DE102010048494A1

DE102010048494A1 - Scharnierlageranordnung und Betätigungsvorrichtung für eine Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102010048494A1
Application number: DE102010048494A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Honselmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scharnierlageranordnung zum schwenkbaren Verbinden zweier Bauteile, umfassend ein, eine Schwenkachse bildendes Scharnierelement, das in zumindest einem Scharniergegenlager gelagert ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das die Schwenkachse beschreibende Scharnierelement über eine, zumindest eine Anlagefläche für dieses bildende und im Scharniergegenlager verspannbare Klemmeinheit im Scharniergegenlager gelagert ist, und die Klemmeinheit zumindest zwei unter Veränderung der Anlageflächen gegeneinander verlagerbare Klemmelemente umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scharnierlageranordnung zum schwenkbaren Verbinden zweier Bauteile, umfassend zumindest ein, eine Schwenkachse bildendes Scharnierelement, das in zumindest einem Scharniergegenlager gelagert ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Betätigungsvorrichtung für Kupplungseinrichtungen mit einer erfindungsgemäßen Scharnierlageranordnung zur Kopplung eines Hebels mit einem Lagerträger oder Kolben.
Mechanisch betätigbare, je nach Ausführung der Kupplungseinrichtung als offene oder geschlossenen Kupplung eingesetzte Ein-/Ausrücksysteme für Kupplungseinrichtungen, insbesondere für Doppelkupplungseinrichtungen, die aus zwei Teilkupplungseinrichtungen bestehen, sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Jedes der einzelnen Einruck-/Ausrücksysteme verfügt dabei über ein Ein-/Ausrücklager und ein zylinderförmiges Betätigungselement, die miteinander verbunden sind. Die einzelnen Ein-/Ausrücksysteme sind konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle ineinandergeschachtelt angeordnet und jedes der Systeme steht über das jeweilige Ein-/Ausrücklager mit der entsprechenden Teilkupplungseinrichtung in Wirkverbindung. Die Auslösung erfolgt über eine Aktoreinheit, welche den Ein-/Ausrückhebel beaufschlagt, der wiederum auf das jeweilige Ein-/Ausrücklager wirkt. Ein wesentliches Problem stellt dabei die Übertragung der Bewegung des Ein-/Ausrückhebels auf das Ein-/Ausrücklager, insbesondere auf den Beaufschlagungsbereich am Lagerträger dar. Diese kann verschiedenartig realisiert werden, insbesondere da eine Schwenkbewegung des Hebels in eine Radial- und Axialbewegung umgesetzt wird. Dazu sind Ausführungen bekannt, bei welchen der Ein-/Ausrückhebel über eine Kugel in einer entsprechend konkaven Kugelkalotte gelagert ist. Bei dieser Art der Kugellagerung sind für den Hebel zwei Freiheitsgrade offen. Der erste Freiheitsgrad ermöglicht das Schwenken des Hebels, um das Lager in Richtung der Kupplungseinrichtung zu verschieben, während der zweite Freiheitsgrad das Schwenken um die Hebellängsachse ermöglicht. Dieser zusätzliche Freiheitsgrad verhindert dabei jedoch den Einsatz eines sogenannten Schlagausgleichslagers als Ein-/Ausrücklager. Um diesen Freiheitsgrad zu unterdrücken, sind ferner sogenannte Scharnierlager bekannt. Eine Ausführung einer Scharnierlageranordnung ist beispielhaft in der Druckschrift DE 10 2009 011 809 A1 beschrieben.
