WO2021037302A1 - Axial force actuator - Google Patents

Abstract

The invention relates to an axial force actuator (1), comprising at least the following components: an input wheel (2); a first output wheel (3); a first ramp (4), which is connected to the first output wheel (3); and a piston (5), the piston (5) having a first counter-flank (7), which corresponds to the first ramp (4), axial movement being forced upon the piston (5) as a result of rotation of the first ramp (4) relative to the first counter-flank (7). The axial force actuator (1) is especially characterized in that the following is also comprised: a second output wheel (8), the first transmission ratio and the second transmission ratio being different from each other; and a second ramp (9), which is connected to the second output wheel (8), the piston (5) having a second counter-flank (10), which corresponds to the second ramp (9), the second counter-flank (10) being fixed with respect to the first counter-flank (7), axial movement being forced upon the piston (5) as a result of rotation of the second ramp (9) relative to the second counter-flank (10). By means of the axial force actuator according to the invention, an electrical drive having low maximum torque can be used to produce a high axial force, for example in replacement of a hydraulic concentric slave cylinder of conventional installation space.

Description

Axialkraftaktor Axial force actuator

Die Erfindung betrifft einen Axialkraftaktor, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: ein Antriebsrad; ein erstes Abtriebsrad; eine erste Rampe, welche mit dem ersten Abtriebsrad verbunden ist; und einen Kolben, wobei der Kolben eine mit der ersten Rampe korrespondierende erste Gegenflanke aufweist, wobei dem Kolben infolge eines relativen Verdrehens der ersten Rampe zu der ersten Gegenflanke eine axiale Bewegung aufgezwungen ist. Der Axialkraftaktor ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin umfasst ist: ein zweites Abtriebsrad, wobei das erste Übersetzungsverhältnis und das zweite Übersetzungsverhältnis voneinander verschieden sind; und eine zweite Rampe, welche mit dem zweiten Abtriebsrad verbunden ist, wobei der Kolben eine mit der zweiten Rampe korrespondierende zweite Gegenflanke aufweist, wobei die zweite Gegenflanke zu der ersten Gegenflanke fixiert ist, wobei dem Kolben infolge eines relativen Verdrehens der zweiten Rampe zu der zweiten Gegenflanke eine axiale Bewegung aufgezwungen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Reibkupplung mit einem solchen Axialkraftaktor mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einer solchen Reibkupplung, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang. The invention relates to an axial force actuator having at least the following components: a drive wheel; a first output gear; a first ramp connected to the first driven gear; and a piston, the piston having a first mating flank corresponding to the first ramp, the piston being forced to move axially as a result of a relative rotation of the first ramp to the first mating flank. The axial force actuator is primarily characterized in that it further comprises: a second output gear, the first gear ratio and the second gear ratio being different from one another; and a second ramp, which is connected to the second driven gear, the piston having a second opposite flank corresponding to the second ramp, the second opposite flank being fixed to the first opposite flank, the piston being rotated relative to the second ramp Axial movement is imposed on the opposite flank. The invention further relates to a friction clutch with such an axial force actuator with an axis of rotation for a drive train, a drive train with such a friction clutch, and a motor vehicle with such a drive train.

In vielen Anwendungsfällen ist eine hohe Axialkraft gefordert, welche jedoch auf einem geringem Bauraum erzeugt werden soll. Für eine solche Anwendung eignet sich besonders eine hydraulische beziehungsweise hydrostatische Betätigungseinheit, weil lediglich ein Nehmerzylinder und eine Zuleitung am Ort der benötigten Kraftaufbringung unterzubringen ist. Voraussetzung ist dafür aber eine Druckquelle beziehungsweise Volumenquelle für eine hydraulische Flüssigkeit. In Anwendungen, in welchen eine solche Quelle nicht vorhanden ist, beziehungsweise eingespart werden soll, sind zunehmend elektromotorische Lösungen gefordert. Rotatorische Elektromotoren mit einer Rotorwelle weisen jedoch meist bezogen auf den zur Verfügung stehenden Bauraum eine zu geringe Leistung auf und/oder einen zu hohen Energiebedarf, sodass von der Rotorwelle einzig ein zu geringes maximales Drehmoment bereitstellbar ist. Dafür wird ein Übersetzungsgetriebe notwendig, welches jedoch oftmals mit der Anforderung an den Platzbedarf kollidiert. In many applications, a high axial force is required, which, however, should be generated in a small installation space. A hydraulic or hydrostatic actuation unit is particularly suitable for such an application, because only a slave cylinder and a supply line need to be accommodated at the location where the force is required. A prerequisite for this, however, is a pressure source or volume source for a hydraulic fluid. In applications where a Such a source is not available or should be saved, electric motor solutions are increasingly required. However, rotary electric motors with a rotor shaft usually have too little power and / or too high an energy requirement in relation to the available installation space, so that only too little maximum torque can be provided by the rotor shaft. This requires a transmission gear, which, however, often collides with the space requirement.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Proceeding from this, the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art. The features according to the invention emerge from the independent claims, for which advantageous configurations are shown in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically meaningful manner, in which case the explanations from the following description and features from the figures, which include additional embodiments of the invention, can also be used.

Die Erfindung betrifft einen Axialkraftaktor, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: ein Antriebsrad; ein erstes Abtriebsrad, welches von dem Antriebsrad mit einem ersten Übersetzungsverhältnis antreibbar ist; eine erste Rampe, welche mit dem ersten Abtriebsrad dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist; und einen Kolben mit einer Kolbenachse, wobei der Kolben eine mit der ersten Rampe korrespondierende erste Gegenflanke aufweist, wobei dem Kolben infolge eines relativen Verdrehens der ersten Rampe zu der ersten Gegenflanke eine axiale Bewegung aufgezwungen ist. Der Axial kraftaktor ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkraftaktor weiterhin umfasst: ein zweites Abtriebsrad, welches von dem Antriebsrad mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis antreibbar ist, wobei das erste Übersetzungsverhältnis und das zweite Übersetzungsverhältnis voneinander verschieden sind; und eine zweite Rampe, welche mit dem zweiten Abtriebsrad dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist, wobei der Kolben eine mit der zweiten Rampe korrespondierende zweite Gegenflanke aufweist, wobei die zweite Gegenflanke zu der ersten Gegenflanke fixiert ist, wobei dem Kolben infolge eines relativen Verdrehens der zweiten Rampe zu der zweiten Gegenflanke eine axiale Bewegung aufgezwungen ist. The invention relates to an axial force actuator having at least the following components: a drive wheel; a first driven gear which can be driven by the drive gear with a first gear ratio; a first ramp which is permanently connected to the first output gear in a manner that transmits torque; and a piston with a piston axis, the piston having a first counter-flank corresponding to the first ramp, the piston being forced to move axially as a result of a relative rotation of the first ramp to the first counter-flank. The axial force actuator is primarily characterized in that the axial force actuator further comprises: a second output gear which can be driven by the drive wheel with a second gear ratio, the first gear ratio and the second gear ratio being different from one another; and a second ramp, which is permanently connected to the second driven gear in a torque-transmitting manner, the piston having a second counter-flank corresponding to the second ramp, the second counter-flank being fixed to the first counter-flank, the piston towards the second ramp as a result of a relative rotation an axial movement is imposed on the second opposite flank.

Es wird im Folgenden auf die genannte Kolbenachse (bei der Reibkupplung auf die Rotationsachse) Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss. In the following, reference will be made to the piston axis mentioned (in the case of the friction clutch, to the axis of rotation) if the axial direction, radial direction or the direction of rotation and corresponding terms are used without explicitly other indication. Unless explicitly stated otherwise, ordinal numbers used in the preceding and following description are only used for clear distinction and do not reflect any order or ranking of the components identified. An ordinal number greater than one does not necessarily mean that another such component must be present.

