DE102007026941A1

DE102007026941A1 - Wälzkörper-Rampe-Aktor, insbesondere Fahrzeugkupplung mit einem Wälzkörper-Rampe-Aktor sowie Fahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE102007026941A1
Application number: DE200710026941
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Mintzlaff
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-18

Abstract

Wälzkörper-Rampe-Aktor, mit einem ersten Element, das eine erste Wälzkörperlauffläche aufweist, einem zweiten Element, das eine zweite Wälzkörperlauffläche aufweist, und mindestens einem zwischen den beiden Elementen angeordneten Wälzkörper, der eine konvexe Wälzfläche aufweist, die auf den beiden Wälzkörperlaufflächen abwälzt. Eines der beiden Elemente ist in einer ersten Richtung relativ zu dem zweiten Element bewegbar. Die Wälzkörperlauffläche mindestens eines der beiden Elemente ist schräg in Bezug auf die erste Richtung, so dass durch eine Relativbewegung der beiden Elemente in der ersten Richtung zwangsweise eine Relativbewegung der beiden Elemente in einer zweiten Richtung entsteht, die im Wesentlichen quer zur ersten Richtung ist. Der mindestens eine Wälzkörper weist mindestens eine abgeflachte Seitenfläche auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzkörper-Rampe-Aktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Fahrzeugkupplung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 8.
Die Kupplungsbetätigung bei automatisierten Fahrzeuggetrieben erfolgt üblicherweise hydraulisch. Bei Doppelkupplungsgetrieben sind die Kupplungen in ihrem Grundzustand, d. h. ohne Krafteinwirkung, geöffnet. Dies bedeutet, dass die momentan „aktive Kupplung" während der Fahrt aktiv geschlossen gehalten werden muss. Hydraulische Betätigungssysteme sind aufgrund von Wirkungsgradnachteilen wenig geeignet und im Übrigen aufwändig und teuer.
Der Trend geht daher zu elektromechanischen Systemen. Eine Möglichkeit stellen Aktoren dar, die nach dem Prinzip „Kugel-Rampe" arbeiten. Die Kugel befindet sich zwischen zwei im Wesentlichen gegengleich gestalteten Rampen. Beim Verschieben bzw. Verdrehen der beiden Rampen relativ zueinander rollen die dazwischen angeordneten Kugeln auf den Rampen ab und drücken die beiden Rampen quer zur Verschiebe- bzw. Drehrichtung auseinander. Da bei Doppelkupplungsgetrieben zwei Kupplungen zeitlich überschneidend zu betätigen sind, werden zwei derartige Systeme benötigt, die konzentrisch angeordnet werden können.
Um die Flächenpressung an den Wälzkontakten zwischen den Kugeln und den Rampen zu begrenzen, kann man die Anzahl der einander zugeordneten Rampenpaare erhöhen. Bei mehr als drei Rampenpaaren ergibt sich jedoch ein statisch unbestimmtes System.
Alternativ oder ergänzend zur Erhöhung der Anzahl der Rampenpaare können prinzipiell Kugeln mit größerem Durchmesser verwendet werden, sofern dies bei den jeweils gegebenen Bauraumbedingungen möglich ist. Für Anwendungen im Zusammenhang mit Fahrzeugkupplungen besteht jedoch üblicherweise wenig Bauraum zur Verfügung. Insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben, bei denen die beiden Kupplungssysteme konzentrisch im Raum zwischen Kupplung und Getriebe bzw. dem Motor angeordnet werden müssen, besteht erheblicher Bauraummangel. Eine Vergrößerung der Kugeldurchmesser ist somit kaum möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wälzkörper-Rampe-Aktor zu schaffen, der hinsichtlich des für den bzw. die Wälzkörper benötigten Bauraums optimiert ist sowie eine Fahrzeugkupplung mit einem derartigen Aktor.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Wälzkörper-Rampe-Aktor mit einem ersten Element, das eine erste Wälzkörperlauffläche aufweist, und einem zweiten Element, das eine zweite Wälzkörperlauffläche aufweist, und mindestens einem zwischen den beiden Elementen angeordneten Wälzkörper. Der mindestens eine Wälzkörper weist eine konvexe Wälzfläche auf, die auf den beiden Wälzkörperlaufflächen abwälzt. Die beiden Elemente sind in einer ersten Richtung relativ zueinander bewegbar. Vorzugsweise sind die beiden Elemente in einer ersten Richtung relativ zueinander verdrehbar, so dass es sich bei der ersten Richtung um eine Kreisrichtung handelt.
