DE102004009832A1 - Ausrücksysteme - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Hebelsystem zum Betätigen von Kupplungen oder Getriebe-Bremsen, für Fahrzeuge – insbesondere für Kraftfahrzeuge – wobei für die Betätigung des Hebels, das Hebelsystem verändert wird.
- Nach dem Stand der Technik werden Kupplungen beispielsweise in der Form betätigt, indem ein Hebel, der unveränderliche Hebellängen aufweist, mittels einer zunehmenden Kraft betätigt wird. Die Betätigung der Kupplung kann jedoch auch über einen Zentralausrücker erfolgen. Dieser Zentralausrücker wird von einem E-Motor angetrieben und die Betätigung direkt erfolgt über ein Stimradgetriebe. Nachteilig dabei ist, dass der E-Motor sein maximales Moment abgeben muss um die Kupplung zu schließen. Dazu muss er voll bestromt werden. Um keinen Schaden an der Kupplung oder dem Zentralausrücker herbeizuführen, muss nach dem Schließen der Kupplung der E-Motor durch eine zusätzliche Bremse sofort wieder abgebremst werden.
- Um die Kupplung öffnen zu können, ist jedoch die Bremse zuvor wieder zu lösen. Danach ist das System selbst öffnend.
- Aufgrund des hohen Strombedarfs des E-Motors während des Aurückvorgangs ist keine aktive Regelung der Anpresskraft und damit des zu übertragenen Drehmoments möglich.
- Zur Betätigung von Bremsen in einem Kraftfahrzeug-Getriebe – insbesondere von Automatikgetrieben – werden eine Vielzahl von (so genannten Lamellenpaketen) nach dem Stand der Technik mittels hydraulischer Kraft zusammen gepresst.
- Diese bekannten Systeme haben den Nachteil, dass die hierzu erforderlichen Hebelsysteme relativ viel Platz benötigen, bzw. bei hydraulischen Schließsystemen für Brems-Lamellenpakete ein hydraulisches System vorhanden sein muss, welches mittels einer zusätzlichen hydraulischen Pumpe betätigt werden muss.
- Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, dass unter Berücksichtigung der Platzverhältnisse im Motorraum, die für die Kupplung erforderliche Betätigungskraft der Kupplung mit geringem Energieaufwand regelbar ist und bei Stromausfall eine selbständige Öffnung der Kupplung erfolgt.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Hebelsystem angeordnet wird, bei dem die Hebelarme keine unveränderbaren Hebellängen aufweisen. Dieses wird in der Form bewerkstelligt, dass eine Krafteinwirkung auf eine erste Seite des Hebelarms mittels eines Energiespeichers – beispielsweise als Tellerfeder ausgestaltetrealisiert wird. Damit wird die erste Seite des Hebelarms durch die jeweilige Position des Drehpunktes bestimmt. Die zweite Seite des Hebelarms bewirkt die Krafteinwirkung auf die Kupplung oder Getriebe-Bremse. In einer Ruhelage des erfindungsgemäßen Hebelsystems befindet sich ein veränderbarer Drehpunkt im Wesentlichen zunächst in der Nähe des Energiespeichers. Soll nun eine Kupplung oder Bremse geschlossen werden, so wird dieser Drehpunkt zu dem Hebelende bewegt, dessen Krafteinwirkung auf die Kupplung oder Getriebe-Bremse einwirkt. Aufgrund der Hebelgesetze kann also das Hebelsystem zunächst – jedenfalls im Wesentlichen – keine Kraft aufbringen. Befindet sich der Drehpunkt dieses Hebelsystems jedoch weit entfernt von dem Energiespeicher, oder anders herum ausgedrückt, in der Nähe des Endes, welches auf die Kupplung oder Bremse einwirkt. So steht dem erfindungsgemäßen Hebelsystem eine große Kraft zur Verfügung.
- Erfindungsgemäß kann das Hebelsystem aber auch dadurch zur Betätigung einer Kupplung oder Getriebe-Bremse verwendet werden, indem der Einwirkpunkt einer Kraft entlang einer (Teil-)Hebelachse verschoben wird, wie in der Figurenbeschreibung noch zu sehen sein wird.
- Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Hebelsystems in Verbindung mit einer Kupplung im geöffneten Zustand; -
2 Hebelsystem nach1 , jedoch im geschlossenen Zustand; -
3 eine geöffnete Kupplung mit einer mäanderförmigen Feder zur Verlagerung der Drehpunkte; -
4 Hebelsystem wie in3 , jedoch im geschlossenen Zustand; -
5 eine Doppelkupplung mit zwei Mäanderfedern, die mittels zweier E-Maschinen verstellbar sind: -
6 eine Doppelkupplung mit exzentrisch angeordneten Stellmotoren für die Verstellung der Drehpunkte auf Vollspiralen; -
7 wie6 , jedoch Verstellung der Drehpunkte in Spiralsegmenten; -
7a eine Spiralentellerfeder mit Nadelkäfig, -
7b eine Spiralentellerfeder mit Sicken, -
8 wie7 , jedoch Verstellung der Drehpunkte durch Axiallager; -
9 eine „gedrückte" Kupplung mit Fliehkraftausgleich in geschlossenem und auch offenem Zustand; -
10 eine mit „Federkraft geschlossene" Kupplung im geschlossenen und offenen Zustand mit einem Hebelsystem für „Pedalgefühl"; -
11 einen Ausschnitt aus einem segmentierten Ringhebel; -
12 einen Ausschnitt aus einem Getriebe mit einem segmentierten Ringhebel; -
13 –17 verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Hebelsystems mit einer Laufrolle; -
18a –d verschiedene Ansichten eines Hebelsystems in einem Kasten; -
19a –c weitere Ansichten eines Hebelsystems in einem Kasten; -
20a –c verschiedene Ansichten eines verlagerbaren Drehpunktes; -
21a –b Draufsicht und Seitenansicht einer Energiespeicher-Halterung; -
22a –b Draufsicht und Seitenansicht einer weiteren Energiespeicher-Halterung; -
23a –d verschiedene Ausgestaltungen einer Lagereinheit (verlagerbarer Drehpunkt); -
24a –c eine Lagereinheit mit gespritzter Mutter; -
25a –c eine Schnappverbindung in der Lagereinheit; -
26a –f verschiedene Ausgestaltungen einer Verbindung zwischen der Verstellspindel und der Mutter einer Lagereinheit; -
27a –h Varianten der Lagereinheit; -
28a –d weitere Varianten der Lagereinheit; -
29 der Toleranz-Ausgleich an einem Hebelsystem; -
30a –b Veranschaulichung der Messmethode für den Toleranz Ausgleich; -
31 eine perspektivische und teilweise aufgeschnittene Darstellung eines Doppel-Hebelsystems in einem Kasten; -
32 eine weitere perspektivische und teilweise aufgeschnittene Darstellung eines Doppel-Hebelsystems in einem Kasten. -
33a einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Hebelsystems, das eine geöffnete Kupplung mit einer anderen Gestaltung der Druckfeder darstellt -
33b Hebelsystem nach33a , jedoch im geschlossenen Zustand; -
34 Zentraler Rampenausrücker mit radial angeordneten Kipphebeln, -
34a Rampenausrücker mit radial angeordneten Druckfederspeichern. -
35 Radial angeordnete Kipphebel, wobei die Tellerfeder gleichzeitig als Druckfeder wirkt,. -
36 Rampenausrücker mit Spiralentellerfeder als Kraftübertragungsmittel, -
37 Axial angeordneter Rampenausrücker mit besonderer Anordnung der Druckfeder, -
38 Rampenausrücker gemäß37 mit Notfallentriegelung. -
39 Rampenausrücker, bei dem die Kraftübertragung durch Verschieben eines zusätzlichen Blechs mit Wippkurvenprofil.erfolg, -
40 Ausrücker mit innen liegendem E-Motor -
41 hydraulisch betätigbarer Ausrücker in Form eines Wiegehebels -
41a Schnitt durch den Ausrücker gemäß41 -
41b Baueinheit hydraulisch betätigbarer Zylinder mit Laufrollen31 (die hebelseitig wirken (31a) und auf dem Gehäuse49 abrollen (31b)) -
42 Grundprinzip eines doppelten hydraulisch betätigbaren Wiegehebelausrückers (linker Ausrücker in eingerückter, rechter Ausrücker in ausgerückter Stellung) -
42a Seitenansicht des in13 dargestellten doppelten Wiegehebelausrückers -
43 Ausgestaltung eines Rollenwagens -
44 weitere Variante eines Ausrückers im Schnitt -
45 Ausgestaltung der Ausrückfeder mit am Ende der Käfige zur Aufnahme der Rollen (Spiralen) angeordneten Anschlagnocken -
46 und47 weitere Ausgestaltungen der Ausrückfeder -
48 Anwendung der erfinderischen Lösung für eine elektrisch betätigte Scheibenbremse - Der Figurenbeschreibung soll vorausgeschickt werden, dass die Bezugszeichen über alle Figuren hinweg die gleiche Bedeutung haben. Ferner sind umlaufende Linien – aus Gründen der Übersichtlichkeit – in vielen Darstellungen weggelassen worden. Dort wo sie dennoch eingezeichnet sind, erklärt es sich aus der Art der Darstellung von selbst.
- In den
1 und2 ist lediglich schematisch eine Kupplung mit ihrem erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus zu sehen. Die1 zeigt hierbei eine geöffnete Kupplung2 , während in der2 die gleiche Kupplung2 im geschlossenen Zustand zeigt. Die1 und2 müssen deshalb gedanklich gemeinsam betrachtet werden. Die Kupplung2 besteht im Wesentlichen aus einer Gegendruckplatte6 , einer Kupplungsscheibe5 , einer Druckplatte3 , einem Kupplungsdeckel4 und einer Ausrückfeder10 , die hier als Tellerfeder ausgebildet ist. Ein Betätigungsmechanismus für die Kupplung2 besteht im Wesentlichen aus einem Hebelsystem, welches an einer Abstützung34 angeordnet ist. Der Betätigungsmechanismus wirkt mittels seines Hebels7 auf ein Axiallager14 (welches um eine hier nicht dargestellte Welle1 herum angeordnet ist), wobei das Axiallager14 wiederum auf die Ausrückfeder10 der Kupplung2 wirkt. Die Abstützung34 ist in den Ausführungsbeispielen der1 und2 drehfest mit einem nicht dargestellten Gehäuse eines Getriebes verbunden. - Weil bei der in den
1 und2 dargestellten Kupplung2 , durch Drücken des inneren Endes der Ausrückfeder10 nach links – wobei hier die Ausrückfeder10 ebenfalls einen Hebel7 darstellt – die Kupplung geschlossen wird, spricht man hier auch von einer so genannten „gedrückten" Kupplung. Säßen die dreieckig dargestellten Auflagerpunkte der Ausrückfeder10 an der Druckplatte3 radial innen und am Kupplungsdeckel4 außen, so wäre eine Wirkungsumkehr möglich und man könnte durch Drücken der Ausrückfeder10 die Kupplung auch schließen. Kupplungen, die durch Drücken geöffnet werden, auch wenn sie nicht dargestellt sind, sind deshalb Gegenstand der Erfindung. - In der
1 liegen ein Energiespeicher9 – hier als Wendelfeder ausgebildet – das radial äußere Ende des Hebels7 und ein verlagerbarer Drehpunkt8 , der in dieser Figur gleichzeitig mit den Auflagepunkten A und B zusammenfällt, im Wesentlichen auf einer Wirklinie. Da es sich bei den Figuren der vorliegenden Anmeldung im Wesentlichen um rotationssymmetrische Teile handelt, die in der zeichnerischen Darstellung so genannte umlaufende Linien aufweisen würden, und diese aber die Übersichtlichkeit beeinträchtigen würden, sind diese umlaufenden Linien in den Figuren dieser Anmeldung weggelassen worden. Aus diesem Grund entsteht dann beispielsweise bei dem Hebel7 der Eindruck, dass es sich um ein Element handelt, welches stabförmig ausgebildet ist und in der Ebene der Darstellung liegt. Der Hebel7 kann als Scheibe ausgebildet sein, welche über radiale Schlitze verfügt, so dass gewissermaßen einzelne Hebel7 entstehen. Der Hebel7 kann im Rahmen der Erfindung aber auch als ein einzelner, radialer Hebel7 gestaltet sein, wie in den13 bis17 bzw.33 bis35 noch näher erläutert wird. Im Rahmen der Erfindung ist es hierbei ohne Bedeutung, ob die Scheibe von außen nach innen oder von innen nach außen teilweise geschlitzt ist. Wichtig ist lediglich, dass der verlagerbare Drehpunkt8 auf einer im Wesentlichen radialen Teilfläche der Scheibe nach innen – bzw. – auch nach außen laufen kann. Der Hebel7 ist in den1 und2 nicht gradlinig dargestellt. Er ist aus der Sicht des verlagerbaren Drehpunktes8 gewissermaßen konkav geformt. Der verlagerbare Drehpunkt8 besteht aus mehreren Laufrollen31 , was den Vorteil hat, dass eine dieser Laufrollen31 auf der Oberfläche des Hebels7 abrollen, während eine andere Laufrolle31 auf der Oberfläche der Abstützung34 laufen kann. Gäbe es nur eine einzige Laufrolle31 bei dem verlagerbaren Drehpunkt8 , so wären die Drehrichtungen der Laufrollen31 auf der Hebeloberfläche und die Drehrichtung auf der Abstützung34 gegenläufig, was dazu führen würde, dass ein radiales Verlagern dieses Drehpunktes8 erschwert würde. - In der beschriebenen Position des verlagerbaren Drehpunktes
8 bzw. des Auflagepunktes B in der1 , wirkt die Spannkraft des Energiespeichers9 auf einer Hebellänge, die gleich null ist. Deshalb kann kein Moment des Hebels7 auf das Ausrücklager14 wirken. Wird nun allmählich – in der Praxis sind das evtl. nur wenige Millisekunden – der verlagerbare Drehpunkt8 radial zur nicht dargestellten Welle1 hin bewegt, so nimmt die Hebellänge zwischen dem Energiespeicher9 und dem Drehpunkt8 immer weiter zu. Gleichzeitig verkürzt sich die Hebellänge von dem Drehpunkt8 bis zu seinem Auflagerpunkt am Ausrücklager14 . Durch das Verlagern des Drehpunktes8 bzw. Auflagepunktes B wird eine Kraftveränderung gemäß der Formel FG = FF b/a auf das Ausrücklager14 bewirkt.