Das Antriebsrad ist beispielsweise mit einer elektrischen Maschine verbunden und beispielsweise als Zahnrad ausgeführt. Das erste Abtriebsrad und das zweite Abtriebsrad sind mit dem Antriebsrad in drehmomentübertragender Verbindung, wobei hier bevorzugt eine Drehmomentübersetzung, also eine Vergrößerung des Drehmoments und Verringerung der Drehzahl, stattfindet. Die beiden Abtriebsräder weisen zueinander unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse auf, sodass sich die jeweils übertragene Drehzahl der beiden Abtriebsräder voneinander unterscheiden. Das Antriebsrad wird mittels einer ein Drehmoment abgebenden Antriebseinheit, beispielsweise eines Elektromotors oder einer hydraulischen Turbine, angetrieben, wobei bevorzugt eine lange und relativ dünne Welle zwischen der Antriebseinheit und dem Antriebsrad gebildet ist, von welcher nicht mehr als etwa der Bauraum einer hydraulischen Zuleitung eingenommen ist, welche bei einem hydrostatischen Kupplungsaktor benötigt wird. Bevorzugt ist die Antriebseinheit für die Abgabe einer hohen Drehzahl und eines geringen Drehmoments eingerichtet, sodass diese einen geringen Bauraum benötigt. The drive wheel is connected, for example, to an electrical machine and designed, for example, as a gearwheel. The first driven gear and the second driven gear are in a torque-transmitting connection with the drive gear, with a torque transmission, that is to say an increase in the torque and a reduction in the speed, preferably taking place here. The two output gears have different gear ratios to one another, so that the respective transmitted speed of the two output gears differ from one another. The drive wheel is driven by a drive unit that delivers a torque, for example an electric motor or a hydraulic turbine, with a long and relatively thin shaft preferably being formed between the drive unit and the drive wheel, which takes up no more than about the space of a hydraulic supply line that is required for a hydrostatic clutch actuator. The drive unit is preferably set up to deliver a high speed and a low torque, so that it requires little installation space.

Das Drehmoment des Antriebsrads wird über die Abtriebsräder in eine Rotation des Kolbens um die Kolbenachse überführt. Bei einem Axialkraftaktor ausgeführt als Zentralausrücker ist die Kolbenachse bevorzugt kongruent mit der Rotationsachse der zu betätigenden (beispielsweise Reib-) Kupplung. Die zu erzeugende Axialkraft ist parallel zu der Kolbenachse ausgerichtet. Das erste Abtriebsrad ist dauerhaft drehmomentübertragend mit der ersten Rampe verbunden. Das zweite Abtriebsrad ist dauerhaft drehmomentübertragend mit der zweiten Rampe verbunden. Die erste Rampe und die korrespondierende erste Gegenflanke bilden zusammen den ersten Spindeltrieb. Die zweite Rampe und die korrespondierende zweite Gegenflanke bilden zusammen den zweiten Spindeltrieb. Der Kolben ist entlang der Kolbenachse (axial) bewegbar. Hier ist der Kolben beispielhaft eingesetzt als Kolben eines Zentralausrückers gezeigt. Dies dient einzig der Veranschaulichung der Funktion des Axial kraftaktors und ist keine Beschränkung der Einsatzmöglichkeiten. Der Kolben wirkt hier axial auf ein Ausrücklager. Das Ausrücklager weist einen kolbenseitigen Lagerring und einen kupplungsseitigen Lagerring auf und ist zum Übertragen einer axial ausgerichteten Kraft, also zum Übertragen der Axialkraft des Kolbens, eingerichtet. Konventionell ist ein solches Ausrücklager einzig dazu vorgesehen, eine stehende Kolbenseite mit einer rotierenden Kupplungsseite drehmomentfreistellend für eine (reine) Axialkraftübertragung miteinander zu verbinden. Der kupplungsseitige Lagerring ist also (mit den rotierbaren Kupplungskomponenten) rotierbar und konventionell steht der kolbenseitige Lagerring. Hier aber rotiert der Kolben über seinen axialen Verfahrweg (bis in die gezeigte ausgefahrene Position des Kolbens). Damit ist also auch der kolbenseitige Lagerring rotierbar, und zwar mit dem Kolben. Diese Rotationsbewegung wird nicht an den kupplungsseitigen Lagerring weitergegeben. Der Kolben ist also mit einer entsprechenden (Gleit- oder Wälz-) Lagerung oder unter Inkaufnahme einer Reibung bei mittels einer Axial kraft zu betätigenden nicht-rotierenden Komponenten einsetzbar. The torque of the drive wheel is converted into a rotation of the piston around the piston axis via the output wheels. In the case of an axial force actuator designed as a central release, the piston axis is preferably congruent with the axis of rotation of the (for example friction) clutch to be actuated. The axial force to be generated is aligned parallel to the piston axis. The first driven gear is permanently connected to the first ramp so as to transmit torque. The second driven gear is permanently connected to the second ramp to transmit torque. The first ramp and the corresponding first counter flank together form the first spindle drive. The second ramp and the corresponding second counter flank together form the second spindle drive. The piston can be moved (axially) along the piston axis. Here the piston is shown as an example used as a piston of a central slave cylinder. This only serves to illustrate the function of the axial force actuator and is not a restriction on the possible uses. The piston here acts axially on a release bearing. The release bearing has a piston-side bearing ring and a clutch-side bearing ring and is set up to transmit an axially aligned force, that is to say to transmit the axial force of the piston. Conventionally, such a release bearing is only intended to connect a stationary piston side with a rotating clutch side in a torque-relieving manner for (pure) axial force transmission. The bearing ring on the clutch side can therefore be rotated (with the rotatable clutch components) and the bearing ring on the piston side is conventionally stationary. Here, however, the piston rotates over its axial travel path (up to the extended position of the piston shown). So with that the piston-side bearing ring can also be rotated with the piston. This rotational movement is not passed on to the bearing ring on the clutch side. The piston can therefore be used with a corresponding (sliding or roller) bearing or with the acceptance of friction in the case of non-rotating components to be actuated by means of an axial force.

Der Axialkraftaktor übt eine Axialkraft aus, indem das erste Abtriebsrad mit einer ersten Rampe und der Kolben mit einer korrespondierenden ersten Gegenflanke ausgeführt ist, sowie das zweite Abtriebsrad mit einer zweiten Rampe und der Kolben mit einer korrespondierenden zweiten Gegenflanke ausgeführt ist. Der Kolben ist, wie bereits erläutert, nicht rotatorisch fixiert. Eine axiale Bewegung kann daher nur erzeugt werden, indem eine Relativdrehzahl zwischen der ersten Rampe und der zweiten Rampe erzeugt ist. Der Kolben rotiert zum langsameren Abtriebsrad und zum schnelleren Abtriebsrad mit einer Differenzdrehzahl. Indem sich die zweite Rampe schneller bewegt als die erste Rampe werden diese relativ zueinander verdreht und der Kolben kann aufgrund seiner Gegenflanken, welche zueinander fixiert sind, nur mit einer axialen Bewegung ausweichen. So wird die Rotation der Abtriebsräder in eine axiale Bewegung des Kolbens umgesetzt, also ein Drehmoment der Abtriebsräder in die Axialkraft umgewandelt. Dabei findet eine Übersetzung bei gleichzeitiger Drehmoment-Kraft-Umwandlung statt. Die Übersetzung ist zum einen von der Grundsteigung der beiden Gegenflanken im Zusammenspiel mit der jeweiligen Rampe und weiterhin von der Differenz der Übersetzungsverhältnisse der Abtriebsräder abhängig. The axial force actuator exerts an axial force in that the first output gear is designed with a first ramp and the piston with a corresponding first counter-flank, and the second output gear is designed with a second ramp and the piston with a corresponding second counter-flank. As already explained, the piston is not rotationally fixed. An axial movement can therefore only be generated by generating a relative speed between the first ramp and the second ramp. The piston rotates to the slower driven gear and to the faster driven gear with a differential speed. As the second ramp moves faster than the first ramp, these are rotated relative to one another and the piston can only evade with an axial movement due to its counter-flanks, which are fixed to one another. The rotation of the output gears is converted into an axial movement of the piston, i.e. a torque from the output gears is converted into the axial force. A translation takes place with a simultaneous torque-force conversion. The translation depends on the one hand on the basic gradient of the two opposing flanks in interaction with the respective ramp and also on the difference in the transmission ratios of the output gears.

