Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftrades oder eines sonstigen Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Unterdrückung eines Stempelns. Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden Antriebsstrang mit einer solchen Kupplungseinrichtung.

Eine solche Kupplungseinrichtung zur Unterdrückung eines Stempeins ist als Anti- Hopping-Kupplung (im englischen auch„Slipper clutch" oder„back-torque limiter") für den Antriebsstrang von Krafträdern, wie etwa Motorrädern, bekannt. Eine solche Anti- Hopping-Kupplung leitet die Bremskraft des Motors im Schubbetrieb nur noch bedingt an das angetriebene Hinterrad weiter.

Die Fahrzeugdrehmomente von Kraftfahrzeug-Antriebsmotoren, insbesondere die von Motorrädern, sind in den letzten Jahren immer weiter angestiegen. Die hohen übertragbaren Momente der Kupplung führen dazu, dass das Hinterrad im Schubbetrieb zu stempeln beginnen kann, was den vollständigen Verlust der Haftung oder Traktion mit sich bringen kann, wenn beispielsweise auf hohe Drehzahl zurückgeschaltet wird. Der Verlust der Haftung des Hinterrades, besonders in Schräglage bei der Kurven- fahrt, macht das Motorrad instabil bis hin zur Unkontrollierbarkeit. Im schlimmsten Falle führt das seitliche Wegrutschen des Hinterrades zum Sturz des Fahrers. Die Anti- Hopping-Kupplung verhindert dieses Rückwirken der Motorbremse auf das Hinterrad und ermöglicht damit im normalen Straßenverkehr mehr Sicherheit. So kann beispielsweise durch den Einsatz einer sogenannten Booster-Kupplung das Stempeln des Hinterrads beim Herunterschalten vermieden werden. Dieses Kupplungssystem weist eine Vorsteuerkupplung und eine Hauptkupplung auf. Hierbei sind beide Elemente durch ein Rampensystem über Wälzkörper miteinander verbunden, sodass die Betätigung der Hauptkupplung von dem Zustand des Antriebsstrangs (Zug oder Schubbetrieb) bedingt ist. Beim Schließen der Vorsteuerkupplung werden durch das aufgebaute Moment die Rampen des Rampensystems verdreht und so die Hauptkupplung geschlossen. Die für die Betätigung der Hauptkupplung erforderliche Energie wird bei diesem System vom Motor geliefert und es muss von außen nur die Kraft zum Schließen der Vorsteuerkupplung aufgebracht werden. Ferner sind Kupplungseinrichtungen bekannt, bei denen die Vorsteuerkupplung und die Hauptkupplung nicht getrennt sind, sondern der Träger mit der Nabe durch eine Schrägführung (Schraubenkinematik) verbunden ist. Diese Schrägführung sowohl die Übertragung des Drehmomentes als auch die Übertragung der axialen Kräfte. Auf diese Weise kann das übertragene Drehmoment verwendet werden, um eine zusätzliche axiale Kraft zu erzeugen, welche die Spannfedern unterstützt. Als problematisch erweist sich hierbei, dass eine derartige Ausführung der Kupplungseinrichtung zusätzliche Teile benötigt, was den Bauraum vergrößert und die Herstellkosten erhöht.

Die US 20140353107 A1 beschreibt eine Freilaufkupplung in Kombination mit einem Planetengetriebe, wobei weiterhin eine, durch ein Kolbenelement betriebene Reibkupplung vorhanden ist. Die US 20050109574 A1 offenbart eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung mit einer Hauptkupplung, die eine Antriebskraft zwischen einem Gehäuse und einer Innenwelle überträgt und mit einer Pilotkupplung, wobei ein Nockenmechanismus zwischen den beiden Kupplungen angeordnet ist. Die DE 4429508 A1 beschreibt eine Motorradkupplung mit einer konischen Tellerfeder.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Kupplungseinrichtung und einen Antriebsstrang mit Kupplungseinrichtung anzugeben, bei denen die Kupplungseinrichtung kompakt und kostengünstig ausgestaltet ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 7. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung für den Antriebsstrang eines Kraftrades oder eines sonstigen Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Unterdrückung eines sogenannten Stempeins, umfasst: ein Eingangsdrehteil, ein Ausgangsdrehteil, eine schalt- bare Reibkupplung, die eine Energiespeichereinrichtung zu Ihrem Schließen aufweist und im unbetätigten Zustand geschlossen ist, und zumindest eine Freilaufkupplung zur Bildung eines Drehmomentübertragungspfades zur Drehmomentübertragung vom Eingangsdrehteil zum Ausgangsdrehteil (Zugbetrieb), wobei diese Freilaufkupplung folgende Komponenten umfasst (i) ein inneres Rotationselement, dessen Außenumfang eine sägezahnförmige Umfangsstruktur mit mehreren umfänglich verlaufenden Rampen bildet, ein im Wesentlichen ringförmiges Plattengebilde mit einem einzelnen Plattenelement oder einem Stapel aus mehreren Plattenelementen, dessen Innenumfang eine sägezahnförmige Umfangsstruktur mit mehrere umfänglich verlaufenden Gegenrampen zur Bildung eines Form- und/oder Reibschlusses mit den Rampen des inneren Rotationselements in einer Drehrichtung bildet, und (iii) einem das Plattengebilde umgebenden äußeren Rotationselement.