FG = Gesamtkraft
FF = Federkraft
a = Abstand des Drehpunktes8 bzw. vom Ausrücklager
b = Abstand des Drehpunktes8 bzw. von der wirkenden Federkraft - Aus dieser Gleichung wird ersichtlich, dass die Ausrückkraft größer wird, je näher der Drehpunkt
8 bzw. Auflagepunkt B an das Axiallager14 heranrückt. - In der
2 ist schließlich der verlagerbare Drehpunkt8 bzw. der Auflagepunkt B in seiner radial inneren Position angelangt. Hier wird ein maximales Moment des Hebels7 auf das Ausrücklager14 ausgeübt (s. Gleichung). In Verbindung mit der Tellerfeder10 (Ausrückfeder), die wiederum ein Hebelsystem darstellt, kann dann die Anpresskraft auf die Druckplatte3 durch diese weitere Hebelübersetzung noch verstärkt werden. - Die Tellerfeder muß dabei eine höhere Kraft als die maximale Anpresskraft besitzen, damit an den Laufrollen
31 am äußeren Auflagepunkt stets eine Mindestkraft anliegt, um ein Durchdrehen der gesamten Anordnung zu vermeiden (der kleinste Auflagedurchmesser der Laufrollen31 ist stets größer als der Abstützdurchmesser zur Kuppplung) - Durch die konkave Form des Hebels
7 kann der verlagerbare Drehpunkt8 radial verstellt werden, ohne dass er hierbei eine „Steigung" überwinden muss. Dieses hat den Vorteil, dass das Verstellen des verlagerbaren Drehpunkts8 bzw. des Auflagepunktes B auch mit geringem Energieaufwand bewerkstelligt werden kann. Durch die konkave Form des Hebels7 (bzw. konkave Form einzelner hebelförmiger Zungen einer Tellerfeder10 ) ist die Tangente am Berührpunkt des konkaven Hebels7 im Wesentlichen parallel zu der radialen Bahn des verlagerbaren Drehpunktes8 . bzw. des Auflagepunktes B. - Mit den
3 und4 wird eine Ausgestaltung des Prinzips der1 und2 gezeigt. Die3 und4 müssen hier ebenfalls wiederum im Zusammenhang betrachtet werden, weil die3 hierbei eine geöffnete Kupplung, während die4 eine geschlossene Kupplung zeigt. Die Kupplung2 ist ergänzend mit einem Torsionsdämpfer13 ausgerüstet, wodurch motorseitige Drehungleichförmigkeiten getriebeseitig minimiert werden. - Der Kupplungsdeckel der Kupplung
2 weist hierbei Einstanzungen auf, auf denen sich ein Energiespeicher9 – hier als Tellerfeder ausgebildet – abstützt. Die Tellerfeder ist hier gespannt, weshalb sie im Wesentlichen einen ebenen Ring bildet. Zwischen dem Energiespeicher und dem Hebel7 ist am oberen Ende des Hebels ein radial fester Drehpunkt11 angeordnet. Dieser Drehpunkt11 ist beispielsweise als Drahtringlager ausgebildet. Dieser Drehpunkt11 gestattet zwar ein Schwenken des Hebels7 in der Ebene der Darstellung, aber er gestattet kein radiales Verschieben. Der Kupplungsdeckel4 weist an seiner Innenfläche – d. h. der Druckplatte3 zugewandt – eine ebene Lauffläche auf. Auf dieser Lauffläche liegt eine Mäanderfeder15 an. Diese Mäanderfeder15 ist auch noch mal neben der3 in einem Ausschnitt ihrer Draufsicht dargestellt. In den oberen – d. h. in ihren äußeren – Enden befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel rechteckige Fenster, in denen Zylinderrollen (Laufrollen31 ) paarweise übereinander angeordnet sind. Die inneren Enden dieser Mäanderfeder15 sind mit einer Art Haken versehen, mit denen sie mit einer speziellen Tellerfeder22 eine mechanische Verbindung eingehen. Wegen der gewählten Darstellung, bei der keine umlaufenden Linien gezeigt werden, scheint diese Tellerfeder22 aus einem schwanenhalsförmigen Draht zu bestehen. Die gleiche Verwirrung könnte bezüglich einer Ausrückschale24 zustande kommen, die in Wirkverbindung mit dem Ausrücklager14 besteht. Vergegenwärtigt man sich jedoch, dass sowohl die Tellerfeder22 , als auch die Ausrückschale – wie der Name hier schon sagt – schalenförmige Elemente sind, so wird die Wirkungsweise dieser Bauteile schneller deutlich. Die Tellerfeder22 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie sowohl vom äußeren Durchmesser bis etwa zu ihrer Mitte, als auch von ihrem inneren Durchmesser in Richtung Außendurchmesser teilweise geschlitzt ist. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt es einen ringförmigen, nicht geschlitzten Bereich, der ungefähr im inneren Drittel der Tellerfeder22 liegt. Dieser nicht geschlitzte, ringförmige Bereich der Tellerfeder22 besitzt nach den Regeln der Festigkeitslehre eine so genannte neutrale Faser23 . Erfährt nun die Tellerfeder22 in ihrem inneren Durchmesserbereich eine Krafteinwirkung nach links, so muss der ungeschlitzte, ringförmige und zugleich kegelförmige Bereich der Tellerfeder zunächst erst mal „flach gedrückt werden". Ist dieser flach gedrückte Zustand überschritten, so versucht sich wieder eine Kegelform einzustellen, wodurch die Bewegung der Tellerfeder22 fortgesetzt wird. Durch die beschriebene Krafteinwirkung auf die Tellerfeder22 kommt es demzufolge zu einer Formänderungsarbeit, die der Biegung entspricht, denn es bilden sich umfängliche Zug- bzw. Druckspannungen diametral zur ringförmigen, neutralen Faser aus. Bei der beschriebenen, elastischen Verformung der Tellerfeder22 wird der Durchmesser der neutralen Faser nicht veränderi, jedoch wandert der Ring der neutralen Faser axial nach links. Die äußeren Zungen der Tellerfeder22 , die durch die äußeren Schlitze gebildet werden, führen hierbei eine starke Schwenkbewegung um die neutrale Faser aus. Da diese äußeren Enden der Tellerfeder22 zugleich auch in die inneren Haken der Mäanderfeder15 eingreifen, wird hierbei die Mäanderfeder radial nach innen gezogen. Diese Lageänderung der Mäanderfeder15 ist deshalb möglich, weil die einzelnen Segmente der Mäanderfeder mittels dünner Stege miteinander verbunden sind. In der rechten Hälfte der4 kann man deutlich sehen, wie diese Stege durch das „nach innen ziehen der Mäanderfeder15" die Stege enger zusammen gerückt sind, wodurch ein geringerer Innen- als auch Außendurchmesser der Mäanderfeder15 möglich ist, ohne dass sich die einzelnen Segmente der Mäanderfeder15 gegenseitig behindern. Durch die radiale Bewegung der Mäanderfeder15 wandert der verlagerbare Drehpunkt8 näher zur Welle1 . Da der verlagerbare Drehpunkt8 aus zwei übereinander angeordneten Wälzlagerkörpern besteht, gibt es beim Verlagern dieses Drehpunktes8 keine nennenswerten Reibungsverluste, da vorteilhafter Weise die Drehrichtungen des Wälzkörpers auf dem Hebel7 und des Wälzkörpers auf der Innenseite des Kupplungsdeckels4 und auch die Drehbewegung der Wälzkörper zueinander, jeweils ein Aufeinander-Abrollen darstellen. - Ist nun der Drehpunkt
8 radial nach innen verlagert worden, drückt der Hebel7 in diesem Fall auf eine Verschleißnachstellung12 , die auf der Druckplatte3 angeordnet ist. Der Hebelarm zwischen dem Drehpunkt8 und dem festen Drehpunkt11 stellt dann eine relativ große Länge dar, wodurch der Energiespeicher9 seine in ihm innewohnende Kraft über den Drehpunkt11 in den Hebel7 einleiten kann und die Kupplung wird geschlossen. Soll die Kupplung wieder geöffnet werden, so ist lediglich ein umgekehrter Bewegungsablauf erforderlich. - Die
5 bis8 zeigen jeweils ein doppeltes, erfindungsgemäßes Hebelsystem in Verbindung mit einer Doppelkupplung. Bei den Doppelkupplungen aus den5 bis8 ist die Gegendruckplatte6 mittig zwischen den Kupplungsscheiben5a ,5b und mittig zwischen den Druckplatten3a ,3b angeordnet. Die Gegendruckplatte6 ist drehfest mit einem Gehäuseteil der Doppelkupplung verbunden. Der Kupplungsdeckel4 ist ebenfalls mit der Gegendruckplatte6 und damit mit dem Gehäuse der Doppelkupplung verbunden. In der5 sind die Stellmotoren21a ,21b als so genannter Starter-Generator ausgebildet. Die Außenhülle der Stellmotore21a ,21b – üblicherweise Stator genannt – ist hier drehbar gestaltet, wodurch der Begriff Stator – also stehendes Teil – nicht geeignet ist und deshalb hier der neutrale Begriff Hülle verwendet wird. Mit anderen Worten: Die Innenhülle der Stellmotoren21a ,21b ist drehfest und mittels einer geeigneten mechanischen Brücke mit dem nicht rotierenden Getriebekörper verbunden. Über diesen nicht rotierenden Teil der Stellmotoren21a ,21b erfolgt auch die Stromzufuhr (hier nicht dargestellt). Von jedem der Stellmotoren21a ,21b erstreckt sich ein Arm radial nach außen, wobei am Ende eines jeden Armes eine Querachse mit einer Rolle angeordnet ist. Der Stift des Stellmotors21a , greift in einen so genannten radialen Federbandaktor16a ein. Dieser Federbandaktor16a (entsprechendes gilt für den Federbandaktor16b ) besteht beispielsweise aus einer spiralförmig gewickelten Feder (vorzugsweise aus Metall gefertigt), die mit mindestens einem ihrer Enden mit einer Mäanderfeder verbunden ist, um ein Schlupfen dieses Federbandaktors16a in der Mäanderfeder15a zu verhindern. Da die Mäanderfeder15a (entsprechendes gilt für15b ) drehfest mit dem Kupplungsdeckel4 verbunden ist, ergibt sich bei einer nicht rotierenden Hülle des Stellmotors21a ein Durchkämmen des Stiftes in den Lagen des Federbandaktors16a , wobei dieser je nach Drehrichtung der Doppelkupplung und je nach Wickelrichtung des Federbandaktors16a die Mäanderfeder15a entweder radial nach innen zieht, oder nach außen drückt. Hierdurch erfolgt eine Verlagerung des radial verlagerbaren Drehpunktes8a . Der dem Drehpunkt8a zugeordnete Hebel7a drückt auf eine Verschleißnachstellung12a und einem radial fixen Drehpunkt11a . Vom Drehpunkt11a gibt es wiederum einen Kraftfluss mittels einer Klammer25a auf den Energiespeicher9 . Dieser Energiespeicher9 wirkt wiederum auf den Hebel7b , den Drehpunkt8b und den Hebel7a . Es ist eine Besonderheit in den5 bis8 , dass bei den dort dargestellten Doppelkupplungen und der auch doppelt vorhandenen, erfindungsgemäßen Hebelsysteme, es jeweils nur einen Energiespeicher9 gibt, der aber jeweils für beide Hebelsysteme zuständig ist. - Die Klammem
25a ,25b und deren Durchdringungen durch die anderen Körper (beispielsweise Gegendruckplatte6 oder Kupplungsdeckel4 ), sind ohne weitere Schnittzeichnungen oder weitere Ansichten kaum korrekt darstellbar. Deshalb ist hier teilweise auf Schraffierungen oder der Darstellung von Durchbrüchen verzichtet worden, um die Übersicht nichtweiter zu beeinträchtigen. - Die Klammer
25a verbindet die beiden Hebelsysteme7a und7b miteinander, während die Klammer25b die Wirkverbindung von den Hebelsystemen zur Druckplatte3b herstellt. Zwischen dem rechten Ende des Hebels25b und dem äußeren Ende des Hebels7b ist eine Verschleißnachstellung12b angeordnet, die mittels eines Rampenringes und einer axial gezahnten Innenseite an der Klammer25b arbeitet. - In den
1 und2 ist ein Axiallager14 erforderlich, weil ein drehfestes Ausrücksystem bzw. ein drehfestes Hebelsystem auf drehende Teile der Kupplung2 einwirkt und deshalb Relativdrehbewegungen ausgeglichen werden müssen. Um die Durchmesser bei Ausrücklagern zu halten, wird der Kraftfluss in die Nähe des Wellendurchmessers geleitet und von da aus wieder zu den eigentlichen Pressflächen. So lässt sich ein kleines Axiallager14 realisieren. Werden Bremsen, genauer gesagt Getriebebremsen – beispielsweise in einem Automatikgetriebe – realisiert, so werden zunächst rotierende Bremsscheiben mittels Druckplatten – die drehfest zum Gehäuse sind – abgebremst (die Gegendruckplatte ist sowieso gehäusefest). Weil aber die Druckplatte hier drehfest ist, kann mittels einer Mechanik, die direkt am Getriebegehäuse angebracht ist, direkt auf die ebenfalls drehfeste Druckplatte einwirken, ohne dass man ein Axiallager benötigt wird. Die Betätigung der Doppel-Kupplungen aus den5 bis7 ist deshalb vorteilhaft, weil hier ebenfalls kein Axiallager14 benötigt wird. - Beim Betätigen des Stellmotors
21b mittels des Federbandaktors16b und der Mäanderfeder15b wird die Druckplatte3b bewegt. Wird die Mäanderfeder15b mit ihrem Drehpunkt8b radial weit nach außen gefahren, so drückt sich dann die Druckplatte3b an die Kupplungsscheibe5b und damit an die Gegendruckplatte6 an. Soll jedoch die rechte Kupplungshälfte geschlossen werden – also die Druckplatte3a wird gegen die Gegendruckplatte bewegt – so muss in diesem Fall der radial verlagerbare Drehpunkt8a radial nach innen bewegt wenden. - Es wurde bereits angedeutet, dass die Relativbewegung der Stifte in den Federbandaktoren