In einer Ausführungsform ist die Axialkraft an einem axial fixierten Bauteil, beispielsweise einem Aktorgehäuse oder einem Kupplungsglocke, abgestützt, wobei dazu ein Gleitlager oder ein Axialwälzlager, beispielsweise ein Nadellager, vorgesehen ist, um den Kolben möglichst drehmomentfrei zu stellen und damit das eingetragene Drehmoment des Antriebsrads mit einem hohen Wirkungsgrad in die Axialkraft umzuwandeln. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antriebsrad und dem jeweiligen Abtriebsrad sind im Zusammenspiel der jeweils wirksamen Durchmesser beziehungsweise Umfangslängen und/oder Zähnezahlen (bei einem Ritzeltrieb) eingestellt. In one embodiment, the axial force is supported on an axially fixed component, for example an actuator housing or a clutch bell, with a plain bearing or an axial roller bearing, for example a needle bearing, being provided in order to make the piston as torque-free as possible and thus the entered torque of the drive wheel to convert it into the axial force with a high degree of efficiency. The transmission ratios between the drive wheel and the respective output wheel are set in the interaction of the respective effective diameter or circumferential lengths and / or number of teeth (in the case of a pinion drive).

Der Kolben rotiert bei einer Betätigung mittels des Antriebsrads. Für eine Anwendung, bei welcher die mit der Axialkraft zu beaufschlagende Komponente, beispielsweise bei einer Ausführung des Axialkraftaktors als Zentralausrücker auf eine Tellerfeder beziehungsweise Membranfeder, nicht (mit-) rotieren soll oder mit einer anderen Rotationsgeschwindigkeit rotiert, ist vorteilhafterweise zur Drehmomentfreistellung ein Axialkraftlager eingesetzt, in einer Reibkupplunganwendung beispielsweise schon als Ausrücklager konventionell vorhanden. Das Axialkraftlager ist beispielsweise ein Schrägwälzlager, um eine Axialkraftübertragung zu ermöglichen und bevorzugt den Kolben rotatorisch zu seiner Kolbenachse zu lagern. Alternativ ist der Kolben mittels einer Gleitlagerung axial abgestützt und/oder mittels einer Lagerung der Abtriebsräder mittelbar rotatorisch gelagert. The piston rotates when actuated by means of the drive wheel. For an application in which the component to which the axial force is to be applied, for example when the axial force actuator is designed as a central release on a plate spring or diaphragm spring, is not to rotate (co-) or rotates at a different rotational speed, an axial force bearing is advantageously used to release the torque, in a friction clutch application, for example, already conventionally present as a release bearing. The axial force bearing is, for example, an angular contact roller bearing in order to enable an axial force transmission and preferably to mount the piston in a rotational manner with respect to its piston axis. Alternatively, the piston is axially supported by means of a slide bearing and / or indirectly rotatably supported by means of a bearing for the output gears.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Axialkraftaktors vorgeschlagen, dass das erste Abtriebsrad und das zweite Abtriebsrad ein Kronenrad mit voneinander verschiedenen Zähnezahlen sind und das Antriebsrad ein einziges gemeinsames Ritzel umfasst. It is also proposed in an advantageous embodiment of the axial force actuator that the first output gear and the second output gear are a crown gear with mutually different numbers of teeth and that the drive gear comprises a single common pinion.

Bei dieser Ausführungsform ist das Antriebsrad besonders einfach, nämlich als ein einziges Ritzel mit einer einzigen Zähnezahl ausgeführt. Einzig die jeweils korrespondierende Gegenzähnezahl der Abtriebsräder schafft das erste Übersetzungsverhältnis derart, dass das erste Übersetzungsverhältnis von dem zweiten Übersetzungsverhältnis verschieden ist. Zudem ist (unabhängig von der Ausführung des Antriebsrad als einziges Ritzel) hier vorgeschlagen, dass das erste Abtriebsrad und/oder das zweite Abtriebsrad (jeweils separat) als Kronenrad ausgeführt ist. Alternativ ist zumindest eines der Abtriebsräder (und das korrespondierende Ritzel des Antriebsrads) als Kegelrad ausgeführt. Damit ist eine winklige Übertragung des Drehmoments ermöglicht, beispielsweise um etwa 90°. Das Antriebsrad ist also um eine (Wellen-) Achse rotierbar, welche zu der Achse der Abtriebsräder geneigt ist, wobei die Achse der Abtriebsräder bevorzugt der Kolbenachse entspricht. In this embodiment, the drive wheel is particularly simple, namely designed as a single pinion with a single number of teeth. Only the corresponding number of opposing teeth of the output gears creates the first gear ratio in such a way that the first gear ratio is different from the second gear ratio. In addition, it is proposed here (regardless of the design of the drive wheel as a single pinion) that the first output wheel and / or the second output wheel (each separately) is designed as a crown wheel. Alternatively, at least one of the output gears (and the corresponding pinion of the drive gear) is designed as a bevel gear. This enables the torque to be transmitted at an angle, for example by about 90 °. The drive wheel can therefore be rotated about a (shaft) axis which is inclined to the axis of the driven wheels, the axis of the driven wheels preferably corresponding to the piston axis.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Axialkraftaktors vorgeschlagen, dass die erste Rampe und die erste Gegenflanke radial-innen des Kolbens angeordnet ist, und/oder die zweite Rampe und die zweite Gegenflanke radial-außen des Kolbens angeordnet ist. It is also proposed in an advantageous embodiment of the axial force actuator that the first ramp and the first opposing flank are arranged radially on the inside of the piston and / or the second ramp and the second opposing flank are arranged radially on the outside of the piston.

Indem die Gegenflanken des Kolbens auf die Umfangsflächen, also die radial-innere Außenfläche und die radial-äußere Außenfläche, verteilt angeordnet sind, können sich die von den Gegenflanken gebildeten (Gewinde-) Bahnen und/oder die Rampen der Abtriebsräder axial überlappen. Es wird damit axialer Bauraum gewonnen. Since the counter flanks of the piston are distributed over the circumferential surfaces, i.e. the radially inner outer surface and the radially outer outer surface, the (threaded) paths formed by the opposite flanks and / or the ramps of the driven gears can axially overlap. Axial installation space is thus gained.

Davon unabhängig ist mittels der Anordnung auf einem kleineren (radial-inneren) Durchmesser und einem größeren (radial-äußeren) Durchmesser eine zu dem ersten Übersetzungsverhältnis und dem zweiten Übersetzungsverhältnis ergänzende Übersetzungsdifferenz an dem Kolben erzielbar. Ist das erste Abtriebsrad das langsamer rotierende Abtriebsrad, so ist dieses bevorzugt mittels seiner ersten Rampe mit der ersten Gegenflanke radial-innen im Eingriff und das zweite Abtriebsrad mittels seiner zweiten Rampe mit der zweiten Gegenflanke radial-außen im Eingriff. Independently of this, by means of the arrangement on a smaller (radially inner) diameter and a larger (radially outer) diameter, a transmission difference which is complementary to the first transmission ratio and the second transmission ratio can be achieved on the piston. If the first output gear is the more slowly rotating output gear, it is preferably in engagement radially inwardly by means of its first ramp with the first opposing flank and the second output gear in engagement radially outwardly in engagement with the second opposing flank by means of its second ramp.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Axialkraftaktors vorgeschlagen, dass die erste Rampe und die erste Gegenflanke einen ersten Spindeltrieb bilden und/oder die zweite Rampe und die zweite Gegenflanke einen zweiten Spindeltrieb bilden, wobei bevorzugt der erste Spindeltrieb und/oder der zweite Spindeltrieb gebildet ist als: eine Gleitrampenpaarung; eine Wälzrampenpaarung; oder ein Planetenwälzgetriebe. It is also proposed in an advantageous embodiment of the axial force actuator that the first ramp and the first opposite flank have a first Form the spindle drive and / or the second ramp and the second opposite flank form a second spindle drive, the first spindle drive and / or the second spindle drive preferably being formed as: a pair of sliding ramps; a pitch ramp pairing; or a planetary roller gear.