Durch die Verwendung der Freilaufkupplung ist sichergestellt, dass der Drehmoment- ü bertrag ungspfad zur Drehmomentübertragung vom Eingangsdrehteil zum Ausgangsdrehteil derart eingerichtet ist, dass keine Drehmomentübertragung vom Ausgangsdrehteil zum Eingangsdrehteil über diesen Pfad erfolgt. Die Freilaufkupplung mit dem Plattengebilde macht die Kupplungseinrichtung kostengünstig und (axial) sehr kompakt.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Freilaufkupplung in der Art einer unter dem Begriff„Wedge-Blade Kupplung" oder„Wedge Clutch" bekannten Freilaufkupplung ausgebildet ist. Eine Beschreibung dieser Freilaufkupplung ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2014/01 1610 A1 zu finden. Die Freilaufkupplung ist nun durch die Verwendung dieser„Wedge Clutch"-artigen Bauweise axial deutlich kompakter ausgeführt.

Gemäß der Erfindung ist das innere Rotationselement axial verschieblich gelagert, wobei die sägezahnförmige Umfangsstruktur am Außenumfang des inneren Rotati- onselements weiterhin umfänglich verteilt axial verlaufende Rampen zum axialen Verschieben des inneren Rotationselements gegenüber dem Plattengebilde in der der einen Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung (der Freilaufrichtung der Freilaufkupplung) aufweist. Die axial verlaufenden Rampen sind insbesondere an den nahezu radial verlaufenden Abschnitten der Sägezahnform zwischen den umfänglich verlaufenden Rampen angeordnet.

Dabei ist vorgesehen, dass durch das axiale Verschieben des inneren Rotationsele- ments ein von dem einen Drehmomentübertragungspfad zur Drehmomentübertragung vom Eingangsdrehteil zum Ausgangsdrehteil unterschiedlicher weiterer Drehmomentübertragungspfad zur Drehmomentübertragung vom Ausgangsdrehteil zum Eingangsdrehteil (Schubbetrieb) gebildet wird. Dieser kann nun so gestaltet sein, dass zwar ein gewisses Maß an Motorbremsen im Schubbetrieb ermöglicht wird, das ein- gangs erwähnte Stempeln jedoch unterbunden wird.