16a und16b für das Öffnen und Schließen der Kupplungshälften verantwortlich ist. Um keine Verstellung der Drehpunkte8a und8b hervorzurufen, muss also der äußere Ring der Stellmotoren21a ,21b mit gleicher Drehzahl wie die Doppelkupplung umlaufen. Ein radiales Verstellen der Mäanderfedern15a ,15b kann also durch Anhalten der äußeren Hülle der Stellmotoren21a ,21b geschehen oder aber auch durch eine Erhöhung ihrer jeweiligen Drehzahl bewerkstelligt werden. Für die Betätigung einer Kupplung ist hierbei nicht nur die Drehrichtung und Drehzahl der Kupplung und die Drehrichtung und Drehzahl der Stellmotoren21a ,21b ausschlaggebend, sondern die Stellbewegungen hängen auch davon ab, ob der betreffende Federbandaktor „links herum" oder „rechts herum" gewickelt ist. - In der
6 wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind in einer radial sich erstreckenden Ebene, die drehsynchron mit der Gegendruckplatte6 läuft, auf der Innen- als auch auf der Außenseite spiralförmige Nute vorhanden. Vorteilhafterweise wird in diesem Ausführungsbeispiel diese Ebene von dem Kupplungsdeckel4 gebildet. Das hat den Vorteil, dass dadurch kein weiteres Bauteil benötigt wird. Die Hebel7a ,7b sind hier in besonderer Weise gelagert: Sie stützen sich zusätzlich zu den Punkten8a ,8b auf den Drehpunkten11a bis11d ab, die als Kugelrollen31 ausgebildet sind. Diese Kugelrollen31 laufen jeweils in ringförmigen Nuten. Soll beispielsweise der Drehpunkt8a für den Hebel7a verstellt werden, so wird der scheibenförmige Hebel7a mittels eines Stellringes17a (hier als Hohlrad ausgebildet) gedreht. Der Stellring17a weist an seinem Innendurchmesser eine Verzahnung auf, in die ein Ritzel eines exzentrisch angeordneten Stellmotors21a eingreift. Durch die exzentrische Anordnung des Stellmotors21a kann dieser nicht direkt mit seiner Stromversorgung verbunden sein, weil sonst das Verbindungskabel sich um die Welle1 wickeln würde. Deshalb ist dieser Stellmotor21a mittels eines Stromübertragers26 elektrisch mit der drehfesten Umgebung verbunden. Dieser Stromübertrager26 besteht im Wesentlichen aus Schleifkontakten, die zwischen einem feststehenden und einem mitrotierenden Teil des Stromübertragers eine elektrische Verbindung herstellen (der dem Stellring17b und damit dem Hebel7b zugeordnete Stellmotor21b liegt zeichnerisch hinter dem Stellmotor21a und ist deshalb nicht in der6 zu sehen). Soll nun beispielsweise der Drehpunkt8a für den Hebel7a radial nach innen verlagert werden, so wird der scheibenförmige Hebel7a in Abhängigkeit von der Wickelrichtung der spiralförmigen Nute angetrieben. Während dieses Verstellens läuft der Hebel7a gleichzeitig auf seinen Drehpunkten11a und11c . Da die Nuten der Drehpunkte11a und11c aber ringförmig, d. h. kreisförmig sind, ergibt sich hier keine Veränderung ihrer radialen Position. Der Energiespeicher9 für den Hebel7a wirkt in dem Ausführungsbeispiel der6 nicht direkt. Erst mit der Klammer25a wird eine Wirkverbindung zu dem Energiespeicher9 aufgebaut. In dem Ausführungsbeispiel der6 ist auch deutlich zu erkennen, dass dieser Energiespeicher9 zugleich auch für den Hebel7b zuständig ist. Die Hebel7a und7b der6 sind zumindest in den Bereichen, die von den Drehpunkten8a ,8b ,11a ,11b ,11c ,11d überstrichen werden, nicht geschlitzt, da sonst die spiralförmig bzw. kreisförmig wandernden Kugeln in die entsprechenden Schlitze fallen könnten. - Wegen der nur punktförmigen Tragfähigkeit der Kugeln und weil sich diese umfänglich bewegen, genügt es in dem Ausführungsbeispiel der
6 nicht, wenn eine begrenzte Anzahl Wälzkörpern verwendet wird, wie es beispielsweise in Verbindung mit einer Mäanderfeder15 machbar ist. Hier ist ein ganzer Ring von Kugeln31 auf dem Umfang mindestens einer Spirale und auf dem Umfang der Lagerstellen11a ,11b ,11c ,11d anzuordnen. Befinden sich die Kugeln31 einer Spirale, die beispielsweise den Drehpunkt8a darstellen, im inneren Durchmesser der Spirale, so macht diese aus Kugeln31 gebildete Spirallinie etwa einen Winkel von 360° aus. Ist dagegen der Drehpunkt8a beispielsweise radial sehr weit nach außen verlagert worden, so bilden die spiralförmig angeordneten Kugeln31 einen Winkel kleiner als 360°. Um zu verhindern, dass sich die Kugeln31 , beispielsweise durch undefinierte Lastbedingungen ungleichmäßig über die im Kupplungsdeckel4 eingeprägte Spirale verteilen, ist es vorteilhaft, wenn beide Enden dieser „Kugelspirale" mittels einer Führungsgabel27 fixiert werden. Diese Führungsgabel27 ist als kleine separate Figur in der6 dargestellt, wobei diese Figur, die Situation der „Kugelspirale" wiedergibt, die bei der radial inneren Position des Drehpunktes8a gegeben ist. Das innere und das äußere Ende der Kugelspirale stoßen hierbei in die Enden der Gabelschlitze der Führungsgabel27 . Der Doppelpfeil an der Führungsgabel27 soll hierbei nicht andeuten, dass die Kugeln31 per Krafteinwirkung auf der Führungsgabel27 verschoben werden, sondern, dass sich die Führungsgabel27 je nach Verstellrichtung in diese beiden Richtungen bewegt. Befindet sich die „Kugelspirale" auf einem äußeren Durchmesser der spiralförmigen, eingeprägten Nut, so verteilen sich die Kugeln31 auf einem größeren Spiral-Umfang, wodurch die linke, innere Kugel und/oder die rechte, äußere Kugel nicht mehr in den Gabelschlitzen anliegen. Dieses ist aber nicht nachteilig, weil insgesamt aber im Wesentlichen die Kugeln31 nur auf einem Gang der Spirale angeordnet sind, wodurch ein ringförmiger Drehpunkt8a entsteht. Durch die Führungsgabel27 können aber keine Kugeln31 auf eine weiter innen oder auf eine weiter außen liegende Spirale gelangen, welches zu undefinierten Lagerbedingungen führen könnte. - Mit der
7 wird eine Kombination aus den6 und5 gezeigt. Die Stellmotoren21a und21b sind wiederum exzentrisch zur Welle1 angeordnet. Die verlagerbaren Drehpunkte8a und8b werden mittels einer Kulisse28a ,28b verlagert. Im Kupplungsdeckel4a ,4b und in den Hebeln7a ,7b sind jeweils deckungsgleiche Spiralsegmente eingearbeitet. Aus den7a und7b geht hervor, dass ebenso gut die Tellerfeder10 , die gemäß7b auch als Hebel7 fungieren kann, mit Einprägungen (Käfigen61 , Sicken62 ) versehen werden kann, mit denen gleichzeitig die Wippkurve für die Laufrollen31 abgebildet wird. Durch diese Ausbildung erfolgt eine weitgehende Kompensation der Anpresskraft. Zum Verdrehen der Tellerfeder10a ,10b sind im Verhältnis zur Anpresskraft nur geringe Verstellkräfte erforderlich. - Bei der
7b stützen sich die Sicken62 an Nadeln als besondere Ausgestaltung von Wälzkörpern bzw. Laufrollen31 ab. Der Druck- bzw. Auflagepunkt der Tellerfeder10a ,10b an der Druckplatte3a ,3b wandert durch Verdrehen der Spiralentellerfeder von außen nach innen. Durch dieses Wandern des Auflagepunktes wird die Tellerfederkraft erhöht und die Kupplung2a ,2b dadurch zugedrückt. - Die Nadeln
31 werden auf der anderen Seite außen von einem Stützblech festgehalten. Innen drücken sie gegen einen Anpressring, welcher die Anpresskraft überträgt. - Diese Spiralsegmente sind vorteilhafter Weise eingestanzt, da dieses Bearbeitungsverfahren einfach, schnell, ausreichend präzise und damit auch kostengünstig ist. In den Kulissen
28a ,28b sind ebenfalls Spiralsegmente eingearbeitet, die jedoch im Wesentlichen im rechten Winkel zu den Spiralsegmenten der Kupplungsdeckel4a ,4b bzw. der Hebel7a ,7b orientiert sind. Eine Teilansicht der Kulissenanordnung ist in der kleinen Figur neben der Doppelkupplung dargestellt. Hierbei stellt die schmalere Einprägung ein Spiralsegment eines Kupplungsdeckels4a ,4b und die breitere Nut das Spiralsegment einer Kulisse28a ,28b dar. Wird nun diese Kulisse28a ,28b mittels eines Stellmotors21a ,21b um die Drehachse der Welle1 gedreht, so verschieben sich die Kugeln31 der Drehpunkte8a und/oder8b radial. In der7 ist auch wieder zu sehen, dass der Energiespeicher9 sowohl den Hebel7a als auch den Hebel7b bedient. - In der Beschreibung der
3 und4 wurde bereits angesprochen, dass ein Übereinander-Anordnen von Wälzkörpern die Verstellung der Drehpunkte8a und8b erleichtert. In7 sind es jedoch keine zylindrischen Wälzkörper, sondern Kugeln31 . Aber auch in Verbindung mit Kugeln31 ist es sinnvoll, wenn diese Wälzkörper paarweise übereinander angeordnet werden, wodurch dann auch hier die Verstellreibung minimiert wird. Ein Abgleiten der einen Kugel31 von der anderen Kugel31 wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, dass die paarweise angeordneten Kugeln31 in der einen Querrichtung von der Kulisse, und in der anderen Querrichtung von den Spiralsegmenten der Kupplungsdeckel4a ,4b und den Spiralsegmenten der Hebel7a ,7b gehalten werden - In der
8 wird eine weitere Ausgestaltung einer Mäanderfeder15a bzw.15b gezeigt. In der8 zugeordneten Detailansicht deuten die rechteckigen, umfänglichen Schlitze an, dass hier zylindrische Wälzkörper platziert werden. Die radialen, langen Schlitze erstrecken sich abwechselnd vom Außendurchmesser der Mäanderfeder15 zum Innendurchmesser und vom Innendurchmesser nahe an den Außendurchmesser, wodurch schlanke, nachgiebige Stege entstehen und dadurch die einzelnen Segmente der Mäanderfeder15 auf einander zu oder von einander weg bewegt werden können. - Die Darstellung der
8 ist wegen der Weglassung der Umfangslinien wieder etwas irreführend. Die inneren, schräg verlaufenden Schenkel der Mäanderfeder15a und15b scheinen drahtförmig gestaltet zu sein. Sie sind jedoch wegen ihrer rotationssymmetrischen Struktur tatsächlich kegelförmig. Durch diese Kegelform bietet sich eine vorteilhafte Anlagefläche für die Axiallager14a und14b , mittels der die Mäanderfedern15a ,15b radial nach außen verschoben werden können. Ein Verschieben der Mäanderfedern radial nach innen kann beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Federmechanismus erfolgen. Auch wurden in dieser Darstellung die Klammem weggelassen, die die linke Druckplatte3b betätigt. - Die
9 und10 zeigen jeweils 2 Figuren, wobei die linke Figur jeweils eine geschlossene Kupplung darstellt und die rechte Figur ausschnittsweise die dazugehörige geöffnete Kupplung veranschaulicht. - In der
9 besteht der Kupplungsdeckel4 fast nur noch aus einem schmalen Ring, der an seinem der Gegendruckplatte6 zugewandten Ende mit einem Befestigungsflansch versehen ist und an seinem anderen Ende einen doppelt gekröpften Rand aufweist. Dieser gekröpfte Rand dient als radial unverrückbarer Drehpunkt für den Hebel7 . Der Hebel7 ruht auf einem Berührungspunkt der Verschleißnachstellung12 . - Der Hebel
7 ist hier ebenfalls als Tellerfeder ausgebildet, wobei diese Tellerfeder7 aus einem schmalen, ungeschlitzten, inneren Ring, aus relativ langen Außenzungen und aus kurzen, abgewinkelten Innenzungen besteht. Der Ring, also der ungeschlitzte Teil der Tellerfeder7 (entspricht dem schraffierten Bereich), weist eine im Wesentlichen mittige neutrale Faser23 auf, um die er schwenkt, wenn eine Krafteinwirkung auf mindestens eine der Zungen erfolgt. Mit anderen Worten: Die Lage des ungeschlitzten Bereiches innerhalb einer Tellerfeder7 bestimmt entscheidend deren Wirkungsweise, da die Lage der neutralen Faser den Bereich vorgibt, der keiner Verformung unterliegt. - Durch die Drehbewegung der Kupplung – und damit auch des Hebels
7 – entstehen Fliehkräfte, durch die die radial sich erstreckenden langen Zungen in einem besonders starken Maße nach außen geschleudert werden. Es entsteht um die neutrale Faser23 herum ein linksdrehendes Moment. Durch eine Rückstellfeder29 (hier auch wieder als Tellerfeder ausgebildet) wird die Ausrückfeder10 nach rechts gedrückt. Wie in dem rechten Teil der Figur zu sehen ist, hat die Ausrückfeder10 einen im äußeren 2/3-Bereich liegenden, ungeschlitzten Bereich. Dieser Bereich weist eine neutrale Faser23 auf, die von der des Hebels7 verschieden ist. Im rechten Teil der Figur ist auch zu sehen, dass dieser ungeschlitzte Bereich leicht kegelförmig gestaltet ist. Deshalb ist diese Tellerfeder10 hier zugleich auch der Energiespeicher9 , der bei einer Bewegung nach links den kegelförmigen Bereich elastisch verformt und dabei gespannt wird. - Wird nun die Tellerfeder