Die erste Rampe und die erste Gegenflanke bilden zusammen einen ersten Spindeltrieb und die zweite Rampe und die zweite Gegenflanke bilden zusammen einen zweiten Spindeltrieb. Die beiden Spindeltriebe sind aber als Differenzgetriebe zueinander gekoppelt. Die Gegenflanken bilden jeweils eine Gewindebahn an der Umfangsfläche des Kolbens. Der axiale Vortrieb des Kolbens, welcher nicht rotatorisch fixiert ist und daher mit jeweils nur einem der Spindeltriebe wirkungslos gestellt wäre, resultiert allein aus der Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten der ersten Rampe zu der zweiten Rampe. Dies ist mittels einer entsprechenden Steigungsdifferenz zwischen der ersten Rampe beziehungsweise der ersten Gegenflanke und der zweiten Rampe beziehungsweise der zweiten Gegenflanke erreicht. The first ramp and the first opposite flank together form a first spindle drive and the second ramp and the second opposite flank together form a second spindle drive. The two spindle drives are coupled to one another as differential gears. The opposite flanks each form a thread path on the circumferential surface of the piston. The axial advance of the piston, which is not rotationally fixed and would therefore be rendered ineffective with only one of the spindle drives, results solely from the difference between the rotational speeds of the first ramp and the second ramp. This is achieved by means of a corresponding difference in slope between the first ramp or the first opposite flank and the second ramp or the second opposite flank.

Die Spindeltriebe sind bevorzugt gleichartig gebildet. Zumindest einer der Spindeltriebe sind in einer Ausführungsform als Gleitrampenpaarung, beispielsweise nach Art eines Trapezspindeltriebs, gebildet, wobei also die Rampenfläche der jeweiligen Rampe unmittelbar auf der Gegenfläche der jeweiligen Gegenflanke kraftübertragend aufliegt. Dabei ist mit einfachen Mitteln und/oder auf geringem Bauraum eine hohe Axialkraft erzeugbar. Zumindest einer der Spindeltriebe sind in einer Ausführungsform als Wälzrampenpaarung, beispielsweise nach Art eines Kugelgewindetriebs, gebildet, wobei also die Rampenfläche der jeweiligen Rampe mittelbar über Wälzkörper, beispielsweise Kugelkörper, auf der Gegenfläche der jeweiligen Gegenflanke kraftübertragend aufliegt. Dabei ist ein hoher Wirkungsgrad aufgrund geringer Reibung erzielbar. Zumindest einer der Spindeltriebe sind in einer Ausführungsform als Planetenwälzgetriebe, auch als Planetenrollengewindetrieb bezeichnet, also sind mehrere umfänglich zu der Spindel (also beispielsweise dem Kolben) Rollenkörper mit jeweils zwei zueinander übersetzenden Gewindesteigungen vorgesehen, gebildet, wobei also die Rampenfläche der jeweiligen Rampe mittelbar oder unmittelbar mit Zwischengegenflächen mit einer ersten Gewindesteigung der mehreren Rollenkörpern in Eingriff steht und Zwischenrampen mit einer zweiten Gewindesteigung der Rollenkörper mit der Gegenfläche der jeweiligen Gegenflanke mittelbar oder unmittelbar kraftübertragend in Eingriff steht. Dabei ist mit auf geringem Bauraum eine weitere Übersetzung erzielbar und damit eine sehr hohe Axialkraft erzeugbar. The spindle drives are preferably formed in the same way. In one embodiment, at least one of the spindle drives is formed as a pair of sliding ramps, for example in the manner of a trapezoidal spindle drive, so the ramp surface of the respective ramp rests directly on the opposite surface of the respective opposite flank in a force-transmitting manner. A high axial force can be generated with simple means and / or in a small installation space. At least one of the spindle drives is formed in one embodiment as a pair of rolling ramps, for example in the manner of a ball screw drive, so the ramp surface of the respective ramp rests on the opposite surface of the respective opposite flank in a force-transmitting manner indirectly via rolling bodies, for example spherical bodies. A high degree of efficiency can be achieved due to the low friction. In one embodiment, at least one of the spindle drives is referred to as a planetary roller drive, also referred to as a planetary roller screw drive, that is to say are several circumferentially to the spindle (for example the piston) roller bodies with two mutually translating thread pitches are provided, so the ramp surface of the respective ramp is indirectly or directly in engagement with intermediate counter surfaces with a first thread pitch of the plurality of roller bodies and intermediate ramps with a second thread pitch the roller body is in direct or indirect force-transmitting engagement with the mating surface of the respective mating flank. A further translation can be achieved in a small installation space and a very high axial force can thus be generated.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Kolben sowohl als (axial bewegbare)It should be noted that the piston can be used both as (axially movable)

Spindelmutter als auch als (axial bewegbare) Gewindestange ausführbar ist, wobei diese klassische Betrachtungsweise für Ausführungsformen mit der einen Gegenflanke an der Innenseite und der anderen Gegenflanke an der Außenseite des Kolbens nicht exakt zutreffend ist beziehungsweise nicht für beide Spindeltriebe gleich ist. Der Kolben ist dann zugleich eine Gewindestange (radial-äußere Gegenflanke) als auch eine Spindelmutter (radial-innere Gegenflanke). Spindle nut as well as (axially movable) threaded rod can be implemented, whereby this classic approach is not exactly applicable to embodiments with one counter flank on the inside and the other counter flank on the outside of the piston or is not the same for both spindle drives. The piston is then at the same time a threaded rod (radially outer mating flank) and a spindle nut (radially inner mating flank).

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Reibkupplung vorgeschlagen mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: zumindest ein axial verpressbares Reibpaket, mittels welchem in einem axial verpressten Zustand ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist; je Reibpaket eine Betätigungsvorrichtung zum Ausüben einer Haltekraft auf das Reibpaket, sodass das Reibpaket in einem verpressten Zustand gehalten ist; und je Betätigungsvorrichtung einen Axialkraftaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eingesetzt als Zentralausrücker zum Einleiten einer Axialkraft zum Aufheben der Haltekraft auf das Reibpaket oder zum Erzeugen der Haltekraft auf das Reibpaket. Die Reibkupplung ist beispielsweise konventionell ausgeführt und der Axialkraftaktor wirkt beispielsweise wie ein konventioneller Zentralausrücker auf die Betätigungsvorrichtung. Es sei darauf hingewiesen, dass dies nur eine mögliche Anwendung (Zentralausrücker) für den Axialkraftaktor ist. According to a further aspect, a friction clutch is proposed with a rotation axis for a drive train, having at least the following components: at least one axially compressible friction package, by means of which a torque can be transmitted in an axially compressed state in a frictionally engaged manner; For each friction package, an actuating device for exerting a holding force on the friction package, so that the friction package is held in a compressed state; and for each actuating device an axial force actuator according to one of the preceding claims, used as a central release for introducing an axial force to cancel the holding force on the friction set or to generate the holding force on the friction set. The friction clutch is conventional, for example, and the axial force actuator acts, for example, on the actuating device like a conventional central release device. It should be noted that this is only one possible application (central slave cylinder) for the axial force actuator.

Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Maschinenwelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das (zumindest eine) Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Maschinenwelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Bevorzugt ist das Reibpaket mit, beispielsweise maschinenseitig, einer axial bewegbaren Anpressplatte und einer axial fixierten Gegenplatte ausgeführt, wobei, beispielsweise verbraucherseitig, eine oder mehrere Reibscheiben (bei mehreren mit zusätzlich einer korrespondierenden Anzahl von axial bewegbaren Zwischenplatten) axial eingeklammert ist und zur Drehmomentübertragung zwischen den Platten verpressbar ist. Alternativ ist das Reibpaket als Lamellenpaket mit einer Mehrzahl von Außenlamellen und Innenlamellen ausgeführt, welche jeweils in einem Korb axial verschiebbar drehmomentübertragend aufgehängt sind die axial erste der Lamellen oder eine zusätzliche Platte bildet die Anpressplatte, die Lamellen des Korbs ohne die Anpressplatte bilden die Reibscheiben. Der Korb der Anpressplatte oder eine axial letzte Lamelle bildet die Funktion der Gegenplatte. Für einige Anwendungen sind sogenannte Mehrfachkupplungen mit einer Mehrzahl von separaten Reibpaketen, beispielsweise eine Doppelkupplung mit zwei separaten Reibpaketen, vorteilhaft. Dabei ist in der Regel eine einzige (gemeinsame) Eingangswelle, meist die Maschinenwelle, und eine Mehrzahl von Ausgangswellen, meist die Getriebeeingangswellen, vorgesehen. Die Reibpakete sind separat betätigbar, beispielsweise auch gleichzeitig verpressbar, und weisen dafür jeweils eine Betätigungsvorrichtung auf. Die Betätigungsvorrichtung umfasst bei einem Reibpaket in normal-geschlossener Konfiguration beispielsweise eine Tellerfeder beziehungsweise eine Membranfeder. Die Betätigungsvorrichtung umfasst bei einem Reibpaket in normal -offenen Konfiguration beispielsweise einen Betätigungstopf, wobei das Reibpaket mittels einer Energiespeichereinrichtung, beispielsweise eine Blattfederung, offengehalten ist. The friction clutch is designed to releasably transfer torque from a machine shaft to a consumer and vice versa. This is usually achieved via the (at least one) friction package, which has an axially displaceable pressure plate, which is usually rotationally fixed with the machine shaft and which can be pressed against at least one corresponding friction disk. As a result of the contact pressure, there is a friction force across the friction surface, which multiplied by the mean radius of the friction surface results in a transmittable torque. The friction pack is preferably designed with, for example on the machine side, an axially movable pressure plate and an axially fixed counter-plate, with one or more friction disks (in the case of several with an additional corresponding number of axially movable intermediate plates) being axially bracketed, for example on the consumer side, and for torque transmission between the Plates is compressible. Alternatively, the friction pack is designed as a disk pack with a plurality of outer disks and inner disks, which are each suspended in a cage so that they can be axially displaced and transmit torque; the axially first of the disks or an additional plate forms the pressure plate, the disks of the cage without the pressure plate form the friction disks. The basket of the pressure plate or an axially last lamella forms the function of the counter plate. For some applications, so-called multiple clutches with a plurality of separate friction packs, for example a double clutch with two separate friction packs, are advantageous. As a rule, a single (common) input shaft, mostly the machine shaft, and a plurality of output shafts, mostly the transmission input shafts, are provided. The friction packs can be actuated separately, for example can also be pressed at the same time, and each have an actuating device for this purpose. In the case of a friction package, the actuating device comprises a normally closed Configuration, for example, a disc spring or a diaphragm spring. In the case of a friction pack in a normally open configuration, the actuation device comprises, for example, an actuation pot, the friction pack being kept open by means of an energy storage device, for example a leaf spring.

Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft das Reibpaket hydraulisch zu betätigen, weil hierdurch höhere Anpressdrücke erreicht werden oder eine automatisierte Betätigung in gut steuerbarer Weise umsetzbar ist. Mit zunehmender Elektrifizierung der Antriebsstränge, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, soll ein Hydraulikkreislauf eingespart werden. Muss eine separate Druckquelle, beispielsweise Pumpe, vorgesehen werden, ist eine hydraulische Betätigung ineffizient. Daher ist der Einsatz von einem Elektromotor besonders vorteilhaft. Hier ist nun ein Zentralausrücker (Axialkraftaktor) vorgeschlagen, welcher den Einsatz eines elektrischen Antriebsaktors mit geringer Leistungsaufnahme ermöglicht, wobei zugleich eine ausreichend hohe Axialkraft erzeugbar ist. Darüber hinaus fordert der Axialkraftaktor einen geringen Bauraum, vergleichbar einem konventionellen hydraulischen Zentralausrücker. Ein Zentralausrücker für eine Mehrfachkupplung ist aus einer (korrespondierenden Anzahl von) Axialkraftaktoren nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung ausführbar, wobei bevorzugt die Kolben koaxial zueinander angeordnet sind und die Antriebsräder in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.For many applications it is advantageous to actuate the friction pack hydraulically, because this results in higher contact pressures or an automated actuation can be implemented in an easily controllable manner. With increasing electrification of the drive trains, for example in motor vehicles, a hydraulic circuit should be saved. If a separate pressure source, for example a pump, has to be provided, hydraulic actuation is inefficient. The use of an electric motor is therefore particularly advantageous. A central clutch release (axial force actuator) is now proposed here, which enables the use of an electrical drive actuator with low power consumption, while at the same time a sufficiently high axial force can be generated. In addition, the axial force actuator requires little installation space, comparable to a conventional hydraulic central slave cylinder. A central release for a multiple clutch can be made from a (corresponding number of) axial force actuators according to an embodiment according to the preceding description, the pistons preferably being arranged coaxially to one another and the drive wheels being arranged offset to one another in the circumferential direction.

Die Abtriebsradpaare, bestehend jeweils aus dem ersten Abtriebsrad und dem zweiten Abtriebsrad, sind bevorzugt ebenfalls koaxial zueinander angeordnet, wobei besonders bevorzugt eine Axialwälzlagerung zwischen den (axial gestapelt angeordneten) Abtriebsradpaaren vorgesehen ist. The output gear pairs, each consisting of the first output gear and the second output gear, are preferably also arranged coaxially to one another, with an axial roller bearing arrangement being particularly preferably provided between the output gear pairs (arranged axially stacked).

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: zumindest eine Antriebsmaschine mit einer Maschinenwelle; zumindest einen Verbraucher; und zumindest ein Getriebe zum drehmomentübertragenden Verbinden der zumindest einen Maschinenwelle mit dem zumindest einen Verbraucher, wobei das Getriebe zum Lösen einer Drehmomentübertragung zwischen der zumindest einen Maschinenwelle und dem zumindest einen Verbraucher eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst. According to a further aspect, a drive train is proposed having at least the following components: at least one drive machine with a machine shaft; at least one consumer; and at least one transmission for the torque-transmitting connection of the at least one machine shaft with the at least one consumer, wherein the transmission for releasing a torque transmission between the at least one machine shaft and the at least one consumer comprises a friction clutch according to an embodiment according to the description above.

Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebsmaschine (Haupt-Drehmomentquelle), zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher (Drehmomentsenke) lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Vortriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer (Motor-) Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Vortriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Vortriebsrad bildet dann Drehmomentquelle, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen (Motor-) Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsmaschinen vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind. The drive train is set up to release a torque provided by a drive machine (main torque source), for example an energy conversion machine, preferably an internal combustion engine or an electric drive machine, and output via its output shaft for at least one consumer (torque sink), i.e. it can be switched on and off, transferred to. An exemplary consumer is at least one drive wheel of a motor vehicle and / or an electrical (motor) generator for providing electrical energy. Conversely, it is also possible to absorb inertial energy introduced by, for example, a drive wheel. The at least one propulsion wheel then forms a source of torque, the inertia energy of which can be transmitted by means of the friction clutch to an electrical (motor) generator for recuperation, i.e. for electrical storage of the braking energy, with a correspondingly configured drive train. Furthermore, in a preferred embodiment, a plurality of drive machines are provided which, by means of the friction clutch, are connected in series or in parallel or can be operated decoupled from one another, or whose torque can each be made available in a detachable manner for use. Examples are hybrid drives consisting of an electric drive machine and an internal combustion engine, but also multi-cylinder engines in which individual cylinders (groups) can be switched on.

Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft. Der für die hier vorgeschlagene Reibkupplung eingerichtete Zentralausrücker (Axialkraftaktor) weist ein besonders geringes Bauvolumen auf und ist dennoch zum Erzeugen einer hohen Betätigungskraft (Axialkraft) eingerichtet. Eine Bereitstellung von einer hydraulischen Flüssigkeit, beispielsweise mittels eines von der Antriebsmaschine auf einem (etwa) konstanten Druck gehaltenen Hydraulikkreislaufs, ist hierfür nicht notwendig. In order to transmit the torque in a targeted manner and / or by means of a gearbox with different ratios or to separate a transmission, the use of the friction clutch described above is particularly advantageous. The central release (axial force actuator) set up for the friction clutch proposed here has a particularly small overall volume and is nevertheless set up to generate a high actuation force (axial force). A provision of a hydraulic fluid, for example by means of a hydraulic circuit kept at an (approximately) constant pressure by the drive machine, is not necessary for this.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: zumindest ein Vortriebsrad und einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei das zumindest eine Vortriebsrad mittels der zumindest einen Antriebsmaschine zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs antreibbar ist. According to a further aspect, a motor vehicle is proposed having at least the following components: at least one propulsion wheel and a drive train according to an embodiment according to the above description, wherein the at least one propulsion wheel can be driven by means of the at least one drive machine to propel the motor vehicle.

Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebsmaschine(n), beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Antriebsmaschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird. Most motor vehicles nowadays have a front-wheel drive and therefore preferably arrange the drive machine (s), for example an internal combustion engine and / or an electric drive machine, in front of the driver's cab and transversely to the main direction of travel. The installation space is particularly small with such an arrangement and it is therefore particularly advantageous to use a small-sized friction clutch. The use of a friction clutch in motorized two-wheelers is similar, for which a significantly increased performance is required with the same installation space.

Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Reibkupplung beziehungsweise einen Zentralausrücker (Axialkraftaktor) besonders geringer Baugröße auf. Zugleich ist bei geringer Leistungsaufnahme eine sehr hohe Betätigungskraft (Axialkraft) erzeugbar. Ein Hydraulikkreislauf ist hierfür nicht notwendig. Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3 oder der Toyota Yaris Hybrid. This problem is exacerbated in the case of passenger cars in the small car class according to the European classification. The functional units used in a passenger car of the small car class are not significantly reduced in size compared to passenger cars of larger car classes. Nevertheless, the space available for small cars is much smaller. The drive train described above has a friction clutch or a central release (axial force actuator) of particularly small size. At the same time, a very high actuation force (axial force) can be generated with low power consumption. A hydraulic circuit is not necessary for this. Passenger cars are assigned to a vehicle class according to, for example, size, price, weight and performance, this definition being subject to constant change according to the needs of the market. In the US market, vehicles in the subcompact car class are assigned to the subcompact car class according to the European classification, and in the British market they correspond to the supermini class or the city car class. Examples of the small car class are a Volkswagen up! or a Renault Twingo. Examples of the small car class are an Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka + or Renault Clio. Well-known full hybrids in the small car class are the BMW i3 and the Toyota Yaris Hybrid.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way restricted by the purely schematic drawings, it being noted that the drawings are not dimensionally accurate and are not suitable for defining size relationships. It is shown in

Fig. 1 : einen Axialkraftaktor mit Elektromotor; und 1: an axial force actuator with an electric motor; and

Fig. 2: ein Kraftfahrzeug mit einer Reibkupplung mit Zentralausrücker. Fig. 2: a motor vehicle with a friction clutch with a central release mechanism.

In Fig. 1 ist ein Axialkraftaktor 1 gezeigt, welcher ein erstes Abtriebsrad 3 und ein zweites Abtriebsrad 8 umfasst, welche als Zahnräder, genauer als Kronenräder ausgeführt sind. Das erste Abtriebsrad 3 sowie das zweite Abtriebsrad 8 sind drehmomentübertragend mit dem Antriebsrad 2 (Stirnrad) verbunden, wobei die beiden Abtriebsräder 3,8 unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen und somit unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Das Antriebsrad 2 wird mittels eines Elektromotors 26, welcher über die Antriebswelle 27 mit dem Antriebsrad 2 drehmomentübertragend verbunden ist, angetrieben. Die Antriebswelle 27 ist um ihre Wellenachse 28 rotierbar hier (rein optional) mittels eines oberen Rotorlagers 29 und eines unteren Rotorlagers 30, beispielsweise in einer Fest-Los-Lageranordnung oder in einer angestellten Lageranordnung, gelagert. Das Drehmoment, welches um die Wellenachse 28 wirkt, wird über die Abtriebsräder 3,8 in eine Rotation um die Kolbenachse 6 überführt. Das erste Abtriebsrad 3 ist dauerhaft drehmomentübertragend mit der ersten Rampe 4 verbunden. Das zweite Abtriebsrad 8 ist dauerhaft drehmomentübertragend mit der zweiten Rampe 9 verbunden. Die erste Rampe 4 und die korrespondierende erste Gegenflanke 7 bilden zusammen den ersten Spindeltrieb 11. Die zweite Rampe 9 und die korrespondierende zweite Gegenflanke 10 bilden zusammen den zweiten Spindeltrieb 12. Der Kolben 5 ist entlang der Kolbenachse 6 (axial) bewegbar. Hier ist der Kolben 5 beispielhaft eingesetzt als Kolben 5 eines Zentralausrückers. Dies dient einzig der Veranschaulichung der Funktion des Axialkraftaktors 1 und ist keine Beschränkung der Einsatzmöglichkeiten. Der Kolben 5 wirkt hier axial auf ein Ausrücklager 31 . Hier ist (optional) parallelwirkend zu dem Kolben 5 eine Vorlastfeder 35 vorgesehen. Das Ausrücklager 31 weist einen kolbenseitigen Lagerring 32 und einen kupplungsseitigen Lagerring 33 auf und ist zum Übertragen einer axial ausgerichteten Kraft, also zum Übertragen der Axialkraft 19 des Kolbens 5, eingerichtet. Konventionell ist ein solches Ausrücklager 31 einzig dazu vorgesehen, eine stehende Kolbenseite mit einer rotierenden Kupplungsseite drehmomentfreistellend für eine (reine) Axialkraftübertragung miteinander zu verbinden. Der kupplungsseitige Lagerring 33 ist also (mit den rotierbaren Kupplungskomponenten) rotierbar und konventionell steht der kolbenseitige Lagerring 32. Hier aber rotiert der Kolben 5 über seinen axialen Verfahrweg (bis in die gezeigte ausgefahrene Position des Kolbens 36). Damit ist also auch der kolbenseitige Lagerring 32 rotierbar, und zwar mit dem Kolben 5. Diese Rotationsbewegung wird nicht an den kupplungsseitigen Lagerring 33 weitergegeben. Der Kolben 5 ist also mit einer entsprechenden (Gleit- oder Wälz-) Lagerung oder unter Inkaufnahme einer Reibung bei mittels einer Axialkraft 19 zu betätigenden nicht-rotierenden Komponenten einsetzbar. In Fig. 1, an axial force actuator 1 is shown, which comprises a first output gear 3 and a second output gear 8, which are designed as gear wheels, more precisely as crown gears. The first output gear 3 and the second output gear 8 are torque-transmitting connected to the drive gear 2 (spur gear), the two output gears 3.8 having different numbers of teeth and thus different transmission ratios. The drive wheel 2 is driven by means of an electric motor 26 which is connected to the drive wheel 2 in a torque-transmitting manner via the drive shaft 27. The drive shaft 27 is rotatable about its shaft axis 28 here (purely optional) by means of an upper rotor bearing 29 and a lower rotor bearing 30, for example in a fixed / loose bearing arrangement or in an employed warehouse arrangement, stored. The torque which acts about the shaft axis 28 is converted into a rotation about the piston axis 6 via the output gears 3, 8. The first output gear 3 is permanently connected to the first ramp 4 in a torque-transmitting manner. The second output gear 8 is permanently connected to the second ramp 9 in a manner that transmits torque. The first ramp 4 and the corresponding first mating flank 7 together form the first spindle drive 11. The second ramp 9 and the corresponding second mating flank 10 together form the second spindle drive 12. The piston 5 can be moved (axially) along the piston axis 6. Here, the piston 5 is used as an example as a piston 5 of a central slave cylinder. This only serves to illustrate the function of the axial force actuator 1 and is not a restriction on the possible uses. The piston 5 here acts axially on a release bearing 31. A preload spring 35 is provided here (optionally) acting parallel to the piston 5. The release bearing 31 has a piston-side bearing ring 32 and a clutch-side bearing ring 33 and is set up to transmit an axially aligned force, that is to say to transmit the axial force 19 of the piston 5. Conventionally, such a release bearing 31 is provided solely to connect a stationary piston side to a rotating clutch side in a torque-free manner for (pure) axial force transmission. The clutch-side bearing ring 33 is thus rotatable (with the rotatable clutch components) and the piston-side bearing ring 32 is conventionally stationary. Here, however, the piston 5 rotates over its axial travel path (up to the shown extended position of the piston 36). The piston-side bearing ring 32 is thus also rotatable, specifically with the piston 5. This rotational movement is not passed on to the clutch-side bearing ring 33. The piston 5 can therefore be used with a corresponding (sliding or roller) mounting or with the acceptance of friction in the case of non-rotating components to be actuated by means of an axial force 19.