Durch die Rampenwinkel der umfänglichen und der axialen Rampen sind dabei die Zug-/Schub-Anteile einstellbar. Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung weist weiterhin eine Reibscheibe auf, die durch das axiale Verschieben des inneren Rotationselements gegen ein weiteres Rotationsteil der Kupplungseinrichtung anpressbar ist. Der weitere Drehmomentübertragungspfad verläuft dann über diese Reibscheibe vom Ausgangs- zum Eingangsdrehteil.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das äußere Rotationselement zwei gegeneinander axial verschieblich gelagerte Teile auf, die Druckplatten der schaltbaren Reibkupplung bilden, zwischen denen ein Außenum- fangsbereich des Plattengebildes verpressbar ist.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Außenumfangsbereich des Plattengebildes wie auch entsprechende Innenumfangsbereiche der axial verschieblich gelagerten Teile des äußeren Rotationselements angefast sind. Durch diese Ausgestaltung lässt sich die Freilaufkupplungs-Funktion der Wedge-Blade Kupplung besonders gut mit der schaltbaren Reibkupplungs-Funktion des in zwei Teile geteilten äußeren Rotationselements verbinden.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die schaltbare Reibkupplung eine im unbetätigten Zustand geschlossene Reibkupplung ist. Dementsprechend ist auch die resultierende Kupplungseinrichtung eine im unbetätigten Zustand geschlossene (normal geschlossene) Kupplung. Diese Kupplungsart ist bei den Antriebssträngen von Krafträdern gängig. Dabei ist vorgesehen, dass die schaltbare Reibkupplung eine Energiespeichereinrichtung zu ihrem Schließen aufweist. Bei einer üblichen normal offenen Einscheiben- Trockenkupplung wird beispielsweise eine Tellerfeder als eine solche Energiespeichereinrichtung genutzt. Besonders bevorzugt ist die Energiespeichereinrichtung jedoch als Anordnung von Federelementen ausgebildet. Diese Federelemente sind ins- besondere als Druckfedern wirkende Schraubenfedern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen zumindest zwei der die Gegenrampen bildenden Umfangsabschnitten des Plattengebildes eine der federnd ausgestalteten Komponenten des Plattengebildes ange- ordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in einem zwischen zwei der die Gegenrampen bildenden Umfangsabschnitten des Plattengebildes angeordneten Umfangsabschnitt eine komplette Materialaussparung vorgesehen. Durch diese federnde Ausgestaltung sowie die Aussparung wird die bekannte Freilaufkupplungs-Funktion besonders gut gewährleistet.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das mindestens eine Plattenelement einstückig ausgebildet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang eines Kraftrades oder ein sonstiges Kraftfahrzeugs mit einer Antriebsmaschine, einem Getriebe und einer zwischen Antriebsmaschine und Getriebe zwischengeschalteten Kupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Kupplungseinrichtung wie vorstehend beschrieben ausgestaltet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt: Fig. 1 : in einer Schnittdarstellung die obere Hälfte einer Kupplungseinrichtung zur Unterdrückung eines sogenannten Stempelns im Antriebsstrang eines Kraftrades gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2: Details einer Freilaufkupplung der in Fig. 1 gezeigten Kupplungseinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung die obere Hälfte einer Kupplungseinrichtung 10 für den (nicht gezeigten) Antriebsstrang eines Kraftrades zur Unterdrückung eines sogenannten Stempeins. Eine solche Kupplung wird auch als Anti-Hopping-Kupplung bezeichnet. Beim harten Anbremsen vor einer Kurve und gleichzeitigem schnellen Herunterschalten wirkt die Motorbremse auf das Hinterrad eines Motorrades. Dies kann ausreichen, um das durch die dynamische Radlastverteilung entlastete Hinterrad zum Blockieren zu bringen. Dabei kann das mit dem englischen Wort Hopping be- schriebene Hüpfen, Springen oder auch Stempeln des Hinterrades auftreten, welches den vollständigen Verlust der Haftung oder Traktion mit sich bringen kann.

Die Kupplungseinrichtung 10 weist ein Eingangsdrehteil 12, ein Ausgangsdrehteil 14, eine schaltbare Reibkupplung 16 und eine Freilaufkupplung 18 zur Bildung eines Drehmomentübertragungspfades zur Drehmomentübertragung vom Eingangsdrehteil 12 zum Ausgangsdrehteil 14 (im Zugbetrieb) auf. Das Eingangsdrehteil 12 und das Ausgangsdrehteil 14 drehen dabei um eine gemeinsame Drehachse 20. Das Ausgangsdrehteil 14 ist als ein Zahnkranz ausgebildet, der am Außenumfang eines Gehäuses 22 angeordnet und mit diesem fest verbunden ist. Die Freilaufkupplung 18 ist als sogenannte„Wedge-Blade Kupplung" oder„Wedge Clutch" bekannte Freilaufkupplung 18 ausgebildet und weist ihrerseits drei bezüglich der Drehachse 20 koaxial angeordnete und drehbar gelagerte Hauptkomponenten 24, 26, 28 auf. Diese sind: ein als Innenring ausgebildetes inneres Rotationselement 24, ein als (zweiteiliger) Außenring ausgebildetes äußeres Rotationselement 26 und eine radial zwischen diesen bei- den Rotationselementen 24, 26 angeordnetes, im Wesentlichen ringförmiges Zwischenelement 28. Das Zwischenelement 28 besteht aus einem Plattengebilde 30, das als Hauptkomponente ein Plattenelement 32 aufweist. Das Plattenelement 32 ist dabei einstückig ausgebildet. Das innere Rotationselement 24 bildet im gezeigten Bei- spiel das Eingangsdrehteil 12 und ist weiterhin bezüglich der Drehachse 20 auch axial verschieblich gelagert.