10 mittels des Axiallagers10 nach links gedrückt, so bewegt sich eine in den äußeren Zungen der Tellerfeder10 platzierte Rolle31 auf der Oberfläche der Unterseite des Hebels7 nach links. Es wird hierbei der Punkt der Krafteinleitung an den inneren, kurzen, abgewinkelten Zungen des Hebels7 ebenfalls nach links verlagert. Damit sich die Tellerfeder10 nach links bewegt, muss sowohl die Spannkraft der Rückstellfeder29 , die Verformungskraft für die Tellerfeder10 , als auch Schließkraft für den Hebel7 aufgebracht werden. - Die Tellerfeder
10 wird im Zusammenhang mit der9 bewusst nicht Ausrückfeder genannt, weil die dargestellte Kupplung durch Drücken des Axiallagers14 gegen die Kupplung geschlossen wird. Die Tellerfeder10 wäre dann eher eine Druckfeder statt einer Ausrückfeder. Aufgrund dieses Kupplungsaufbaues werden diese Kupplungen auch „gedrückte" Kupplungen genannt. Bei diesen Kupplungen kann aber durch eine Vorrichtung, die eine kinematische Umkehr bewirkt, mit einem gedrückten Kupplungspedal dennoch die Kupplung geöffnet werden, denn beim Nachlassen der Kraft auf das Axiallager14 würde die Rückstellfeder29 die Tellerfeder10 nach rechts drücken und damit die Kupplung öffnen. Häufig wird das „Zudrücken" von Kupplungen auch elektromotorisch bewerkstelligt. - Die Kupplung der
10 ist wieder eine „normale" Kupplung, d.h. dass bei einem gedrückten Kupplungspedal die Kupplung öffnet. Weil bei dieser Bauweise keine elektromotorische Betätigung erfolgt, steht der Fuß in direkter Wirkverbindung mit der Tellerfeder10 . Man spricht deshalb auch von Kupplungen mit Pedalgefühl. Der ungeschlitzte Bereich des Hebels7 – hier wieder als Tellerfeder ausgebildet – befindet sich hier ganz am inneren Rand. Durch die Lage der neutralen Faser dieses Bereiches kommt es hier nicht zu einem Kippen der Zungen um einen etwa mittleren Durchmesserbereich, wie bei der9 . - Mit den
11 und12 wird ein Hebelsystem gezeigt, bei dem der mindestens eine Hebel7a ,7b an einem Haltering20 angebracht ist. Diese Bauweise eines Hebels7 wird auch segmentierter Ringhebel18 genannt. Der Haltering20 ist im Wesentlichen konzentrisch zu der zu betätigenden Kupplung oder Getriebe-Bremse angeordnet. Die11 zeigt einen Ausschnitt dieser ringförmigen Struktur, während die12 einen Längs-Halbschnitt zur Welle1 verdeutlicht. Die Hebel7a ,7b sind um eine radiale Achse in kleinen Winkelbeträgen schwenkbar. In dieser12 erfolgt das Schwenken mittels eines elastisch verformbaren Steges19 . Auf der Oberfläche der Hebel7a ,7b sind radial Wälzkörper31 angeordnet, die umfänglich verlagert werden können. Diese Wälzkörper31 bilden je einen verlagerbaren Drehpunkt8a ,8b (bzw..8a' ,8b' nach der Verlagerung). Der radiale Strich – hier am längeren Ende des Hebels – deutet die Berührlinie des Energiespeichers an. - In der
12 ist zwischen zwei Betätigungseinrichtungen für die Druckplatten3a ,3b eine Führungsfläche30 angeordnet, die ortsfest in einem Getriebegehäuse befestigt ist. Auf dieser laufen in je einer Kulisse28a ,28b übereinander liegende Wälzkörper31 Die äußeren Wälzkörper31 berühren die Oberfläche der Hebel7a ,7b . Die Kulissen28a ,28b werden mittels je eines Stellmotors21a ,21b um die Drehachse der Welle1 geschwenkt. Die mechanische Kopplung der Kulissen28a und28b erfolgt mittels einer Schneckenrad-Profilierung und einer Schnecke am Stellmotor21a ,21b . - Wird nun beispielsweise die Kulisse
28a um die Drehachse der Welle1 geschwenkt, so verlagert sich der Drehpunkt von8a nach8a' oder umgekehrt. Da das eine Ende des Hebels7a mit dem Energiespeicher9a belastet ist, ergibt sich, dass der Energiespeicher9a mittels eines langen Teil-Hebels ein hohes Moment erzeugt. Da der andere Teilhebel kurz ist, drückt er mit einer hohen Kraft auf die Duckplatte3a , wodurch sie sich gegen die Scheibe5 (hier ist es eine Getriebe-Bremsscheibe) bewegt. Da die Gegendruckplatte6 ortsfest ist, wird die Bremsscheibe5 schließlich zwischen den Platten6 und3a gehalten. Bei einem Zurückschwenken der Kulisse28a wird die Bremsscheibe allmählich wiederfreigegeben. - Die gestrichelten Linien in den Platten
3a und6 deuten an, dass die Platten teilweise hohl ausgestaltet werden können. Dadurch können sie mit einer Kühlung (Wasserkühlung) versehen werden, wodurch die Erwärmung der Reibflächen, der Reibbeläge und der benachbarten Körper minimiert werden kann. - Es ist im Zusammenhang mit den
11 und12 noch anzumerken, dass der gezeigte Mechanismus nicht nur für eine Getriebe-Bremse, beispielsweise in einem Automatik-Getriebe, sondern auch für eine Kupplung2 verwendet werden kann. Umgekehrt können die Ausführungsbeispiele, bei denen eine Kupplung2 dargestellt ist, auch in Verbindung mit Getriebe-Bremsen angewendet werden. - Die
13 bis17 zeigen in verschiedenen Ansichten eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Mittels eines an der Abstützung34 angebrachten Stellmotors21 und vorzugsweise einer seitens des Verstellmotors21 getriebenen Verstellspindel33 werden eine Laufrolle31 und deren zugeordnete Achse32 entlang der Abstützung34 und des Hebels7 bewegt. In dieser Ausführung rollt die Laufrolle31 auf der Abstützung34 und die Achse32 auf der Innenkontur des Hebels7 (punktierte Linie) ab. Wegen der unterschiedlichen Durchmesser von Laufrolle31 und Achse32 könnte es zu Zwängen kommen, weshalb sich dann die Laufrolle31 und die Achse32 nur schwer radial (bezogen auf die Drehachse der Kupplung2 ) bewegen lassen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Laufrolle31 mittels eines Lagers, vorzugsweise mittels eines Nadellagers, auf ihrer Achse32 gelagert ist. - Solange sich die Laufrolle
31 in der Nähe des Energiespeichers9 befindet, kann keine Krafteinwirkung auf das Axiallager14 und damit auf die Tellerfeder10 der Kupplung2 erfolgen. Während des Weges der Laufrolle31 und der Achse32 zur Wellenmitte, rollt in diesem Beispiel die Achse32 auf einer nicht geraden Linie ab. Dieses ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn bei Wegabschnitten mit normalerweise wenig Energiebedarf der Stellmotor21 dennoch gleichmäßig ausgelastet sein soll (beispielsweise um keine unnötig langen Kupplungs-Betätigungszeiten zu erzeugen). Bei diesen Wegabschnitten kann durch eine modifizierte Steigung in der Hebel-Oberfläche Betätigungszeit gewonnen werden. - Sind die Laufrolle
31 bzw. die Achse32 relativ weit nach innen gefahren, kann, wie bereits erwähnt, der Energiespeicher9 (hier paarweise und als Wendelfeder ausgestaltet) auf einen langen Teil-Hebel und damit kräftig auf die Tellerfeder10 oder einen andersartigen Mechanismus drücken. - Wenn Stellmotore
21 für die Betätigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, ist es vorteilhaft, diese nicht nur nach einem einfachen Ein-Aus-Prinzip zu schalten, sondern von einer intelligenten Steuerung anzusteuern. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuerung mit Sensoren verbunden ist und die Betätigungen mittels eines digitalen Programms erfolgen. Sind mehrere Stellmotore21 in einem Getriebe vorhanden, ist es vorteilhaft, diese von einer gemeinsamen Steuerung anzusteuern, weil dann die Funktionen der einzelnen Motore21 besser aufeinanderabgestimmtwerden können. - In den
13 bis17 sind der Hebel7 , die Abstützung34 und die Ankopplung des Stellmotors21 an die Laufrolle31 (beziehungsweise Achse der Laufrolle32 ) aus Blech gefertigt. In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Hebelsystem in einem Kasten37 angeordnet. Dieser Kasten37 ist beispielsweise aus Blech mittels stanzen gefertigt. Auch der Hebel7a ,7b kann hierbei als Blech-Stanzteil ausbildet sein. Die18a bis18d liefern über diese Ausgestaltung der Erfindung einen ersten Überblick. In ihnen ist ein doppeltes Hebelsystem zu sehen, welches für die Betätigung, beispielsweise einer Doppelkupplung, Anwendung finden kann. Die18a zeigt einen Längsschnitt durch die18b entlang der Schnittlinie A-A. Die18c stellt wiederum ein Schnitt entlang der Linie B-B dar. Die Einzelheit Z1 aus der18c ist in der18d dargestellt. Diese18a –d müssen zum besseren Verständnis des Hebelsystems immer in einer Gesamtschau betrachtet werden. - Man kann gut erkennen, wie die Stellmotoren
21a ,21b wegen der Anordnung der Hebelsysteme im Kasten37 bzw. dem Kastenrand, einfach angeflanscht werden können, wodurch die Verstellspindeln33a ,33b direkt in das Innere des Kastens37 hineinragen können. Die Verstellspindeln33a ,33b werden von Stellmuttern36a ,36b umgeben und setzen die rotatorische Bewegung der Stellmotore21 in eine translatorische Bewegung um. Da die Stellmuttern36a ,36b mittels einer Verbindung mit den Laufrollen31 , beziehungsweise mit den Achsen32 der Laufrolle31 gekoppelt sind, werden diese bei der translatorischen Bewegung mitbewegt. Die Anbindung der Laufrollen31 erfolgt mittels eines Omega-förmigen Bauteils, wobei im mittleren Bereich dieses Bauteils ein den Stellmotor umschlingender Bogen vorhanden ist Daher wird dieser auch als Joch35a ,35b bezeichnet. Die Enden dieses Joches35a ,35b sind ballig ausgestaltet und greifen in die hohle Achse der Laufrolle31 ein. Dieses „Kugelende" ist dabei vorzugsweise in der axialen Mitte der Laufrolle31 angeordnet, wobei dadurch vorzugsweise eine momentenfreie Führung der Laufrollen31 erfolgt. Wäre das ballige Ende eines Joches35a ,35b (18d ) außerhalb der axialen Mitte, würde ein Steuerungsmoment („eine Lenk-Bewegung") auf die Laufrolle31 erfolgen. Wie auch weiterhin in der18d zu erkennen ist, ist in dem Kasten-Boden40 eine Nut eingebracht, in der ein „Kamm"41 der Laufrolle31 läuft. Da die Laufrolle31 mit Hilfe des Kamms41 durch den Schlitz in dem Kasten-Boden40 geführt wird, könnte eine axiale Außermittigkeit des balligen, beziehungsweise kugelförmigen, Endes des Joches35a ,35b zum Reiben des Kammes41 im Schlitz führen. - Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den
18a –d (und auch bei den19a –c ) um eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hebelsystems als Doppel-Hebelsystem. Da dieses Doppel-Hebelsystem für die Betätigung einer Doppelkupplung verwendet wird und hierzu (in den Figuren nicht dargestellt) ineinander geschachtelte Betätigungshülsen auf der Getriebeeingangswelle angeordnet sind, greifen die Hebel7a ,7b in axial hintereinander angeordneten Lagerpunkten der Betätigungshülsen ein. Mit anderen Worten: Die Hebel7a ,7b können sich nicht wechselseitig behindern, weil die Gabel des Hebels7a eine vordere Hülse und die Lagergabel des Hülse7b eine hintere Betätigungshülse bewegt. Deshalb kommt es nicht zu einem Überschneiden der Lagergabeln der Hebel7a ,7b . Aus diesem Grunde ist der Hebel7a zumindest in seinem Bereich der Lagergabel anders geformt als der Bereich der Lagergabel des Hebels7b . - Die Hebel
7a ,7b und auch der Kasten-Boden40 weisen noch durch eine weitere Besonderheit aus. Diese Bauteile sind vorzugsweise mit einer Profilierung38 versehen, wobei diese beispielsweise wiederum parallel zur Schnittachse A-A verläuft. In der18d war schon ein Teil der Profilierung des Kasten-Bodens40 zu sehen, wobei hier nicht der Schlitz in dem Kasten-Boden40 als Profilierung zu verstehen ist, sondern die im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet Sicke. Die Profilierung der Hebel7a ,7b ist am besten in der18b zu sehen. Hier scheint ein überdimensionales großes „E" eingeprägt zu sein. Den Profilierungen ist gemeinsam, dass sie sowohl den Kasten-Boden40 als auch die Hebel7a ,7b mit einer enormen Stabilität versehen. Das hier dargestellte erfindungsgemäße Hebelsystem befindet sich in einem Kasten-Boden40 37 , mit Profilierung des Kasten-Bodens40 . Es hat eine Lauffläche für die Laufrolle31 und einer Profilierung der Hebel7a ,7b und eine Lauffläche für die Achse32 der Laufrolle31 . Zur Minimierung der Reibung zwischen der Laufrolle31 und der Achse32 ist zwischen beiden ein Nadellager42 angeordnet. Bei der Verlagerung eines Drehpunkts8a ,8b (hier bestehend aus jeweils zwei Laufrollen) rollt die Laufrolle31 auf dem Kasten-Boden40 , während die Achse der Laufrolle32 an der inneren Hebeloberfläche abrollt. Durch die Drehbewegung der Laufrollenachse32 ergibt sich auch eine Relativbewegung zwischen der Innenfläche der hohlen Laufrollenachse32 und dem balligen Ende des Joches35 , weil das Joch35 schließlich nur eine translatorische Bewegung bewerkstelligt. Diese Relativbewegung zwischen dem balligen Ende des Joches35 und dem Inneren der Achse32 und der damit verbundenen Reibung ist aber nicht nennenswert nachteilig, weil hier nur die Kraft an den Gleitflächen angreift, die erforderlich ist, um die Laufrolle31 , beziehungsweise die Achse der Laufrolle32 , zu verschieben. Erfindungsgemäß sind die Kräfte für dieses Verschieben relativ zu den Kräften an den Hebelenden nur sehr gering. Wegen dieser geringen Reibungskraft am balligen Joch-Ende ist hier keine aufwendige Lagerung erforderlich. - In den
