fluidpolster 70a, so daß aufgrund der Volumenverringerung der Druck in diesem Polster ansteigt. Dabei ist es von Bedeutung, daß die Umhüllung 76a zwar verformbar, nicht jedoch dehnbar ist, so daß keine Ausweichbewegung aus dem an drei Seiten umschlossenen Raum heraus auftreten kann. Der Ein- und Ausrückvorgang wird so wie vorangehend beschrieben vorgenommen. Das heißt, soll Energie zwischengespeichert werden, was letztendlich dem Übergang vom Ausrückzustand in den Einrückzustand entspricht, so wird durch Kraftbeaufschlagung der Reibring 38a gegen das Gehäuse 16a gepreßt und somit die Umsetzkomponente 42a axial vom Gehäuse 16a weggeschoben. Die Blockierstifte 54a werden dann durch die Vorspannung der Federn 58a wieder nach radial außen ver­ schoben und blockieren somit den Energiespeicher 50a gegen Abgeben der darin gespeicherten potentiellen Energie. Beim nachfolgenden Durchführen eines Ausrückvorgangs werden durch die Spulen 62a die Blockierstifte 54a nach radial innen verschoben, so daß die Membranfeder 20a in die in Fig. 3 unten erkennbare Lage gebracht wird. Ist diese Lage erreicht, kann die Erregung der Spulen 62a beendet werden, da durch die sich axial mit den Blockierstiften 54a nunmehr überlappende Umsetzkomponente 42a die Blockierstifte 54a zunächst noch daran gehindert sind, in die in Fig. 3 oben erkennbare Blockierstellung zu gelangen.

Es sei darauf hingewiesen, daß das in der Umhüllung 76a eingeschlossene Fluid entweder ein gasförmiges oder ein flüssiges oder gelartiges Fluid oder eine Kombination derartiger Fluide sein kann.

Eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Kupplung ist in Fig. 4 gezeigt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau beziehungsweise Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "b" bezeichnet. Die Ausgestaltungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltungsform im wesentlichen durch die Art der Energiespeicherung. In der in Fig. 4 dargestellten Ausgestaltungsform ist an der Umsetzkomponente 42b in einer Außenumfangsnut 80b derselben ein seil- oder kabelartiges Element aufgenommen, welches mit einem ver­ größerten, kopfartigen Ende 82b gegen Lösen von der Umsetzkomponente 42b gesichert ist. Eine Drehbewegung der Umsetzkomponente 42b, hervorgerufen durch Einrücken der Reibungskopplungseinrichtung 34b, führt zum Aufwickeln des kabelartigen Elements 84b, so daß in der in der Fig. 4 dargestellten vom Gehäuse weg verlagerten Positionierung der Umsetzkom­ ponente 42b das kabelartige Element 84b die Umsatzkomponente 42b in einem größeren Winkelbereich umschlingt, als in einem in der Fig. 4 nach links verschobenen Zustand der Umsetzkomponente 42b. Mit dem kabelartigen Element 84b ist ein Masseteil 86b, welches beispielsweise durch eine Fahrzeugbatterie gebildet sein kann, verbunden, so daß beim Drehen der Umsetzkomponente 42b zum Verlagern derselben vom Gehäuse 16b weg dieses Masseteil 86b im Gravitationspotential angehoben wird. Wird nachfolgend die Blockierwirkung der Blockierstifte 54b aufgehoben, so wird durch die Gravitationskraft die Umsetzkomponente 42b in Drehbewe­ gung versetzt, wobei gleichzeitig das kabelartige Element 84b vom Außenumfang der Umsatzkomponente 42b abgewickelt wird. Aufgrund der miteinander in Eingriff stehenden Gewindeformationen 46b, 44b wird diese Drehbewegung wieder in eine Axialbewegung umgesetzt, durch welche der Kraftspeicher 20b beaufschlagt wird.

Eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau beziehungsweise Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "c" bezeichnet.