Das äußere Rotationselement 26 weist zwei gegeneinander axial verschieblich gela- gerte Teile 34, 36 auf. Beide Teile 34, 36 sind über eine jeweilige Verzahnung drehfest mit dem Gehäuse 22 verbunden und werden von als Druckfedern ausgebildeten Federelementen 38 zusammengedrückt. Dies ermöglicht das für die Wedge Clutch typische Klemmen des Plattengebildes 30 an das äußere Rotationselement 26. Der beidseitig angefaste Außenumfangsbereich des Plattengebildes 30 (der Wedge Plate) bildet zusammen mit dem entsprechend angefasten und geteilten äußeren Rotationselement 26 die schaltbare Reibkupplung 16. Die schaltbare Reibkupplung 16 ist eine im unbetätigten Zustand geschlossene Reibkupplung 16 und weist ein als Druckfeder ausgebildetes Federelement 38 auf. Die Kupplungseinrichtung 10 weist axial benachbart zum inneren Rotationselement 24 eine Reibscheibe 40 auf, die über eine Verzahnung mit dem Gehäuse 22 drehfest verbunden ist und die durch ein axiales Verschieben des inneren Rotationselements 24 zwischen diesem und einem weiteren Rotationsteil 42 verpressbar ist. Dieses weitere Rotationsteil 42 ist ebenfalls drehfest mit dem Gehäuse 22 verbunden.

Die Fig. 2 zeigt nun den Aufbau der als sogenannte„Wedge-Blade Kupplung" oder „Wedge Clutch" bekannte Freilaufkupplung 18. Der Außenumfang des inneren Rotationselements 24 bildet eine sägezahnförmige Umfangsstruktur mit mehreren umfänglich radial ansteigend verlaufenden Rampen 44 in immer gleicher Richtung. Das das innere Rotationselement 24 umgebende Plattengebilde 30 weist mehrere umfänglich verteilte Abschnitte 46 auf, die über federnd ausgestalteten Komponenten 48 elastisch verbunden sind und weist einen Innenumfang auf, der eine sägezahnförmige Umfangsstruktur mit verlaufenden Gegenrampen 50 zur Bildung eines Form- und/oder Reibschlusses mit den Rampen des inneren Rotationselements 24 in der Drehrich- tung für den Zugbetrieb bildet.

In einem Umfangsabschnitt zwischen zwei die Gegenrampen 50 bildenden Umfangs- abschnitten 46 des Plattengebildes 30 ist eine komplette Materialaussparung vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung wird die bekannte Freilaufkupplungs-Funktion be- sonders gut gewährleistet. Wird das Eingangsdrehteil 12, also das innere Rotationsteil 24 in der Richtung relativ zu dem Plattengebilde 30 gedreht, in der die umfänglich radial ansteigenden Rampen 44 und Gegenrampen 50 auf einander zulaufen, wird das Plattengebilde 30 durch die an einander vorbeigleitenden Rampen/Gegenrampen 44, 50 nach radial außen gedrückt, bis der Außenumfang des Plattengebildes in Kontakt mit dem zweigeteilten äußeren Rotationselement 26 kommt.

Dabei ist der Außenumfangsbereich des Plattengebildes 30 wie auch entsprechende Innenumfangsbereiche der axial verschieblich gelagerten Teile 34, 36 des äußeren Rotationselements 26 mit einander entsprechenden Fasen versehen, die in Fig. 1 gut erkennbar sind. Durch diese Ausgestaltung lässt sich die Freilaufkupplungs-Funktion der Wedge-Blade Freilaufkupplung 18 besonders gut mit der Reibkupplungs-Funktion der schaltbaren Reibkupplung 16 mit dem in die zwei Teile 34, 36 geteilten äußeren Rotationselement 26 verbinden.