18a –c ist auch die Anbringung der Energiespeicher9 , hier als Wendelfeder ausgestaltet, zu erkennen. Das eine Ende der Energiespeichers9 stützt sich auf einem gestanzten Absatz der Hebel7a ,7b ab. Das andere Ende des Energiespeichers9 ist im Widerlager39 gelagert. Das Widerlager39 ist vorteilhafter Weise – weil in einfacher Weise – in Schlitze des Kastens37 eingehängt. Damit der Energiespeicher9 keinen oder nur einen geringen gegen ihn gerichteten Widerstand in Form einer Querbewegung widerstehen muss, sind in den hier dargestellten Varianten die Widerlager mit einer Sicke62 versehen, die als Gleitlagerpunkt dienen. In dem der Sicke zugewandten Ende des Energiespeichers9 ist ein Stopfen einer der Sicke62 zugewandten Lagerschale versehen. Da bei Betätigung der Hebel7a ,7b sich die Lagergabel entlang der Mittelachse der Getriebeeingangswelle bewegt, der Hebel7a ,7b durch die Verlagerung des Drehpunktes8a ,8b aber zugleich eine Schwenkbewegung macht, kommt es für die den Stellmotoren21a ,21b zugewandten Enden der Hebel7a ,7b zu einer geringfügigen radialen Bewegung zur Getriebeeingangswelle. Mit anderen Worten: Der Energiespeicher9 muss mit seinem Hebel7a ,7b zugewandten Ende ebenfalls eine radiale Bewegung ausführen. Durch die im Wesentlichen hier zylinderförmige Gestalt des Energiespeichers9 ergibt sich die schon angesprochene „Quersteifigkeit". Deshalb ist es vorteilhaft, wenn der Energiespeicher9 an seinen Enden möglichst gut gelagert ist, um diese Quersteifigkeit zu minimieren. - Die
19a –c zeigen den gleichen Gegenstand wie die18a –d . Die19a stellt hierbei den Schnitt C-C aus der19b dar. Die Einzelheit Z2 der19a ist in der19c zu sehen. Die Schnittlinie C-C ist ihrer Lage deshalb gewählt worden, um besonders die Gestaltung der Lagerung der Energiespeicher9 zu veranschaulichen, weshalb hier im Besonderen auf die19c eingegangen wird. Der Hebel7b ist gut in seinem gestanzten Absatz zu erkennen. Am rechten Ende des Hebels7b ist eine kleine Warze eingeprägt, wodurch das untere Ende des Energiespeichers9b geführt wird. Im oberen Ende des Energiespeichers9b steckt ein Stopfen mit einer zur Zeichnungsebene senkrecht orientierten Lagerschale. In diese Lagerschale greift die Außenfläche der Sicke62 in das Widerlager39 ein. - Die
18 ,19 und21b sind nach einer Methode gezeichnet worden, bei der auch Übergänge beispielsweise von einem flächigen zu einem gewölbten Element, mit einer Kante bezeichnet werden. Die auch heute noch teilweise üblichen Lichtkanten, entfallen dadurch. Da die Lichtkanten aber keine klare geometrische Position wiedergeben, kann das bei deren Verwendung zu Verwirrungen kommen. Durch die in der Anmeldung verwendete Darstellungsform ergeben sich eine Vielzahl von zusätzlichen Kanten, die eventuell verwirrend sein können, jedoch entsprechen diese Linien exakt der geometrischen Position. - In den
20a –c ist der prinzipielle Aufbau eines verlagerbaren Drehpunktes8 in Verbindung mit einem verbindenden Joch35 und der Stellmutter36 zu sehen. Der verlagerbare Drehpunkt8 (8a ,8b ) besteht hier wiederum aus zwei Laufrollen31 , wobei jede Laufrolle31 eine hier hohle Achse32 aufweist. Das Joch35 ist wiederum mit balligen Enden versehen, die im Wesentlichen mit ihrem Zentrum im axialen Zentrum der Laufrollen31 liegen. In der20c (entspricht dem Schnitt A-A) ist zu erkennen, dass das Joch35 in einem bogenförmigen Schlitz der Stellmutter36 einschnappt. Diese kostengünstige Befestigungsmethode ist deshalb möglich, weil die Stellmutter36 als gespritztes, elastisches Kunststoffteil hergestellt ist. Ferner ist die kostengünstige Verbindung zwischen der Stellmutter36 und dem Joch35 deshalb möglich, weil die Kräfte auf das Joch während der Verstellbewegung des verlagerbaren Drehpunktes8 , zumindest bei der Bewegung in Richtung zum Stellmotor21 , gering sind. Dadurch können die Schnapp-Kräfte der Stellmutter36 das Joch35 zuverlässig mit sich führen. In den20a und20b ist der Aufbau einer Laufrolle31 mit ihrer Achse32 in vereinfachter Form noch einmal gut zu erkennen. Die Achse32 ist hier (wie auch schon in den18 und19 an jedem ihrer Enden mit einer Scheibe versehen, wodurch der Laufdurchmesser der Achse32 vergrößert wird. Diese Vergrößerung hat den Vorteil, weil bei geringfügigen Verunreinigungen auf der Lauffläche der Achse, ein größerer Durchmesser einen geringeren Rollwiderstand hat. Durch die Anordnung dieser Ringe auf den Enden der Achse wird jedoch die Positionierung eines Doppelkugellagers zwischen der Achse und der Laufrolle31 nicht erschwert. - Die
21a und21b zeigen die Draufsicht und die Seitenansicht zu einer Ausgestaltung der Lagerung des Energiespeichers9 im Kasten37 . Die21a zeigt ein rastbares Widerlager39 , welches mittels Haken, die vorzugsweise gestanzt sind, in Ausnehmungen der Wandung des Kastens37 eingreifen kann. Durch eine gewisse Elastizität des Widerlagers39 kann es regelrecht in diese Ausnehmung einschnappen. In der21b ist zugleich auch eine weitere Lagerung des Energiespeichers9 zu sehen. Das Ende ist nicht mit einem separatem Stopfen, wie er beispielsweise in den18 und19 dargestellt, versehen, sondern das Widerlager39 ist leicht ballig gestaltet, wodurch der Energiespeicher9 bei einer Querbewegung auf dieser Balligkeit abrollen kann. Damit die Querbewegung auch nicht am anderen Ende des Energiespeichers9 durch die Steifigkeit des Energiespeichers behindert wird, ist auch der Hebel7 (hier ist nur ein Ausschnitt zu sehen) mit einer Balligkeit versehen. Diese Balligkeiten können tonnen- oder auch kegelförmig sein. Zur Fixierung des Energiespeichers9 in seiner Arbeitsposition sind sowohl das Widerlager39 als auch der Hebel7 mit einer innen liegenden Führungswarze versehen. - Mit den
22a und22b ist eine andere Gestaltung der Lagerung des Energiespeichers9 wiedergegeben. Der Energiespeicher9 ist hier nur stilisiert gezeichnet worden. Die22a stellt hierbei einen Schnitt durch den Energiespeicher9 dar, während die22b eine vereinfachte Seitenansicht wiedergibt. Der Energiespeicher9 ist hier als Zugfeder ausgestaltet, wobei seine beiden Enden mit entsprechenden Ösen versehen sind. Wegen der vorhandenen Ösen kann durch diese ein Bolzen geschoben werden, die zusammen eine Lagerung darstellen. Dieses hat den Vorteil, dass kein separater Schwenkmechanismus erforderlich ist. - Die
23a –d zeigen verschiedene Varianten zur Führung der Lagereinheit. Die Führung kann eine zylindrische Zwangsführung der inneren Lagerachse oder eine Führung mit geneigten Wirkflächen oder des äußeren Lagers sein. Jede Lagereinheit ist dreh- und querbeweglich und auf dem Joch35 gelagert. Die geneigte Führungsbahn und auch die Führungsnut können am Kasten37 oder am Hebel7a ,7b angebracht sein. In der23c ist auf einem Doppelrillen Kugellager, ein Laufrollenkamm41 als separates Bauteil angebracht, welches die Laufrolle31 darstellt. In den23a und23b ist der größere Durchmesser der Achse32 mit einer kegelförmigen Fase versehen. Läuft diese kegelförmige Fläche auf einer hierzu im Wesentlichen parallelen Lauffläche, so kommt es zu einer stabilisierten Laufbewegung senkrecht zur Zeichenebene. Dieser Führungseffekt ist mit der Selbstzentrierung, wie sie von einem Eisenbahn-Radpaar zwischen zwei Gleisen bekannt ist, vergleichbar. Bei der23d ist die Laufrolle31 mit zwei entgegengesetzt gerichteten Kegelfasen versehen. Läuft eine derartige Laufrolle31 in der V-förmigen, im Wesentlichen zu diesen Kegelflächen parallelen Bahnen, so stellt sich auch hier ein Selbstzentrierungseffekt ein. Der Selbstzentrierungseffekt bewirkt nicht nur das Führen in axialer Richtung, sondern er bewirkt auch eine Lenkbewegung der Laufrolle31 und/oder der Achse32 . - Mit den
24a –c wird eine Variante offenbart, bei der das Joch35 aus zwei einzelnen, schalenförmigen, gestanzten Teilen hergestellt wird und dann von Kunststoff umspritzt wird. Beinhaltet der umspritzte Kunststoff ein Innengewinde, in dem eine Verstellspindel33 gleiten kann, so stellt dieser umspritzte Kunststoff eine Stellmutter36 dar. Mit der24c wird diese Ausgestaltung des Joches35 , beziehungsweise der Stellmutter36 , im Zusammenbau gezeigt. In der25a ist das Joch35 nicht mehr Omega-förmig gestaltet, sondern es weist in der Mitte einen geschlossenen Ring auf. Das Joch35 ist hier mittels einer Ringschnappverbindung mit der Stellmutter36 verbunden. Die Ausführung gemäß25b zeigt eine Lagereinheit von einem Blechkäfig umgeben ist, der sowohl die Stellmutter36 hält, als auch das Joch35 verbindet. In25c ist das Joch35 entweder wie in der25a ringförmig oder, wie in anderen Beispielen schon beschrieben, Omega förmig gestaltet. Die Besonderheit der25c gegenüber der25b besteht darin, dass die Stellmutter36 von keinem separatem Blechmantel oder Blechgehäuse umgeben ist, sondern dass das Joch35 direkt von elastischen Schnapphaken der Stellmutter36 gehalten wird. - Die
26a –f zeigen weitere Ausgestaltungen der Verbindung von Stellmutter36 und Joch35 . In der26a ist das Gewinde der Stellmutter36 als Hülse drehfest in einem Körper angebracht, an dem auch zugleich das Joch angeformt ist. Um ein axiales Hinausgleiten der Mutterhülse zu verhindern, ist oben eine Abschlussplatte angebracht. In der26b ist zur besseren Befestigung dieser Abschlussplatte ein Flansch angeformt, um Schraub- oder Nietverbindungen besser anbringen zu können. In der26d ist die obere Abschlussplatte hülsenförmig ausgestaltet, wobei Befestigungsmöglichkeiten (als strichpunktierte Linien dargestellt) radial in dem Körper angebracht werden, an deren auch zugleich das Joch angeformt ist. In der26e ist das eigentliche Gewinde der Stellmutter36 in den Grundkörper eingepresst. Durch dieses Einpressen ist das Stellmuttergewinde sowohl drehfest als auch axial ausreichend gesichert. Bei der26c umfasst das Stellmuttergewinde den Trägerkörper, der auch das Joch35 hält. Durch dieses Umfassen des Trägerkörpers ist in jedem Fall eine axiale Sicherung des Stellmuttergewindes gegeben. Wird das Stellmuttergewinde hier nachträglich, also nach der Fertigung des Joches35 und des Grundkörpers angebracht, ist dieser Gewindekörper bereits durch die Schrumpfspannungen des Muttergewindes drehfest mit dem Grundkörper verbunden. In der26f ist das Muttergewinde in den Grundkörper und/oder dem Joch35 eingeklebt. Dieses ist insofern vorteilhaft, weil dadurch keine Verformungen durch einen nachfolgenden Spritzvorgang erfolgen. Die27a –h zeigen verschiedene Ausgestaltungen eines verlagerbaren Drehpunktes8 . Hierbei zeigt das Bauteil40.4 entweder einen Hebel7 oder einen Kasten-Boden40 . Entsprechend gilt für das andere Bauteil mit der Bezeichnung40 ,7 , dass dieses Bauteil entweder ein Kasten-Boden40 oder ein Hebel7 sein kann. Durch die unterschiedlich gewählten Schraffuren wird deutlich, welche Konturen ein Bauteil darstellen und wie sie zueinander angeordnet sind. Die Ausführungsdarstellung der erfindungsgemäßen Lösung in27 ist deshalb selbsterklärend. Kennzeichnend ist, dass die Achse32 der Laufrolle31 jeweils als Vollwelle ausgebildet ist. - Die