Der Axial kraftaktor 1 übt eine Axialkraft 19 aus, indem das erste Abtriebsrad 3 mit einer ersten Rampe 4 und der Kolben 5 mit einer korrespondierenden ersten Gegenflanke 7 ausgeführt ist, sowie das zweite Abtriebsrad 8 mit einer zweiten Rampe 9 und der Kolben 5 mit einer korrespondierenden zweiten Gegenflanke 10 ausgeführt ist. Die erste Rampe 4 und die erste Gegenflanke 7 bilden zusammen einen ersten Spindeltrieb 11 , welcher hier (optional) radial-innen gebildet ist, und die zweite Rampe 9 und die zweite Gegenflanke 10 bilden zusammen einen zweiten Spindeltrieb 12, welcher hier (optional) radial-außen gebildet ist. Die beiden Spindeltriebe 11 ,12 sind aber als Differenzgetriebe zueinander gekoppelt. Der Kolben 5 ist dazu, wie bereits erläutert, nicht rotatorisch fixiert. Eine axial Bewegung kann daher nur erzeugt werden, indem eine Relativdrehzahl zwischen der ersten Rampe 4 und der zweiten Rampe 9 erzeugt ist. Der Kolben 5 rotiert mit dem (hier langsameren) ersten Abtriebsrad 3 mit der ersten Drehzahl mit und weiterhin mit einer diese erste Drehzahl überlagernden Differenzdrehzahl, welche geringer ist als die zweite Drehzahl des zweiten Abtriebsrads 8. Dies wird durch eine entsprechende Steigung der ersten Rampe 4 und der zweiten Rampe 9 erreicht. Indem sich die zweite Rampe 9 schneller bewegt als die erste Rampe 4 werden diese relativ zueinander verdreht und der Kolben 5 kann aufgrund seiner Gegenflanken 7,10 beziehungsweise deren (Windungs-) Steigung nur mit einer axialen Bewegung ausweichen. So wird die Rotation der Abtriebsräder 3,8 in eine axiale Bewegung umgesetzt, also ein Drehmoment der Abtriebsräder 3,8 in die Axialkraft 19 umgewandelt. Dabei findet eine Übersetzung bei gleichzeitiger Drehmoment-Kraft-Umwandlung statt, wie sie grundsätzlich bei Spindeltrieben bekannt sind. Die Übersetzung ist zum einen von der Grundsteigung der beiden Spindeltriebe 11 ,12 und weiterhin von der Differenz der Übersetzungsverhältnisse der Abtriebsräder 3,8 abhängig, welche sich in einer Steigungsdifferenz der beiden Spindeltriebe 11 ,12 abbildet. In dieser Ausführungsform ist die Axialkraft 19 an einem Aktorgehäuse 37 abgestützt, wobei hier (optional) ein Axialwälzlager 34 vorgesehen ist, um den Kolben 5 (hier mittels des zweiten Abtriebsrads 8 und ersten Abtriebsrads 3, welche mit geringer Relativdrehzahl zueinander rotieren) auch an dieser Seite drehmomentfrei zu stellen. In Fig. 2 ist ein Antriebsstrang 15, umfassend eine Antriebsmaschine 20, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Maschinenwelle 21 , eine Reibkupplung 13 und ein drehmomentübertragend verbundenes linkes Vortriebsrad 22 und rechtes Vortriebsrad 23, schematisch dargestellt. Die Maschinenwelle 21 ist mittels der Reibkupplung 13 lösbar mit dem Getriebe 24 (hier rein schematisch mit gestrichelter Linie angedeutet) verbunden. Dazu ist das Reibpaket 16 der Reibkupplung 13 (hier optional angedeutet in normal-geschlossener Konfiguration) mittels einer Haltekraft 18 axial verpressbar, und zwar mittels einer Betätigungsvorrichtung 17 ausgeführt beispielsweise als Tellerfeder. Die Drehmomentübertragung ist unterbrechbar, indem ein Zentralausrücker (Axialkraftaktor 1) mit einer Axialkraft 19 (vergleiche Fig. 1) der Haltekraft 18 entgegenwirkt. Der Antriebsstrang 15 ist hier in einem Kraftfahrzeug 25 angeordnet, wobei die Antriebsmaschine 20 mit seiner Motorachse (kongruent mit der Kolbenachse 6 und Rotationsachse 14) quer zur Längsachse 38 vor der Fahrerkabine 39 angeordnet ist. The axial force actuator 1 exerts an axial force 19 in that the first output gear 3 has a first ramp 4 and the piston 5 has a corresponding first counter flank 7 is executed, and the second output gear 8 is designed with a second ramp 9 and the piston 5 with a corresponding second counter flank 10. The first ramp 4 and the first opposing flank 7 together form a first spindle drive 11, which here (optionally) is formed radially inward, and the second ramp 9 and the second opposing flank 10 together form a second spindle drive 12, which here (optionally) radially - is formed on the outside. The two spindle drives 11, 12 are coupled to one another as differential gears. For this purpose, as already explained, the piston 5 is not rotationally fixed. An axial movement can therefore only be generated in that a relative speed is generated between the first ramp 4 and the second ramp 9. The piston 5 rotates with the (here slower) first driven gear 3 at the first speed and also with a differential speed superimposed on this first speed, which is lower than the second speed of the second driven gear 8 and the second ramp 9 is reached. Since the second ramp 9 moves faster than the first ramp 4, these are rotated relative to one another and the piston 5 can only evade with an axial movement due to its counter-flanks 7, 10 or their (winding) slope. The rotation of the output gears 3.8 is converted into an axial movement, that is, a torque of the output gears 3.8 is converted into the axial force 19. A translation takes place with simultaneous torque-force conversion, as is basically known from spindle drives. The translation is dependent on the one hand on the basic pitch of the two spindle drives 11, 12 and also on the difference in the transmission ratios of the output gears 3, 8, which is reflected in a pitch difference of the two spindle drives 11, 12. In this embodiment, the axial force 19 is supported on an actuator housing 37, with an axial roller bearing 34 being provided here (optionally) to also rotate the piston 5 (here by means of the second output gear 8 and first output gear 3, which rotate at a low relative speed to each other) Side to be set torque-free. In Fig. 2, a drive train 15, comprising a drive machine 20, shown here as an internal combustion engine, a machine shaft 21, a friction clutch 13 and a torque-transmitting connected left drive wheel 22 and right drive wheel 23, is shown schematically. The machine shaft 21 is detachably connected to the transmission 24 (here indicated purely schematically with a dashed line) by means of the friction clutch 13. For this purpose, the friction pack 16 of the friction clutch 13 (optionally indicated here in a normally closed configuration) can be axially compressed by means of a holding force 18, specifically by means of an actuating device 17, for example, designed as a disc spring. The torque transmission can be interrupted in that a central release (axial force actuator 1) counteracts the holding force 18 with an axial force 19 (see FIG. 1). The drive train 15 is arranged here in a motor vehicle 25, the drive machine 20 with its motor axis (congruent with the piston axis 6 and axis of rotation 14) being arranged transversely to the longitudinal axis 38 in front of the driver's cab 39.

Mit dem hier vorgeschlagenen Axialkraftaktor ist, beispielsweise ersetzend für einen hydraulischen Zentralausrücker auf konventionellem Bauraum, ein elektrischer Antrieb mit geringem maximalem Drehmoment zum Erzeugen einer hohen Axialkraft einsetzbar. With the axial force actuator proposed here, an electric drive with a low maximum torque can be used to generate a high axial force, for example as a replacement for a hydraulic central release device in a conventional installation space.