Die Wälzkörperlauffläche mindestens eines, vorzugsweise aber beider Elemente ist schräg in Bezug auf die erste Richtung und zwar derart, dass durch eine Relativbewegung bzw. durch eine Verdrehung der beiden Elemente in der ersten Richtung zwangsweise eine Relativbewegung der beiden Elemente in einer zweiten Richtung entsteht, die im wesentlichen quer zur ersten Richtung ist.
Wie bereits erwähnt handelt es sich bei der ersten Richtung vorzugsweise um eine Kreisrichtung. In diesem Fall ist die Wälzkörperlauffläche mindestens eines der beiden Elemente schräg in Bezug zu der durch die Kreisrichtung definierten Ebene, so dass sich durch eine Verdrehung der beiden Elemente relativ zueinander eine Verschiebung der beiden Elemente relativ zueinander in einer Axialrichtung, d. h. senkrecht zur der durch die Kreisrichtung definierten Ebene ergibt.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den mindestens einen Wälzkörper so zu gestalteten, dass sich einerseits eine vergleichsweise geringe Flächenpressung zwischen dem Wälzkörper und den Wälzkörperlaufflächen ergibt und der Wälzkörper einen geringeren Bauraum beansprucht als die bei herkömmlichen Kugel-Rampe-Aktoren verwendeten kugelförmigen Wälzkörper. Eine Bauraumeinsparung kann dadurch erreicht werden, dass der mindestens eine Wälzkörper eine abgeflachte Seitenfläche bzw. zwei einander abgewandte, abgeflachte bzw. im Wesentlichen ebene Seitenflächen aufweist. Der mindestens eine Wälzkörper ist somit nur in demjenigen Bereich seiner Oberfläche konvex bzw. kugelförmig ausgebildet, der tatsächlich als Wälzfläche fungiert.
Allgemein gesprochen können unter dem Begriff „Seitenflächen des mindestens eines Wälzkörpers" Teiloberflächen des mindestens einen Wälzkörpers verstanden werden, die im Wesentlichen parallel zu der durch die erste und die zweite Richtung aufgespannte Ebene sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Wälzkörper-Rampe-Aktor mehrere Wälzkörper aufweisen. Ferner können mehrere Wälzkörperlaufflächenpaare vorgesehen sein, wodurch sich die Flächenpressungen an den einzelnen Wälzkörpern verringern lassen. Um sicherzustellen, dass bei mehreren Wälzkörpern die einzelnen Wälzkörper stets optimal ausgerichtet sind, können diese durch einen „Führungskäfig", ähnlich wie bei einem Kugellager miteinander verbunden sein.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1, 2 das Grundprinzip einer herkömmlichen Kugel-Rampe-Anordnung; und
3, 4 das Grundprinzip eines Wälzkörper-Rampe-Aktors gemäß der Erfindung.
1 zeigt eine herkömmliche Kugel-Rampe-Anordnung mit einem ersten Element 1, das eine erste Wälzkörperlauffläche 2 aufweist und einem zweiten Element 3, das eine zweite Wälzkörperlauffläche 4 aufweist. Zwischen den beiden Elementen 1, 3 ist eine Kugel 5 angeordnet. Die beiden Elemente 1, 3 können in einer Richtung 6 relativ zueinander bewegt bzw. verschoben oder verdreht werden. Da die beiden Wälzkörperlaufflächen 2, 5 schräg in Bezug zu der Richtung 6 sind, führt dies bei einer Relativbewegung in Richtung des Pfeils 6 zu einer Relativverschiebung quer zur Richtung des Pfeils 6, d. h. in Richtung des Pfeils 7, was in 2 dargestellt ist. Bei einer Relativverschiebung der beiden Elemente 1, 3 in Richtung des Pfeils 6 rollt die Kugel 5 auf den beiden zugeordneten Wälzkörperlaufflächen 2, 4 ab.
Die Verwendung einer Kugel als Wälzkörper beansprucht in einer Richtung, die senkrecht zur Zeichenebene ist, mehr Bauraum als für die Darstellung der Aktorfunktion eigentlich erforderlich ist.
Der Grundgedanke der Erfindung ist unmittelbar aus dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ersichtlich. Anstelle eines kugelförmigen Wälzkörpers wird ein Wälzkörper 5a verwendet, dessen Lauffläche kugelförmig ist und dessen nicht an der Kraftübertragung beteiligten Seitenpartien 5a', 5a'' abgeflacht bzw. eben sind. Unter dem Begriff „Seitenpartien" 5a, 5a'' werden die Seitenflächen verstanden, die im Wesentlichen parallel zu der Ebene sind, die durch die beiden Richtungsvektoren 6, 7, die in den 1 und 2 dargestellt sind, aufgespannt ist.