Die Ausgestaltungsform gemäß Fig. 5 entspricht im wesentlichen der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltungsform. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß die Reibungskopplungseinrichtung 34c nunmehr wieder durch eine extern vorgesehene mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch wirkende Beaufschlagungsvorrichtung, angedeutet durch den Kraftpfeil F ein- oder ausgerückt wird. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Feder 52c, welche den Energiespeicher 50c bildet, nicht als rotatorisch vorspannbare Feder, sondern als eine durch axiale Kompression vorspannbare Feder ausgebildet ist. Zu diesem Zwecke stützt sich die Feder 52c mit ihren beiden axialen Endbereichen 90c an der Umsetzkomponente 42c einerseits und der feststehenden Komponente 48c andererseits in Achsrichtung ab. Um hier die auftretenden Reibkräfte im Bereich der Abstützung der Enden 90c zu minimieren, können diese Endbereiche beziehungsweise die gegenüberliegenden Abschnittsbereiche der Umsetzkomponente 42c beziehungsweise der feststehenden Komponente 48c mit einem reibungs­ armen Belag beschichtet sein. Grundsätzlich könnte bei einer derartaigen Ausgestaltung jedoch auch daran gedacht werden, die Endbereiche 90c der Feder 52c mit der Umsetzkomponente 42c beziehungsweise der fest­ stehenden Komponente 48c fest zu verbinden, so daß zusätzlich zu der durch axiale Kompression erzeugten Vorspannung auch eine rotatorische Vorspannung erfolgt.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Alternative für die Ausgestaltung der Reibungs­ kopplungseinrichtung. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "d" beschrieben. Die in Fig. 6 gezeigte Reibungskopplungseinrichtung ist als eine Scherfluidkupplung ausgebildet. Durch das Kupplungsgehäuse 16d und eine mit dieser verbundenen ringartigen Komponente 100d ist ein Fluidraum 102d geschaffen, in welchem ein Fluid 104d angeordnet ist. In diesen Fluidraum 102d ragt nunmehr der Reibring 38d, welcher durch eine abgedichtete Durchführung 106d nach radial innen zur Kopplung mit der Umsetzkomponente 42d hervorsteht. Das Fluid 104d kann ein Fluid sein, dessen Viskosität beeinflußbar ist. So kann es beispielsweise ein magnetorheologisches Fluid sein, das bei Erregung einer Spule 108d seine Viskosität derart ändert, daß die erzeugte Scherrei­ bung erhöht wird und somit eine Ankopplung des Reibrings 38d an das Gehäuse 16d erfolgt. Grundsätzlich ist auch der Einsatz einer elektrorheolo­ gischen Flüssigkeit denkbar, bei welcher durch Anlegen einer Potentialdiffe­ renz die Viskosität beeinflußt wird. Auch der Einsatz von durch Ultraschall­ bestrahlung in ihrer Viskosität änderbaren Flüssigkeit ist möglich, wobei dann anstelle der Spule 108d eine Ultraschallerzeugungseinrichtung vorgesehen wäre. Beispiele für derartige Fluide sind Fluide, die aneinander reibende Festkörperpartikel enthalten, wobei durch Verminderung der Ultraschallbestrahlung (geringere Intensität) im Bereich von z. B. 20 kHz bis einigen GHz, die gegenseitige Reibung verstärkt wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Wirkungscharakteristik einer derartigen Fluid- oder Scherfluidkupplung auch dadurch veränderbar ist, daß die Menge des zur Verfügung stehenden Fluids verändert wird. Das heißt, es kann das im Fluidraum 102d vorhandene Fluid in einen Speicher abgegeben werden oder vom Speicher zugeführt werden, um zwischen einem eingerückten und einem ausgerückten Zustand dieser Kupplung zu wechseln.

Vorangehend sind Ausgestaltungsformen beschrieben worden, welche zeigen, wie bei einer Reibungskupplung die zum Ausrücken derselben erforderliche Energie zumindest teilweise der Drehung der Kupplung entnommen werden kann, in einem Zwischenspeicher als potentielle Energie zwischengespeichert werden kann und bei Bedarf dann freigegeben werden kann, um der vom Kraftspeicher erzeugten Kraft entgegenzuwirken. Eine derartige Kupplung kann ohne dem Erfordernis, ein relativ aufwendiges Servosystem vorzusehen, in vorteilhafter Weise dann Anwendung finden, wenn aufgrund der zu übertragenen Drehmomente ein relativ stark wirkender Kraftspeicher eingesetzt wird.

Claims (18)

1. Kupplungseinrichtung, insbesondere Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, in welcher durch die Anpreßkraft eines Kraftspeichers (20) ein Kupplungszustand herstellbar ist, umfassend einen Ausrücker (30), durch welchen eine die Anpreßkraft des Kraftspeichers (20) wenigstens teilweise kompensierende Ausrückkraft erzeugbar ist, wobei der Ausrücker (30) eine Energieumsetzanordnung (32, 50) aufweist zum Umsetzen von Drehenergie der Kupplungseinrichtung (10) in Ausrückenergie,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieumsetzanordnung (32, 50) eine Energiespeicheranord­ nung (50) aufweist zum Speichern von aus der Drehung der Kupp­ lungseinrichtung (10) entnommener Energie und zum Abgeben der gespeicherten Energie als Ausrückenergie.