28a –d zeigen hier die Achse32 als Hohlwelle. Diese Ausgestaltung hat unter anderem den Vorteil, dass dadurch Gewicht eingespart werden kann. - Die Darstellung in
29 entspricht im Wesentlichen denen in den1 und2 . Eine Besonderheit liegt jedoch darin, dass die Abstützung34 über ein Kupplungsdeckellager43 axial mit dem Kupplungsdeckel4 verbunden ist. Die Abstützung34 erfolgt also beispielsweise nicht mehr an einer Getriebewandung, sondern an der Kupplung2 selbst. Um ein Reaktionsmoment mittels des erfindungsgemäßen Hebelsystems abzufangen, kann jedoch eine Momentabstützung am Getriebegehäuse erfolgen. Die axiale Anbindung des erfindungsgemäßen Hebelsystems an den Kupplungsdeckel4 mittels des Kupplungsdeckel-Lagers43 hat den Vorteil, dass plastische, thermische und/oder elastische Verformungen in dem System Kupplung und Hebelsystem durch eine Justage um das Maß X, ausgeglichen werden können. Würde sich nämlich die Abstützung34 an der Gehäusewandung abstützen, könnte beispielsweise durch thermische Längenänderungen zwischen Getriebe und Kupplung eine Fehljustage des Hebelsystems zustande kommen. - Die
30a ,30b bauen gedanklich auf der29 auf und geben eine Messmethode wieder, mit der bei der Montage des erfindungsgemäßen Hebelsystems im Fahrzeug, beziehungsweise zwischen Kupplung und Getriebe, die Nennposition für den verlagerbaren Drehpunkt8 eingestellt werden kann. In der Nennposition liegt durch Justage des Hebelsystems eine vorgegebene Nenn Anpresskraft auf das Ausrücklager14 – bzw. die Tellerfeder10 – vor. - Geht man in der
30a von einem ideal „symmetrisch" eingestellten Hebelsystem aus, so ergibt sich in einem Diagramm Kraft über Weg S, mit zunehmenden S eine zur waagerechten Achse fast parallele Kurve, wenn die Form des Hebels7 derart gestaltet ist, dass kaum Kraftaufwand benötigt wird, um den Drehpunkt8 zu verlagern. Bei Rückführung des verlagerbaren Drehpunktes8 – also einer Abnahme von S – ergibt sich für die Bewegungs-Kraft ein umgekehrtes Vorzeichen aber mit einem gleichen Betrag. Der Graf Kraft über Weg ist dann spiegelbildlich zur waagerechten Diagramm-Achse, weshalb man deshalb auch von „symmetrisch" eingestellten Hebelsystemen spricht. - Ist beispielsweise wie in
30b unterstellt, bei einem gewünschten symmetrischen Kraft-Weg Verlauf das Hebelsystem noch nicht richtig eingestellt, so kann mittels eines Bewegens des verlagerbaren Drehpunktes8 innerhalb relativ kleiner Werte für • s, die tatsächliche Anpresskraft ermittelt werden. Ergibt sich hier eine Abweichung zur Nenn-Anpresskraft, so kann durch ein Verstellen des Hebelsystems um einen Betrag X der Nenn Anpresskraft gefunden werden. - Es soll in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, dass im Rahmen der Erfindung nicht nur symmetrische Kraft-Weg-Diagramme gewünscht sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befinden sich beide Kraft-Weg-Diagramme im negativen oder beide im positiven Bereich (je nachdem in welche Richtungen als Zug oder Druck definiert sind). Entscheidend ist bei dieser Auslegung nur, dass bei Ausfall des Stellmotors
21 und beim Vorhandensein einer nicht selbsthemmenden Verstellspindel33 , der verlagerbare Drehpunkt8 selbsttätig in eine unkritische Position fährt. Eine unkritische Position kann hierbei, je nach beabsichtigter Sicherheitsstrategie, beispielsweise die Position sein, in der die betreffende Kupplung2 geöffnet ist. - Mit der
31 wird eine anschauliche, perspektivische Ansicht eines Doppel-Hebelsystems gezeigt. Dieses Hebelsystem wurde teilweise aufgeschnitten, um auch das Innere besser zeigen zu können. Im linken unteren Bereich wurden keine Teile aus Gründen der Übersichtlichkeit entfernt, so dass man hier ein vollständiges Hebelsystem sehen kann. In den oberen Ecken des Kasten37 befinden sich hier Widerlager39 , die in Schlitzen des Kastens eingesteckt oder eingerastet sind. Diese Widerlager39 weisen eine Sicke auf, die auf ihrer Unterseite in eine wannenförmige Vertiefung eines Stopfens eingreift, wobei dieser Stopfen wiederum in den einen Energiespeicher9a eingreift. Der Hebel7a weist eine starke Profilierung38 auf, die in der Form eines gedruckten „E" mit zwei „Mittelstrichen" gestaltet ist. Das rechte Ende des Hebel7a ist mit zwei Gabeln versehen, die auf eine Schiebehülse für eine Doppelkupplung2a ,2b einwirken. Der nur stilisiert dargestellte Stellmotor21a ist mittels Niet- oder Schraubverbindungen an der Kastenwand angebracht. Im rechten, oberen Teil des Doppel-Hebelsystems sind zwei Widerlager39 , die Energiespeicher9b , der Hebel7b und eine rechte Laufrolle32b entfernt worden, um die anderen Bauteile besser zu zeigen. An dem Stellmotor21b ist die Verstellspindel33b angeschlossen. Die Motorachse und die Verstellspindel33 können hierbei einstückig eingestellt sein. Dieses ist vorteilhafter Weise und kostengünstig mittels Walztechnik möglich. Die Verstellspindel33 kann aber auch ein Bauteil sein, welches separat ausgestaltet ist und während der Montage – beispielsweise mittels Schrumpfen – auf der Motorwelle befestigt wird. Die Verstellspindel33b (und natürlich auch die Verstellspindel33a ) sind vorzugsweise mit einem so genannten Bewegungsgewinde ausgestattet. Unter einem Bewegungsgewinde ist beispielsweise ein Trapezgewinde zu verstehen. - Die Stellmutter
36b umfasst die Verstellspindel33b , wobei die Verstellmutter36b wiederum von einem Joch35b teilweise umschlungen wird. Bei dem rechten Ende des Joches35b kann man das ballige Ende erkennen. Am linken Ende des Joches befindet sich ein Teil der Lagereinheit, welche aus einer Laufrolle21b und aus einer Achse32b zusammengesetzt ist. Die Laufrolle31b ist in dem Ausführungsbeispiel mit einer kegelförmigen Lauffläche versehen. In Verbindung mit der Profilierung des Kasten-Bodens40 ergibt sich ein Führungseffekt für die vollständige Lagereinheit, zu der auch eine weitere Laufrolle und eine weitere Achse gehören. Die sternförmige Ausnehmung in der Mitte des Kasten-Bodens40 dienen dazu, das in dem Kasten37 angeordnete Doppelhebelsystem auf eine Getriebeeingangswelle stecken zu können. Befinden sich in dem Bereich an der Getriebewand entsprechende Nocken, so kann mittels der sternförmig angeordneten Ausnehmungen zugleich auch ein Reaktionsmoment auf den Kasten37 abgefangen werden. - Die
32 ist eine noch ausführlichere Darstellung, als die31 . Um verbale Wiederholungen von gleichbedeutenden Bauteilen zu vermeiden, sei hier nochmals darauf hingewiesen, dass die Bezugszeichen über die gesamte Anmeldung Gültigkeit haben. - In der Darstellung der
32 ist sind die im Wesentlichen axial wirkenden Lager43 ,14a und14b geschnitten gezeigt. Die Lager14a und14b stellen hier die Axiallager – bzw. die Ausrücklager-für die Doppelkupplung2a ,2b dar. Das Kupplungsdeckel-Lager43 ruht auf einem Ring48 , der mittels Abstandsbolzen44 mit dem Kasten37 verbunden ist. Diese Abstandsbolzen44 (nur zwei von denen sind durch die aufgeschnittene Darstellung sichtbar) sind vorzugsweise mit dem Ring48 und dem Kasten37 vernietet. Die dem nicht dargestellten Kupplungsdeckel4 zugewandte Seite des Kupplungsdeckel-Lagers43 kann beispielsweise mittels eines Bajonett-Verschlusses mit dem Kupplungsdeckel4 verbunden sein. Dieser Bajonett-Verschluss kann hierbei in der Weise gestaltet sein, dass der beim Betrieb des Fahrzeuges drehende Ring des Kupplungsdeckel-Lagers43 mit Laschen versehen ist, die in Nute des Kupplungsdeckels4 einschnappen. - Die im Zusammenhang mit den
30a und30b angesprochene Justage kann in der Weise erfolgen, dass zwischen dem Ring48 und dem Kupplungsdeckel-Lagers43 mindestens ein Distanzring in einer geeigneten Dicke eingelegt wird. Vorteilhaft ist es hier, wenn dieser Distanzring im Wesentlichen an einer Stelle radial geschlitzt ist und dadurch auch noch nach der Endmontage des Hebelsystems aufgezogen werden kann. - Eine Besonderheit der Konstruktion wird auch noch dadurch erkennbar, weil das rechte Widerlager
39 aus Gründen der anschaulicheren Darstellung entfernt wurde. Dadurch wird einer der Energiespeicher (hier der Energiespeicher9b ) sichtbar, der aus zwei ineinander gesteckten Wendelfedern aufgebaut ist. Durch die Kombination von verschiedenen Federkennlinien lassen sich unterschiedlichste Gesamt-Federkennlinien gestalten. Auch durch die Verwendung von gegenläufigen Wendelrichtungen lassen sich die Eigenschaften und das Verhalten der Energiespeicher9 beeinflussen. Durch die Gegenläufigkeit können beispielsweise Verdrillungen der Wendelfedern – die beim Drücken und/oder dem Entspannen der Federn auftreten können – kompensiert werden, wodurch Reibmomente der Federn mit ihrer Auflagefläche weitestgehend verhindert werden, wodurch die Federkennlinie insgesamt hysteresefreier wird. - Die
33a und33b zeigen eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lösung, bei der durch Verschiebung der Rolle bzw. der Auflagepunkt B und damit der Drehpunktes8 . eine Veränderung der Längenverhältnisse am Hebel7 hervorgerufen wird. - In der
33a , die den geöffneten Zustand der Kupplung2 darstellt, herrscht ein Kräftegleichgewicht zwischen der Federkraft FF des Energiespeichers9 und der auf die Rolle wirkende Kraft FR. In dieser Stellung hat der Abstand vom Abstützpunkt C zur resultierenden Kraft FG auf dem Hebel7 die Länge „l", da die Wirkungslinie des Energiespeichers9 durch den Drehpunkt8 , der an dieser Stelle deckungsgleich mit den Auflagepunkten A und B ist, verläuft. - Der geschlossene Zustand der Kupplung
2 ist aus der33b ersichtlich. In dieser ist schematisch die Verschiebung des Auflagepunktes B ersichtlich, wodurch die Länge „l" des Hebels7 in die Länge „a" und die Länge „b" unterteilt wird und damit gleichzeitig eine Kraftaufteilung erfolgt. -
- Dieses Prinzip der Anordnung des Energiespeichers
9 wird in den3 ,5 ,36 und40 verwirklicht. - Die
34 zeigt einen mechanischen Rampenausrücker, bei dem der Hebel7 gabelartig ausgebildet umfangsseitig an der Kugelrampe51 angebracht und mit einer Laufbahn versehen ist. Diese Laufbahn sieht zwei Endstellungen für die beidseitig der Gabel jeweils paarweise angeordneten Laufrollen31 vor, zwischen denen diese bewegbar sind. - Um die Kupplung
2 öffnen oder schließen zu können, müssen die Lamellen5c mittels des mechanischen Rampenausrückers entsprechend zusammengedrückt oder geöffnet werden. Dazu wird die Druckkraft ausgehend vom Stellmotor21 , mittels der Verstellspindel33 auf die Laufrollen31 übertragen bzw. aus ihrer Ausgangsstellung A herausgebracht. Der gabelartige Hebel7 , der in dieser Stellung auf der einen Seite mit seiner Lauffläche an den Laufrollen31 und an der anderen Seite am Energiespeicher9 anliegt und im Kräftegleichgewicht mit diesem steht, wird durch die Bewegung der Verstellspindel21 und des Gegendruckes der Druckfeder (Energiespeicher9 ) über die Verbindung Laufrollen31 und Laufbahn, in der sich die Wippkurve abbildet, in die Stellung B bewegt. Diese Bewegung bewirkt eine Veränderung der Längenverhältnisse am Hebel7 . - Um zu garantieren, dass die Ausgangslage des Hebels
7 konstant bleibt, ist am Rampenausrücker ein Freilauf54 vorgesehen, der dazu dient, entstehenden Verschleiß infolge Materialermüdung, Abrieb etc, durch Nachstellung zu kompensieren. Durch die Vielzahl der Kupplungsvorgänge kommt es zu der Erscheinung, dass der Hebel7 nicht mehr die in den33a und33b dargestellte Position einnimmt, sondern sich neigt. Für den Ausrückvorgang bedeutet das, dass eine höhere Betätigungskraft von der Verstellspindel33 aufgebracht werden muss Wird ein bestimmter Grenzwert überschritten, fährt die Verstellspindel33 über den Punkt A hinaus, wodurch der Freilauf die Kugelrampe51 überholt bzw. nachstellt. Der Zeitpunkt für eine erforderliche Verschleißnachstellung wird durch einen erhöhten Strombedarf am Stellmotor21 bzw. längeren Rückstelldauern beim stromlosen Zurücklaufen der Spindel dedektiert. - Diese radiale Anordnung des Rampenausrückers ist besonders dann von Vorteil, wenn der Bauraum keine andere Möglichkeit zulässt.