Claims

Wälzkörper-Rampe-Aktor, mit – einem ersten Element (1), das eine erste Wälzkörperlauffläche (2) aufweist, – einem zweiten Element (3), das eine zweite Wälzkörperlauffläche (4) aufweist, und – mindestens einem zwischen den beiden Elementen (1, 3) angeordneten Wälzkörper (5), der eine konvexe Wälzfläche aufweist, die auf den beiden Wälzkörperlaufflächen (2, 4) abwälzt, wobei eines der beiden Elemente (1, 3) in einer ersten Richtung (6) relativ zu dem zweiten Element (3) bewegbar ist und die Wälzkörperlauffläche (2, 4) mindestens eines der beiden Elemente (1, 3) schräg in Bezug auf die erste Richtung (6) ist, so dass durch eine Relativbewegung der beiden Elemente (1, 3) in der ersten Richtung (6) zwangsweise eine Relativbewegung der beiden Elemente (1, 3) in einer zweiten Richtung (7) entsteht, die im wesentlichen quer zur ersten Richtung (6) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wälzkörper (5) mindestens eine abgeflachte Seitenfläche (5a', 5a'') aufweist.
Wälzkörper-Rampe-Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wälzkörper (5) zwei einander abgewandte, abgeflachte bzw. im Wesentlichen ebene Seitenflächen (5a', 5a'') aufweist.
Wälzkörper-Rampe-Aktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (5a', 5a'') im Wesentlichen parallel zu der durch die erste und die zweite Richtung (6, 7) aufgespannten Ebene sind.
Wälzkörper-Rampe-Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzfläche ein Teil einer Kugeloberfläche ist.
Wälzkörper-Rampe-Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (6) eine Kreisrichtung ist und dass die beiden Elemente (1, 3) in der Kreisrichtung relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind.
Wälzkörper-Rampe-Aktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Richtung (7) in Bezug auf die erste Richtung (6) eine Axialrichtung ist, wobei die beiden Elemente (1, 3) durch Verdrehen in der Kreisrichtung (6) in der Axialrichtung (7) relativ zueinander verschoben werden.
Wälzkörper-Rampe-Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wälzkörper (5) vorgesehen sind, die durch einen Käfig in einer definierten Relativposition zueinander gehalten werden.
Fahrzeugkupplung mit einer Betätigungseinrichtung, die einen Wälzkörper-Rampe-Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.