Die gezeigte Kupplungseinrichtung weist die folgenden Charakteristika und Vorteile auf:

(a) das innere Rotationselement weist zusätzlich zu den üblichen umfänglichen Rampen 44 auch axial ausgerichtete Rampen 52 in Freilaufrichtung der Wedge-Clutch Freilaufkupplung 18 auf,

(b) es sind weniger Reibbeläge vorgesehen als in herkömmlichen Anti-Hopping- Kupplungen,

(c) durch einstellen der Rampenwinkel sind die Zug/Schub Anteile einstellbar und

(d) es ergibt sich eine gegenüber herkömmlicher Anti-Hopping-Kupplungen eine kompaktere Bauweise.

Es ergibt sich folgende Funktion:

Das Drehmoment wird über die Innenverzahnung am inneren Rotationselement 24 vom Motor aus eingeleitet. Die gezeigten Federelemente 38 beaufschlagen das geteilte äußere Rotationselement 26 der Wedge Clutch 18 mit einer Axialkraft um eine Klemmung des Plattengebildes 30 zu gewährleisten. Durch die Reibung zwischen dem äußere Rotationselement 26 der Freilaufkupplung 18 und dem Plattengebilde 30 an sich (über nicht gezeigte Reibbeläge) läuft dieses Plattengebilde 30 mit seinen Ge- genrampen 50 die Rampe 44 des inneren Rotationselement 24 in Umfangsrichtung hinauf und sperrt somit die Relativbewegung des inneren Rotationselements 24 gegenüber dem äußeren Rotationselement 26 und überträgt das Drehmoment im Zugbetrieb über den einen Drehmomentübertragungspfad vom Eingangsdrehteil 12 zum Ausgangsdrehteil 14. Dieser Drehmomentübertragungspfad verläuft also von dem das Eingangsdrehteil 12 bildenden inneren Rotationselement 24 über das Plattengebilde 30, das äußere Rotationselement 26 und das Gehäuse 22 zu dem als Zahnkranz ausgebildeten Ausgangsdrehteil 14. Die Energiespeichereinrichtung mit den Federelemente 38 ist über einen (nicht gezeigten) Betätigungshebel zusammendrückbar. Durch Betätigen der schaltbaren Kupplung 16 wird somit die komplette Kupplung der Kupplungseinrichtung 10 gelöst. Ist die schaltbare Kupplung 16 nicht betätigt, hält die Vorspannung der Federelemente 38 die Teile 34, 36 des äußeren Rotationselements 26 der Wedge Clutch 18 zusam- men.

Im Schubbetrieb löst sich das Plattengebilde 30 vom inneren Rotationselement 24 und dreht in Freilaufrichtung (in Fig. 2 gegen den Urzeigersinn). Jetzt schlägt das an dem Innenumfang mehrfach angefaste Plattengebilde 30 an den axial verlaufenden Ram- pen 52 des inneren Rotationselements 24 an und verschiebt dieses innere Rotationselement 24 axial. Dies resultiert in einer Kraft auf die axial neben dem inneren Rotationselement 24 angeordnete Reibscheibe 40. Somit kann im Schubbetrieb ein einstellbares Moment über einen weiteren Drehmomentübertragungspfad zur Drehmomentübertragung vom Ausgangsdrehteil 14 zum Eingangsdrehteil 12 übertragen werden. Dieser andere Drehmomentübertragungspfad verläuft also von dem als Zahnkranz ausgebildeten Ausgangsdrehteil 14 über das Gehäuse 22 und die Reibscheibe 40 zu dem das Eingangsdrehteil 12 bildenden inneren Rotationselement 24. Bezugszeichenliste Kupplungseinrichtung

Eingangsdrehteil

Ausgangsdrehteil

Reibkupplung, von außen schaltbar

Freilaufkupplung

Drehachse

Gehäuse

Rotationselement, inneres (Freilaufkupplung) Rotationselement, äußeres (Freilaufkupplung) Rotationszwischenelement

Plattengebilde

Plattenelement

Teil (äußeres Rotationselement)

Teil (äußeres Rotationselement)

Federelement

Reibscheibe

Rotationsteil, weiteres

Rampe, umfänglich (inneres Rotationselement) Abschnitt (Plattengebilde)

Komponente, federnd

Gegenrampe, umfänglich (inneres Rotationselement) Rampe, axial (inneres Rotationselement)