- Die
34a zeigt ebenfalls einen Rampenausrücker bei dem der Hebel7 umfangsseitig an der Kugelrampe51 angeordnet ist. Die Besonderheit bei dieser Ausführung besteht darin, dass der in34 beschriebene einzelne Energiespeicher9 durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Energiespeicher9 in Form von Federspeichern ersetzt wurde, ähnlich denen, wie sie in Torsionsdämpem für Kupplungsscheiben eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich, in einem radialen Bauraum mehr Energiespeicher9 unterzubringen, um eine größere Speicherkapazität zu erhalten. Die in den einzelnen Energiespeichern9 gespeicherte Energie bzw. Federkraft wird über eine Drehmomentstützung an den Hebel7 weitergeleitet. - Diese Ausführung ist ebenfalls mit einem Freilauf
54 versehen der bewirkt, dass die Ausgangslage des Hebels7 konstant und damit die Betätigungskraft FG gleich bleibt. -
35 stellt im Unterschied zu den voran gegangenen Ausführungsbeispielen eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung dar, bei der der Ausrückvorgang mittels radial am Rampenausrücker angeordneten Hebeln7 , durch so genannte Kipphebel realisiert wird. Diese Lösung unterscheidet sich außerdem von den Vorgängerlösungen dadurch, dass die Tellerfeder10 gleichzeitig die Funktion des Energiespeichers9 übernimmt, wodurch dieser entfallen kann. - Bei dieser Lösung werden somit die Tellerfeder
10 bzw. der Energiespeicher9 mit den Laufrollen31 entlang dem Hebel7 bewegt. Die Hebel7 sind jeweils mit einer vorgegebenen Kurve (Wippkurve), versehen. auf denen die Laufrollen31 zwangsgeführt abrollen Auf diesen Laufbahnen werden die Laufrollen31 ebenfalls axial bewegt. Die Laufrollen31 stützen sich während der Kraftübertragung über ein an der Tellerfeder10 angebrachtes Gehäuseblech55 ab. - Mit Hilfe der Wippkurve wird ein Kraft- und Energiegleichgewicht zwischen dem Lamellenpaket
5c und der Tellerfeder10 hergestellt. Die axiale Bewegung der Laufrollen31 bzw. die axiale Verschiebung des Auflagepunktes B wird durch ein Gewindeblech56 eingeleitet, welches sich außen am Gehäuse49 abstützt,. - Die
36 zeigt eine Variante der Kupplungszustellung mittels zweier Tellerfedern10 , wobei bei dieser Variante gegenüber der vorherigen Lösung eine der Tellerfedern10 ebenfalls die Funktion eines Energiespeichers9 ausübt und vorgespannt ist (Spiralen direkt auf Tellerfeder angeordnet). Die zweite Tellerfeder10 (die man auch Membranfeder nennen könnte) ist in diesem Fall identisch mit dem Hebel7 . Diese Tellerfeder10 bzw. der Hebel7 ist nicht vorgespannt, sondern axial relativ weich. Auf einer der beiden Tellerfedern10 ,7 oder10 ,9 sind je nach Ausführung eine oder mehrere spiralförmige Laufbahnen, so genannte Kugellaufbahnen53 , eingearbeitet, auf denen sich mehrere Kugeln31 (als besondere Ausgestaltung von Laufrollen) bewegen. - Dabei werden zum Einrücken der Kupplung
2 zwei Effekte genutzt. Einerseits wird der Auflagepunkt der Tellerfeder verkleinert und damit gleichzeitig die Kraft der Tellerfeder erhöht. Andererseits werden die Längenverhältnisse der als Hebel wirkenden Rollen geändert, wodurch die Betätigung ausgelöst wird. - Durch Verdrehen einer der Tellerfedern beispielsweise 10, 9, werden die Kugeln
31 entlang dieser Laufbahn53 bewegt, wodurch sich der äußere Auflagepunkt der Tellerfeder10 ,9 und somit die Tellerfederkraft ändert. Dadurch wird die gegenüberliegende Tellerfeder10 /7 überdrückt und die Kupplung2 eingerückt. Zur Kraft- und Energiekompensation hat die abtriebsseitig angebrachte Tellerfeder10 ,7 zusätzlich die Form einer Wippkurve, welche auf der Spirale abgewickelt ist. Prinzipiell kann die Wippkurve aber auch auf der zweiten Tellerfeder10 ,9 angebracht werden. Die Form der Spirale und der Wippkurve sind von der jeweiligen Kupplung2 abhängig. Die Spiralen können somit auch wesentlich kürzer ausgeführt werden. Beispielsweise können die Spiralen nur auf einem Winkel vom 45° liegen, wobei dann mehrere am Umfang verteilte Spiralen einzuformen sind. Bei Verwendung von mehreren Spiralen läuft in jeder Laufbahn53 eine Kugel31 . Bei nur einer Laufbahn53 werden viele Kugeln31 direkt hintereinander durch einen Käfig geführt, angeordnet. Die Verdrehung der kupplungsseitig angeordneten Tellerfeder10 erfolgt beispielsweise über ein vorgeschaltetes Kegelradgetriebe. - Aus der Variante gemäß
37 geht hervor, dass der Energiespeicher9 axial über den mittels eines Jochs35 miteinander verbundenen Laufrollen31 angeordnet ist, um den vorhandenen axialen Bauraum auszunutzen. Die Tellerfeder10 wird in diesem Fall mittelbar über den Hebel7 belastet. Die Laufrollen31 werden durch die Betätigung der Verstellspindel33 des Verstellmotors21 entsprechend auf ihrer Laufbahn bewegt, wobei gleichzeitig der Hebel7 , die Tellerfeder10 betätigt. - Die
38 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung mit zwei unterschiedlichen Stellungen der Tellerfeder10 . Sie unterscheidet sich hinsichtlich der37 darin, dass in dieser Lösung eine Notfallentriegelung57 vorgesehen ist, damit sich die Kupplung2 bei Stromausfall selbständig öffnen kann. Eine Möglichkeit, die Notfallentriegelung auszulösen, besteht darin, die Wippkurve für die Laufrolle31 so auszulegen, dass immer eine rückstellende Kraft vorliegt. Das bedeutet, dass die Kraft des Energiespeichers9 so groß ist, dass die Laufrollen31 immer in ihre Ausgangsposition in Richtung Verstellmotor21 gedrückt werden. Dies bedeutet jedoch, dass die maximale Betätigungskraft ansteigen würde. - Um dies zu umgehen, wird ein zusätzliches Blech
58 eingeführt, welches sich einerseits drehbar am Gehäuse49 abstützt und auf der anderen Seite über ein Kniehebelsystem63 vom Elektromagnet59 gehalten wird. Fällt der Storm aus, verliert der Elektromagnet59 seine Anziehungskraft und das Kniehebelsystem63 kann geöffnet werden. Weiterhin fällt die Abstützkraft für die Laufrollen31 weg und die Kupplung2 öffnet sich. Durch Zurückführen der Laufrollen31 über den Ausgangspunkt hinaus kann das zusätzliche Blech58 wieder in seiner Ausgangsstellung zurückgeführt werden. Damit wird das Kniehebelsystem63 wieder gestreckt und kann vom Elektromagneten59 leicht gehalten werden. Da der Elektromagnet59 keine weitere Funktion besitzt, als das Kniehebelsystem im Betriebsfall in einer bestimmten Lage zu halten, kann er relativ klein ausgeführt werden. - Die
39 zeigt eine weitere Variante eines Ausrückers gemäß38 . Im Unterschied zu38 stützt sich ein Formblech52 , auf dem die Wippkurve für die Laufrolle31 eingeprägt ist, am Gehäuse49 ab. Bei dieser Variante ist der Hebel7 als Fläche ausgeführt. Die Laufrolle31 rollt entlang der Wippkurve des Formbleches52 in Richtung Welle1 ab und drückt dabei den Hebel7 gegen die Tellerfeder10 , die in zwei Stellungen dargestellt ist Diese Variante mit zusätzlichem Formblech52 mit Wippkurve ermöglicht es, diese relativ zum Energiespeicher9 zu verschieben. Damit verschiebt sich die Anpresslinie des Hebels7 und zu jeder Position der Laufrollen31 kann eine andere momentane Steigung der Fläche des Hebels7 eingestellt werden. Im Bereich der vollen Anpresskraft kann somit immer eine vollständige Kompensation der Ausrückkraft erzielt werden. Nur im Bereich des Lüftspiels und der flachen Belagfederungskennlinie lässt sich keine vollständige Kompensation erreichen, da sich durch das Verschieben der Wippkurve eine Anfangssteigung ergibt. - Diese Lösung ist vorzugsweise für Nasskupplungen mit vorhandener Ölschmierung geeignet. Für trockene Kupplungen müsste unter dem Energiespeicher
9 eine Rollenführung vorgesehen werden. Ein weiterer Unterschied zur Lösung gemäß38 ist der drehbar gelagerte Verstellmotor21 , um einen Höhenausgleich beim Hochfahren der Wippkurve zu ermöglichen. -
40 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausführung eines Ausrückers. In dieser ist der Verstellmotor21 innen liegend angeordnet, wodurch die Verstellspindel33 entfallen kann. Das führt zu einer anderen Möglichkeit der Kraftübertragung. Die vom Verstellmotor21 ausgehende Kraft wird somit nicht wie bisher von außen in den Ausrücker eingeleitet, sondern von innen, Daraus ergeben sich entsprechende Änderungen bezüglich der weiteren Kraftübertragung, da die Tellerfeder10 in direktem Kontakt über ein Planetengetriebe mit der Welle des Verstellmotors21 steht. Diese verdreht beim Ausrücken die Tellerfeder10 , was ein Abrollen der Wälzkörper auf den Sicken62 der Tellerfeder10 entsprechend der7a und7b bewirkt. In diesem Bespiel sind die Wälzkörper gleichzeitig die Laufrollen31 und ein Teil des Hebels7 . Die Verschiebung des Auflagepunktes B zwischen der Tellerfeder10 und den Wälzkörpern31 führt zum einen zu einer Erhöhung der Tellerfederkraft und zum anderen zum Kippen der Wälzkörper31 , die mittels der Druckplatte3 das Lamellenpaket5c der Kupplung2 zusammendrücken. Umgekehrt erfolgt bei Richtungsänderung der Welle des Verstellmotors21 über das Hebelsystem ein Beabstanden der einzelnen Lamellen des Lamellenpakets5c . Um bei Verdrehung der Tellerfeder10 weitgehend Reibung (speziell Bohrreibung ) zu vermeiden, ist es erforderlich, am inneren Auflagepunkt C der Laufrollen31 ein zusätzliches Wälzlager14 in Reihe zu schalten. Dies gleicht den weiteren Weg der Laufrollen 31 vom äußeren Auflagepunkt A zum inneren Auflagepunkt C aus. Auch die Tellerfeder10 stützt sich zum Gehäuse49 über ein Wälzlager14 ab, um hier ebenfalls die Reibung zu minimieren. - Um bei Verschleiß die optimale axiale Lage der Tellerfeder
10 zum Lammellenpaket5c beizubehalten, ist am Topf60 ein Gewinde angeordnet. Tritt Verschleiß auf, wird über einen Anschlag in der Tellerfeder10 durch den Verstellmotor21 der Topf60 relativ zum Gehäuseinnern49 verdreht und damit das ganze Ausrücksystem bezüglich des Lammellenpaketes5c zugestellt. Damit werden über die Lebensdauer der Kupplung2 ein konstantes Lüftspiel und damit konstante Betätigungsmomente sichergestellt. - Eine weitere Möglichkeit der Anwendung des Grundprinzips gemäß
2 wird in der41 beschrieben. Hierbei handelt es sich um einen hydraulisch angetriebenen Ausrücker in Gestaltung eines Wiegehebelausrückers. In41b ist dargestellt, wie die Rollen31 an einem Hydraulikzylinder33c gekoppelten sind. Der Hydraulikzylinder33c ist mit der Rollenachse32 und der Kolben33c' mit dem Gehäuse49 verbunden. Die Basis dieses Ausrückers bildet das als Blechformteil gestaltete Gehäuse49 , das im Fahrzeug meist am Getriebegehäuse fixiert ist. Im Gehäuse49 ist eine Doppelschenkelfeder als Energiespeicher9c eingehängt, deren Kraft auf das freie Ende des Einrückhebels7 wirkt. Der Einrückhebel7 wird von der Schenkelfeder9c geführt. Seitliche Anschläge am Gehäuse49 unterstützen diese Führung. - Bei Druckbeaufschlagung wird Hydraulikflüssigkeit durch den feststehenden Kolben
33c' in den beweglichen Hydraulikzylinder33c gepresst. Da der Hydraulikzylinder33c durch den unsymmetrischen Aufbau des 3-Rollen-Konzepts (41b ) zum seitlichen Verkanten neigt, wird er im Gehäuse49 durch die Gehäuseführung49.1 (41a ) geführt. Die durch Druckbeaufschlagung hervorgerufene Verlagerung des Hydraulikzylinders33c bewirkt ebenfalls eine Verlagerung der Rollen31 (41a , wobei die beiden Rollen31b auf dem Gehäuse49 abrollen und die Rolle31a am Einrückhebel7c abläuft. Die Auflage bzw. der Auflagepunkt B des Einrückhebels7c wird dabei ebenfalls verlagert, indem der Einrückhebel7c mit seiner Kurvenbahn auf der Rolle31a aufliegt. Von dieser Rolle31a wird die Last über die Rollenachse32 auf die Rollen31b auf das Gehäuse49 übertragen. Die Rolle31a und die Rollen31b (verlagerbare Auflage) werden dabei hydraulisch verschoben. Damit die Rollen31 ihre Ausgangstellung wieder einnehmen können, ist die Kurvenbahn des Einrückhebels7c so gestaltet, dass in jeder Stellung des Einrückhebels7c eine zurückschiebende Kraftkomponente auf den Hydraulikzylinder33c wirkt und so die Rollen31 wieder in ihre Ausgangsstellung gebracht werden. -
44 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung eines mechanischen Ausrückers mit Handbetätigung. Hierbei werden wieder, gemäß dem Grundprinzip des erfinderischen Gedankens, die Längenverhältnisse des Hebels durch die auf ihn wirkenden Rollen31 und damit der Auflagepunkt B der Ausrückfeder10 (bzw. Spiralenplatte7d ) verändert. In45 ist diese mechanische Lösung des Ausrückers die Ausgestaltung der Ausrückfeder10 ,7d dargestellt. Neu gegenüber den in den7a und7b vorgestellten Lösungen ist dabei, dass jeweils am Ende der spiralförmigen Käfige61 Anschlagnocken66 vorgesehen sind, die ein Überdrehen Ausrückfeder10 ,7d und somit ein Abgleiten der Rollen31 aus dem Käfig61 verhindern. - In den
46 und47 , ist die Ausrückfeder10 ,7d aus dünnwandigem Blech hergestellt, in das ebenfalls jeweils spiralförmig angeordnete Käfige61 eingebracht sind. - Diese Ausgestaltung der Ausrückfeder
10 ,7d hat den Vorteil, dass die diese nach dem Einbringen der Käfige61 einsatzgehärtet werden kann. Damit wird invorteilhafter Weise die zulässige Flächenpressung erhöht. Dies führt zu einer Verkleinerung der Druckelipse der Hertzschen Pressung und damit zu einer Minimierung von Bohrreibungsverlusten. Auf Grund ihrer axialen und radialen Weichheit der kann sich die Ausrückfeder10 ,7d einer entsprechenden Bewegung anpassen. Damit kann auch der Effekt der Auflagepunktverschiebung an der Ausrückfeder10 ,7d ausgenutzt werden. - Die Nachgiebigkeit der Ausrückfeder
10 ,7d in axialer Richtung wird durch eine weitere besondere Ausgestaltung erreicht, wie in47 dargestellt. Hauptmerkmal ist dabei, dass die Käfige61 einzeln ausgeformt sind und nur über schmale Stege mit einem dünnen äußeren und inneren Ring verbunden sind. Damit können sie sich ideal der Verformung der dahinter liegenden Tellerfeder anpassen. - Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als Rollen
31 Spiralennocken auf einer relativ steifen einsatzgehärteten Platte (Tellerfeder10 ) anzubringen. An dieser Platte stützt sich eine ebene Tellerfeder7a (ohne Sicken62 ) ab. Durch die Form der den Spiralennocken (Käfige61 ) gegenüber liegenden Seite (Ringwulst) bzw. einem zusätzlich eingelegten Drahtring wird der äußere Auflagedurchmesser der Tellerfeder7a bestimmt. Diese Anordnung hat de Vorteil, dass der Auflagepunkt B der Spiralennocken (Käfige61 ) vom Auflagepunkt A des Hebels (Tellerfeder7a ) komplett entkoppelt ist, wobei dadurch geringere Toleranzeinflüsse zu erwarten sind. Die Kraft der Tellerfeder7a bleibt im Rahmen der Kennlinie relativ konstant (Betrieb im relativ ebenen Bereich der Tellerfederkennlinie). - Diese Variante zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit der Platte
10 gegen „Topfung" (Tellerfederbewegung) aus, was durch eine große Blechdicke in Verbindung mit einer entsprechenden Höhe der Spiralennocken (Käfige61 ) erreicht wird. - Neben diesen Varianten ergibt sich grundsätzlich weiterhin die Möglichkeit, mehrere Hebel
7 (in Form von Tellerfedern) hintereinander anzuordnen. Dies ist insbesondere bei Anwendungen mit hohen Axialkräften und kleinen Bauraumdurchmessem sinnvoll. Vorzugsweise werden zwischen die einzelnen Tellerfedern Drahtringe gelegt, um die dazwischen entstehende Reibung zu minimieren. - Durch die Anhebung der Härte, beispielsweise durch Verwendung eines zusätzlichen Blechs, kann die erforderliche Anzahl an Rollen
31 verringert werden, wodurch eine größere Neigung der als Spiralen ausgebildeten Käfige61 möglich wird (z.B. > 30°). Dadurch wird der Verdrehwinkel vergrößert, was zu einer Verstell-Momentenabsenkung und zu geringerer Toleranzempfindlichkeit führt. - Wie in
45 dargestellt, können Endanschläge an den Enden des spiralförmigen Käfigs61 zur Wegbegrenzung vorgesehen werden. Fertigungstechnisch ist es jedoch einfacher, anstelle von Anschlägen auf der Tellerfeder7 Nuten an deren Rand anzubringen, wie in46 dargestellt. - Um für die Betätigung eines Stellorgans geringe Betätigungsenergie aufwenden zu müssen, ist in
48 die Anwendung der erfinderischen Lösung für eine elektrisch betätigte Scheibenbremse dargestellt. Hierbei ist die Spiralenplatte7d des Ausrückers steif ausgeführt. Durch ein mehrfach geschichtetes Tellerfederpaket als Energiespeicher9a wird diese Spiralenplatte7d angepresst. Zur Reibungsminimierung stützen sich die einzelnen Tellerfedern des Tellerfederpakets9a über Rundringe aneinander ab. An der mit einer vorgegebenen Laufbahn53 (Wippkurve) versehenen Spiralenplatte7d stützen sich die Laufrollen31 ab, wobei es bei Verdrehung der Spiralenplatte7d zu einer Verschiebung des Auflagepunkte B kommt. Dadurch üben die Rollen31 eine Betätigungskraft auf das Nadellager und somit weiter auf das Druckblech3c aus. - Diese Kraft führt zur Betätigung der Bremsbacken
67 . Die Verdrehung der Spiralenplatte7d zusammen mit dem Tellerfederpaket erfolgt über die zentrale Welle1 . Die Drehverbindung zwischen der Welle1 und der Verbindung Spiralenplatte7d und Tellerfedern9a wird über eine Verzahnung realisiert. Wichtig ist dabei, dass die Verbindung axial verschiebbar ist. - Alle diese Bauteile sind in einem topfförmigen Gehäuse
49 untergebracht. Dieses ist außen mit einem Feingewinde versehen, so dass alle Bauteile in das Gehäuse der Bremse eingeschraubt werden können. Durch Verdrehen des Gewindes wird das entsprechende Lüftspiel eingestellt. Im Betrieb wird durch gezieltes Verdrehen des Gewindes durch den E-Motor21 die Verschleißnachstellung realisiert. - Zur Erreichung des Verstellmomentes ist ein Zwischengetriebe vorgesehen, das in diesem Falle von einem gekoppelten Planetengetriebe realisiert wird. Mit diesem Aufbau ist eine kompakte Bauform bei relativ kurzen axialen Abmessungen möglich.