2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicheranordnung (50) umfaßt:

• - einen Feder-Speicher (52; 52c) zum Speichern von Energie durch axiales oder/und rotatorisches Vorspannen einer Federanordnung (52; 52c), oder/und
• - einen Fluiddruckspeicher (70a) oder/und
• - einen Gravitations-Potential-Speicher (86b).

3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Bewegungsumsetzanordnung (32) zum Umsetzen einer Drehbe­ wegung der Kupplungseinrichtung (10) in eine das Speichern der Energie auslösende Bewegung einer Umsetzkomponente (42).

4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsumsetzanordnung (32) eine Reibungskopplungs­ anordnung (34) umfaßt zur Herstellung einer Drehbewegungsver­ bindung zwischen einer Kupplungskomponente (16) und der Umsetzkomponente (42).

5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskopplungsanordnung (34) eine durch eine Kraft­ erzeugungseinrichtung in gegenseitigen Reibkontakt bringbare Reibflächenanordnung (40) an der Kupplungskomponente (16) einerseits und einer mit der Umsetzkomponente (42) im wesentlichen drehfest verbundenen Zwischenkomponente (38) andererseits umfaßt.

6. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafterzeugungseinrichtung (36) eine an der Kupplungskom­ ponente (16) oder/und der Zwischenkomponente (38) vorgesehene Elektromagnet-Wechselwirkungseinrichtung (36) umfaßt.

7. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafterzeugungseinrichtung (F) eine die Zwischenkomponente (38a; 38b; 38c) beaufschlagende, sich vorzugsweise mit der Kupplungseinrichtung (10a; 10b; 10c) im wesentlichen nicht drehende mechanische oder/und hydraulische oder/und pneumatische Schubkrafterzeugungseinrichtung umfaßt.

8. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskopplungsanordnung (34d) eine Scherfluidkopp­ lungsanordnung, vorzugsweise mit veränderbarer Viskosität des Scherfluids (104d), umfaßt.

9. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, ferner umfassend eine Getriebeanordnung (44, 46) zum Umsetzen einer Drehbewegung der Umsetzkomponente (42) in eine Axialbewegung der Umsetzkomponente (42).

10. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeanordnung (44, 46) eine Gewindekonfiguration (44, 46) an der Umsetzkomponente (42) einerseits und an einer sich mit der Kupplungseinrichtung (10) im wesentlichen nicht drehenden Komponente (48) andererseits umfaßt.

11. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch eine vorzugsweise elektromagnetisch betätigbare Blockieranordnung (54, 62), durch welche der Energiespeicher (50) in einem die Energie speichernden Zustand wahlweise blockierbar ist.

12. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockieranordnung (54, 62) zum wahlweisen Blockieren der Umsetzkomponente (42) gegen Bewegung ausgebildet ist.

13. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (20) und die Umsetzkom­ ponente (42) in Kraftübertragungswechselwirkung stehen.

14. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Durchführung eines Einrückvorgangs die Bewegungsumsetzanordnung (32) die Umsetzkomponente (42) zum Speichern von Energie in der Energiespeicheranordnung (50) in Bewegung setzt.

15. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 14 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgtem Energiespeichern die Blockier­ anordnung (54, 62) die Energiespeicheranordnung (50) in dem energiespeichernden Zustand blockiert.

16. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 11 oder einem der Ansprüche 12 bis 15, sofern auf Anspruch 11 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Durchführung eines Ausrückvorgangs die Blockieranordnung (54, 62) die Energiespeicheranordnung (50) freigibt und diese die Umsetzkomponente (42) zum Beaufschlagen des Kraftspeichers (20) zur Durchführung eines Ausrückvorgangs in Bewegung versetzt.

17. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4 und Anspruch 11 oder einem der Ansprüche 12 bis 16, sofern auf Anspruch 11 rückbezogen, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (St) zum Ansteuern der Reibungskopplungsanordnung (34) zur Herstellung beziehungsweise zum Aufheben der Drehverbindung zwischen der Kupplungskom­ ponente (16) und der Umsetzkomponente (42) und zum Ansteuern der Blockieranordnung (54, 62) zum Blockieren beziehungsweise zum Freigeben der Energiespeicheranordnung (50).

18. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 17, sofern auf Anspruch 4 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskomponente (16) ein Kupplungsgehäuse (16) oder ein damit verbundenes Element umfaßt.