Bezuqszeichenliste Axialkraftaktor 29 oberes Rotorlager Antriebsrad 30 unteres Rotorlager erstes Abtriebsrad 31 Ausrücklager erste Rampe 32 kolbenseitiger Lagerring Kolben 33 kupplungsseitiger Lagerring Kolbenachse 34 Axialwälzlager erste Gegenflanke 35 Vorlastfeder zweites Abtriebsrad 36 ausgefahrener Kolben zweite Rampe 37 Aktorgehäuse zweite Gegenflanke 38 Längsachse erster Spindeltrieb 39 Fahrerkabine zweiter Spindeltrieb Reibkupplung Rotationsachse Antriebsstrang Reibpaket Betätigungsvorrichtung Haltekraft Axialkraft Antriebsmaschine Maschinenwelle linkes Vortriebsrad rechtes Vortriebsrad Getriebe Kraftfahrzeug Elektromotor Antriebswelle Wellenachse Bezuqszeichenliste Axialkraftaktor 29 upper rotor bearing drive wheel 30 lower rotor bearing first output gear 31 release bearing first ramp 32 piston-side bearing ring piston 33 clutch-side bearing ring piston axis 34 axial roller bearing first counter flank 35 preload spring second output gear 36 extended piston second drive spindle 39 drive shaft 37 actuator housing second counter flank 38 longitudinal axis Drive train Friction package Actuating device Holding force Axial force Drive machine Machine shaft Left drive wheel Right drive wheel Gearbox Motor vehicle Electric motor Drive shaft Shaft axis

Claims

Patentansprüche Claims

1. Axialkraftaktor (1 ), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: ein Antriebsrad (2); ein erstes Abtriebsrad (3), welches von dem Antriebsrad (2) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis antreibbar ist; eine erste Rampe (4), welche mit dem ersten Abtriebsrad (3) dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist; und einen Kolben (5) mit einer Kolbenachse (6), wobei der Kolben (5) eine mit der ersten Rampe (4) korrespondierende erste Gegenflanke (7) aufweist, wobei dem Kolben (5) infolge eines relativen Verdrehens der ersten Rampe (4) zu der ersten Gegenflanke (7) eine axiale Bewegung aufgezwungen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkraftaktor (1) weiterhin umfasst: ein zweites Abtriebsrad (8), welches von dem Antriebsrad (2) mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis antreibbar ist, wobei das erste Übersetzungsverhältnis und das zweite Übersetzungsverhältnis voneinander verschieden sind; und eine zweite Rampe (9), welche mit dem zweiten Abtriebsrad (8) dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist, wobei der Kolben (5) eine mit der zweiten Rampe (9) korrespondierende zweite Gegenflanke (10) aufweist, wobei die zweite Gegenflanke (10) zu der ersten Gegenflanke (7) fixiert ist, wobei dem Kolben (5) infolge eines relativen Verdrehens der zweiten Rampe (9) zu der zweiten Gegenflanke (10) eine axiale Bewegung aufgezwungen ist. 1. An axial force actuator (1), comprising at least the following components: a drive wheel (2); a first output gear (3) which can be driven by the drive gear (2) with a first transmission ratio; a first ramp (4) which is permanently connected to the first output gear (3) in a manner that transmits torque; and a piston (5) with a piston axis (6), the piston (5) having a first counter-flank (7) corresponding to the first ramp (4), the piston (5) as a result of a relative rotation of the first ramp (4 ) an axial movement is imposed on the first mating flank (7), characterized in that the axial force actuator (1) further comprises: a second output gear (8) which can be driven by the drive gear (2) with a second gear ratio, the first Gear ratio and the second gear ratio are different from each other; and a second ramp (9) which is permanently connected to the second output gear (8) in a torque-transmitting manner, the piston (5) having a second counter-flank (10) corresponding to the second ramp (9), the second counter-flank (10) is fixed to the first mating flank (7), the piston (5) being forced to move axially as a result of a relative rotation of the second ramp (9) to the second mating flank (10).

2. Axialkraftaktor (1) nach Anspruch 1 , wobei das erste Abtriebsrad (3) und das zweite Abtriebsrad (8) ein Kronenrad mit voneinander verschiedenen Zähnezahlen sind und das Antriebsrad (2) ein einziges gemeinsames Ritzel umfasst. 2. Axialkraftaktor (1) according to claim 1, wherein the first driven gear (3) and the second driven gear (8) are a crown gear with mutually different numbers of teeth and the drive gear (2) comprises a single common pinion.

3. Axialkraftaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Rampe (4) und die erste Gegenflanke (7) radial-innen des Kolbens (5) angeordnet ist, und/oder die zweite Rampe (9) und die zweite Gegenflanke (10) radial-außen des Kolbens (5) angeordnet ist. 3. Axialkraftaktor (1) according to claim 1 or 2, wherein the first ramp (4) and the first opposite flank (7) is arranged radially inward of the piston (5), and / or the second ramp (9) and the second opposite flank (10) is arranged radially outside of the piston (5).

4. Axialkraftaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Rampe (4) und die erste Gegenflanke (7) einen ersten Spindeltrieb (11) bilden und/oder die zweite Rampe (9) und die zweite Gegenflanke (10) einen zweiten Spindeltrieb (12) bilden, wobei bevorzugt der erste Spindeltrieb (11) und/oder der zweite Spindeltrieb (12) gebildet ist als: eine Gleitrampenpaarung; eine Wälzrampenpaarung; oder ein Planetenwälzgetriebe. 4. Axialkraftaktor (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first ramp (4) and the first opposite flank (7) form a first spindle drive (11) and / or the second ramp (9) and the second opposite flank (10) one form the second spindle drive (12), the first spindle drive (11) and / or the second spindle drive (12) preferably being formed as: a pair of sliding ramps; a pitch ramp pairing; or a planetary roller gear.

5. Reibkupplung (13) mit einer Rotationsachse (14) für einen Antriebsstrang (15), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: zumindest ein axial verpressbares Reibpaket (16), mittels welchem in einem axial verpressten Zustand ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist; je Reibpaket (16) eine Betätigungsvorrichtung (17) zum Ausüben einer Haltekraft (18) auf das Reibpaket (16), sodass das Reibpaket (16) in einem verpressten Zustand gehalten ist; und je Betätigungsvorrichtung (17) einen Axialkraftaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eingesetzt als Zentralausrücker zum Einleiten einer Axialkraft (19) zum Aufheben der Haltekraft (18) auf das Reibpaket (16) oder zum Erzeugen der Haltekraft (18) auf das Reibpaket (16). 5. Friction clutch (13) with an axis of rotation (14) for a drive train (15), having at least the following components: at least one axially compressible friction package (16), by means of which a torque can be frictionally transmitted in an axially compressed state; for each friction pack (16) an actuating device (17) for exerting a holding force (18) on the friction pack (16) so that the friction pack (16) is held in a compressed state; and for each actuating device (17) an axial force actuator (1) according to one of the preceding claims, used as a central release for introducing an axial force (19) to cancel the holding force (18) on the friction package (16) or to generate the holding force (18) on the Friction pack (16).

6. Antriebsstrang (15), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: zumindest eine Antriebsmaschine (20) mit einer Maschinenwelle (21); zumindest einen Verbraucher (22,23); und zumindest ein Getriebe (24) zum drehmomentübertragenden Verbinden der zumindest einen Maschinenwelle (21) mit dem zumindest einen6. Drive train (15), having at least the following components: at least one drive machine (20) with a machine shaft (21); at least one consumer (22,23); and at least one gear (24) for torque-transmitting connection of the at least one machine shaft (21) to the at least one

Verbraucher (22,23), wobei das Getriebe (24) zum Lösen einer Drehmomentübertragung zwischen der zumindest einen Maschinenwelle (21) und dem zumindest einen Verbraucher (22,23) eine Reibkupplung (13) nach Anspruch 5 umfasst. Consumer (22,23), wherein the gear (24) for releasing a torque transmission between the at least one machine shaft (21) and the at least one consumer (22,23) comprises a friction clutch (13) according to claim 5.

7. Kraftfahrzeug (25), aufweisend zumindest ein Vortriebsrad (22,23) und einen Antriebsstrang (15) nach Anspruch 6, wobei das zumindest eine Vortriebsrad (22,23) mittels der zumindest einen Antriebsmaschine (20) zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs (25) antreibbar ist. 7. Motor vehicle (25), having at least one drive wheel (22, 23) and a drive train (15) according to claim 6, wherein the at least one drive wheel (22, 23) is used to propel the motor vehicle (25) by means of the at least one drive machine (20) ) is drivable.