- Durch die besondere Gestaltung des Druckbleches
3c in48 , wodurch die Anlagefläche zum Axiallager kugelig ausgeformt ist und dadurch, dass auf dem Axiallagerring eine entsprechende Hohlkugel eingeformt ist, ist es möglich, dass das Druckblech3c räumlich kippen kann und sich somit einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge anpasst. Dadurch werden Querkräfte und somit entstehende Reibkräfte auf das Druckblech3c vermieden. -
- 1
- Welle (Getriebe-Eingangswelle)
- 2, 2a, 2b
- Kupplung
- 3a, 3b
- Druckplatte
- 3c
- Druckblech
- 4a, 4b
- Kupplungsdeckel
- 5a, 5b
- Kupplungsscheibe
- 5c
- Lamellenpaket
- 6
- Gegendruckplatte
- 7a, 7b, 7c
- Hebel (z.B. als Teller- oder Mäanderfeder), Einrückhebel
- 7d
- Spiralenplatte mit integrierter Wippkurve
- 8a, 8b
- verlagerbarer Drehpunkt
- 9a, 9b, 9c
- Energiespeicher (Tellerfeder, Wendelfeder), Schenkelfeder
- 10
- Tellerfeder (Ausrückfeder)
- 11a–11d
- fester Drehpunkt (ggf. Drahtringlager)
- 12a, 12b
- Verschleißnachstellung
- 13
- Torsionsdämpfer
- 14a, 14b
- Axiallager
- 15a, 15b
- Mäanderteder
- 16a, 16b
- radialer Federband-Aktor
- 17a, 17b
- Stellring (Hohlrad)
- 18
- segmentierter Ringhebel
- 19
- Steg
- 20
- Haltering
- 21a, 21b
- Stellmotor
- 21c
- E-Motor mit Doppelplanetengetriebe als Zwischengetriebe
- 22
- Tellerfeder (mit mittigem Vollquerschnitt)
- 23
- neutrale Faser
- 24
- Ausrückschale
- 25a, 25b
- Klammer
- 26
- Strom-Übertrager
- 27
- Führungsgabel
- 28a, 25b
- Kulisse
- 29
- Rückstellfeder
- 30
- Führungsfläche
- 31
- Wälzkörper, Kugel, Laufrolle/Rolle
- 32
- Achse der Laufrolle
- 33a, 33b, 33c
- Verstellspindel/Hydraulikzylinder
- 33"
- Kolben
- 33.1
- Führung
- 33.2
- Fortsatz
- 34
- Abstützung
- 35a, 35b
- Joch
- 36a, 36b
- Stellmutter
- 37
- Kasten
- 38
- Profilierung
- 39
- Widerlager
- 40
- Kasten-Boden
- 41
- Laufrollenkamm
- 42
- Nadellager
- 43
- Kupplungsdeckel-Lager
- 44
- Abstandsbolzen
- 45
- Distanzring
- 46
- Reaktions-Momentenstütze
- 47a, 47b
- Stecker
- 48
- Ring
- 49
- Gehäuse
- 49.1
- Gehäuseführung
- 50
- Radiallager
- 51
- Rampe
- 52
- Formblech
- 53
- Laufbahn
- 54
- Freilauf
- 55
- Gehäuseblech
- 56
- Gewindeblech
- 57
- Notfallentriegelung
- 58
- Blech
- 59
- Elektromagnet
- 60
- Topf
- 61
- Käfig
- 62
- Sicken
- 63
- Kniehebelsystem
- A,B,C
- Auflagepunkte
- 64
- schaltbarer Anschlag
- 65
- Stützrolle (Abstützung)
- 66
- Anschlagnocken
- 67
- Bremsbacken
Claims (49)
- Hebelsystem zum Betätigen von Kupplungen (
2a ,2b ) oder Getriebe-Bremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Hebel (7a ,7b ,10 ) mit einer ersten und einer zweiten Seite und mindestens einem Auflagepunkt (B), der gleichzeitig einen Drehpunkt (8 ,8a ,8b ) darstellen kann, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Verlagerung des Auflagepunktes (B) bzw. des Drehpunktes (8 ,8a ,8b ) die Betätigungskraft für die Kupplung (2 ,2a ,2b ) oder Getriebe-Bremse veränderbar ist. - Hebelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicher (
9a ,9b ) auf eine Seite des Hebelarms (7a ,7b ,7c ) oder den Auflagepunkt (B) drückt und die andere Seite des Hebelarms – zumindest mittelbar – auf die Druckplatte (3a ,3b ) der Kupplung (2 ,2a ,2b ) oder der Getriebe-Bremse einwirkt und der Energiespeicher (9a ,9b ,9c ) als Teller-, Wendel- oder Schenkelfeder, Stoßdämpfer ausgebildet und aus einem Elastomer und/oder metallischem Werkstoff herstellbar ist. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) radial verlagerbar ist. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) umfänglich verlagert wird. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8a ,8b ) gleichzeitig sowohl radial als auch umfänglich – also im Wesentlichen spiralförmig – verlagerbar ist. - Hebelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) innerhalb eines Käfigs (61 ) entlang von Spiralsegmenten geführt wird. - Hebelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) entlang von mindestens einer Vollspirale geführt wird. - Hebelsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn in eine Lauffläche (
30 ,53 ) für den Drehpunkt (8 ,8a ,8b ) hineingearbeitet ist. - Hebelsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn durch eine Kulisse gebildet wird, wodurch sich der Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) auf einer glatten Lauffläche bewegen kann. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Hebels (
7a ,7b ) auf der sich der Drehpunkt (8 ,8a ,8b ) bewegt, eben gestaltet ist. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine – dem Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) zugewandte – Oberfläche, konkav gewölbt ist. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (
7a ,7b ,7c ) in seiner Einwirkung auf die Druckplatte (3a ,3b ,3c ), mittelbar zunächst erst auf ein erstes axiales, axial verschiebbares Lager (14 ) einwirkt und von diesem Lager (14 ) aus mittels eines weiteren Hebels (10 ) – beispielsweise als Tellerfeder ausgestaltet – und erst dann auf die Druckplatte (3a ,3b ), beispielsweise, einer Kupplung (2 ,2a ,2b ), eingewirkt wird. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) von Wälzkörpern in Form von Kugeln (31 ) gebildet wird, die vorzugsweise in ihrer Pressrichtung paarweise übereinander angeordnet sind. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8a ,8b ) von Wälzkörpern in Form von Zylinderrollen (31 ) gebildet wird, die vorzugsweise in ihrer Pressrichtung paarweise übereinander angeordnet sind. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (
31 ) in Ausnehmungen einer mäanderförmigen Feder (15a ,15b ) geführt werden, wobei die mäanderförmige Feder (15a ,15b ) in ihrem Durchmesser veränderbar gestaltet ist. - Hebelsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mäanderförmigen Feder (
15a ,15b ) im radial inneren Bereich eine ringförmige Feder zugeordnet ist, die bei einer axialen Krafteinwirkung auf ihren inneren Bereich, um ihre neutrale Faser (23 ) verschwenkt. - Hebelsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Drehpunktes der mäanderförmigen Feder (
15a ,15b ) ein Federband-Aktor (16a ,16b ) zugeordnet ist. - Hebelsystem nach den Ansprüchen 14 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Drehpunktes (
8 ,8a ,8b ), eine zur Welle (1 ) außermittige, aber konzentrische dazu drehbare Kulisse (28a ,28b ) angeordnete ist. - Hebelsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Drehpunktes (
8 ,8a ,8b ) der mäanderförmigen Feder (15a ,15b ) ein konzentrischer Konus zugeordnet ist, der durch ein axial wirkendes Lager betätigt wird. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mechanismus zur Verstellung des Drehpunktes (
8 ,8a ,8b ) ein Fliehkraftausgleich zugeordnet ist. - Hebelsystem e nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hebel (
7a ,7b ) aus einem segmentierten Ring (18 ) besteht, der mittels eines Steges (19 ) mit einem Haltering (20 ) verbunden ist, wobei zur Veränderung des Hebeldrehpunktes, ein Wälzkörper (31 ) auf der Kreisfläche des Hebels (7a ,7b ) abrollt und durch das Einwirken der Kräfte auf den Hebel, (7a ,7b ), dieser um eine radiale Achse schwenkt. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der verlagerbare Drehpunkt (
8a ,8b ) von mindestens einer Laufrolle (31 ) und deren jeweiliger Achse (32 ) gebildet wird, wobei beim Verlagern des Drehpunktes (8a ,8b ), eine der Umfangsflächen von der Laufrolle (31 ) und der Achse (32 ), auf der Hebeloberfläche läuft, während die andere Umfangsfläche auf der Abstützung (34 ) läuft. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der verlagerbare Drehpunkt (
8a ,8b ) von einem Stellmotor (21a ,21b ,21c ) bewegt wird. - Hebelsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (
21a ,21b ,21c ) als eine zur Welle (1 ) konzentrische E-Maschine ausgebildet ist. - Hebelsystem nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (
21a ,21b ,21c ) als eine zur Welle (1 ) konzentrische E-Maschine in kurzer Bauweise ausgeführt ist, der ein Doppelplanetengetriebe vorgeschaltet ist. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (
21a ,21b ,21c ) am Umfang des Ausrückers oder innenliegend in diesem angeordnet sein kann und mittels einer Steuerung gesteuert und/oder geregelt wird, wobei die Steuerung in einer Wirkverbindung zu einem automatisierten Getriebe steht. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der verlagerbare Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) mittels eines Hydraulikzylinders (33 ) verschiebbar ist. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem in einem Kasten (
37 ) angeordnet ist, der vorzugsweise aus gestanztem Blech besteht, wobei der Boden des Kastens (40 ) als Abstützung (34 ) und damit als eine der zwei Laufflächen für den Drehpunkt (8a ,8b ) dient. - Hebelsystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (
40 ) in der Richtung längsprofiliert ist, in der auch der Drehpunkt (8 ,8a ,8b ) verlagerbar ist. - Hebelsystem nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer- zum Boden des Kastens (
40 ) beabstandeten – Ecke des Kastens (37 ) ein Widerlager (39 ) eingesetzt ist, wo sich das dem Hebel (7a ,7b ) abgewandte Ende des Energiespeichers (9a ,9b ) abstützt. - Hebelsystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (
39 ) in Schlitze des Kastens (37 ) einhakt und vorzugsweise im Bereich der Abstützstelle des Energiespeichers (9a ,9b ) mit einem Schwenklager versehen sind. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (
7a ,7b ,7c ) aus einem gestanzten Blechteil besteht. - Hebelsystem nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (
7a ,7b ,7c ) mit Profilierungen (38 ) versehen ist, die sich vorzugsweise in der Richtung erstrecken, in der auch der Drehpunkt (8 ,8a ,8b ) des Hebelsystems verlagert wird. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (
7a ,7b ,7c ) mit einer Abstützstelle für den Energiespeicher (9a ,9b ,9c ) versehen ist, wobei diese Abstützstelle vorzugsweise mit einem Schwenklager versehen ist. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) von zwei Laufrollen (31 ) mit je einer hohlen Achse (32 ) gebildet wird und dass in die hohle Achse jeweils ein Joch (35 ) mit einem seiner Enden hineingreift, wodurch somit Doppel-Drehpunkte entstehen und diese so auch kinematisch miteinander verbunden werden. - Hebelsystem nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (
35 ) mit einer Stellmutter (36 ) gekoppelt ist, die vorzugsweise zwischen den zwei verlagerbaren Drehpunkten angeordnet ist. - Hebelsystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmutter (
36 ) mit einem Innengewinde versehen ist, in die eine elektromotorisch antreibbare Verstellspindel (33 ) eingreift. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Joches (
35 ) ballig ausgestaltet sind. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinde der Stellmutter (
36a ,36b ) und der Verstellspindel (33a ,33b ) zueinander selbsthemmend ausgestaltet sind. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinde der Stellmutter (
36a ,36b ) und der Verstellspindel (33a ,33b ) zueinander ohne Selbsthemmung ausgestaltet ist. - Hebelsystem nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall des Stellmotors (
21a ,21b ,21c ), sich der verlagerbare Doppel-Drehpunkt in eine bevorzugte Stellung bewegt. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinde der Stellmutter (
36a ,36b ) und der Verstellspindel (33a ,33b ) zueinander gleitend gestaltet sind. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinde der Stellmutter (
36a ,36b ) und der Verstellspindel (33a ,33b ) zueinander mit einer Roll-Lagerung ausgestattet sind. - Hebelsystem nach einem der Ansprüche 28 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der verlagerbare Doppel-Drehpunkt lenkbar ausgestaltet ist.
- Hebelsystem nach einem der Ansprüche 28 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der verlagerbare Doppel-Drehpunkt selbstlenkend ausgestaltet ist.
- Hebelsystem nach einem der Ansprüche 28 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der verlagerbare Doppel-Drehpunkt zwangsgeführt ausgestaltet ist.
- Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Hebelsystem in einem Kraftfahrzeug doppelt ausgeführt ist und zur Betätigung einer Doppelkupplung verwendet wird
- Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Hebelsystem in einem Kraftfahrzeug für eine elektrisch betätigbare Scheibenbremse angewendet wird.
- Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Drehpunkt (
8 ,8a ,8b ) der Energiespeicher (9a ,9b ,9c ) verschiebbar ist.
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