Scharnierlageranordnungen aus einem die Schwenkachse bildenden Scharnierelement, insbesondere Scharnierbolzen und zumindest einem Scharniergegenlager ermöglichen eine Art Gelenkverbindung zwischen dem Hebel und dem eigentlichen Ein-/Ausrücksystem. Bei dieser Ausführung kann das Ein-/Ausrücklager als Schlagausgleichslager ausgeführt sein, da dieses nunmehr bestimmt gelagert ist und Schwingungen, die aus der Dynamik des Antriebsstranges und Fehlern der Kupplungen herrühren, nicht in Bewegungen um die Hebellängsachse umgesetzt werden können. Diese dynamischen Effekte sind über das Schlagausgleichslager ausgleichbar. Allerdings führen diese Schwingungen wiederum dazu, dass sich am Scharnierbolzen und am Scharniergegenlager ein gewisser Verschleiß über die Lebensdauer einstellt. Dieser Verschleiß führt wiederum zu Relativbewegungen zwischen dem Scharnierbolzen und dem Scharniergegenlager. Insbesondere, wenn diese aus dem gleichen Werkstoff bestehen, ergeben sich hier aus dem Stahl-/Stahl-Kontakt auch bei entsprechend ausgeformter Gegenlagerstelle aufgrund der motorindizierten beziehungsweise die von der Kupplungseinrichtung entstehenden Drehungleichförmigkeiten und dynamischen Schwingungen Mikroschwingungen und Bewegungen zwischen diesen. Damit wird der Freiheitsgrad, der vorher unterdrückt werden sollte, wieder eingeführt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ausführung einer Scharnierlageranordnung derart weiterzuentwickeln, dass die Lagerung möglichst spielfrei gehalten wird und toleranz- und verschleißbedingtes Spiel auf einfache Art und Weise schnell und genau ausgeglichen werden kann, wobei insbesondere eine einfache aktive Verschleißnachstellung angestrebt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Scharnierlageranordnung zum schwenkbaren Verbinden zweier Bauteile, umfassend zumindest ein, eine Schwenkachse bildendes Scharnierelement, das in zumindest einem Scharniergegenlager gelagert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das die Schwenkachse beschreibende Scharnierelement über eine, Anlageflächen für dieses bildende und im Scharniergegenlager verspannbare Klemmeinheit im Scharniergegenlager gelagert ist, und die Klemmeinheit zumindest zwei unter Veränderung der Anlageflächen gegeneinander verlagerbare Klemmelemente umfasst.
Unter einem, eine Schwenkachse beschreibenden Scharnierelement wird ein Bauteil mit zumindest einem rotationsymmetrischen Bereich, insbesondere Bolzen, Zapfen oder Stift verstanden.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil einer Entkoppelung der Kontaktbereiche zwischen Schwenkachse bildenden Scharnierelement und Scharniergegenlager, wodurch entsprechend der Ausgestaltung und Konfiguration auf einfache Art und Weise zusätzliche Funktionen in die Klemmeinheit integrierbar sind. Aufgrund der zumindest zweiteiligen Ausführung mit optionaler Möglichkeit einer Relativverlagerung gegeneinander ist die Klemmeinheit neben einem Toleranzausgleich zwischen den zusammenwirkenden Komponenten der Scharnierlageranordnung auch geeignet ist, aktiv zur Verschleißnachstellung innerhalb der Verbindung eingesetzt zu werden.
Vorzugsweise besteht die einzelne Klemmeinheit aus einem Material, welches verschieden zum Material des die Schwenkachse bildenden Scharnierelementes und des Scharniergegenlagers ist, wobei insbesondere die Klemmeinheit aus einem temperaturbeständigen Kunststoff, wie Polyimid, Polyetheretherketon hergestellt ist. Die unterschiedliche Materialwahl bietet aufgrund der den Materialien innewohnenden Eigenschaften den Vorteil, hier den Verschleiß gezielt in die, nach Erreichen eines maximalen Verschleißweges austauschbare Klemmeinheit verlegen zu können, wobei dieser ferner als Funktion des Materials beeinflussbar ist.
Zur Realisierung der Verspannung von Klemmeinheit und Scharniergegenlager und der Integration einer Verschleißnachstellung umfasst das Scharniergegenlager eine die Klemmeinheit aufnehmende Ausnehmung oder Nut, welche gegenüber der Schwenkachse geneigt ausgerichtete Gegenlagerflächen zur Abstützung von an der Klemmeinheit vorgesehenen Lagerflächen bildet. Die Ausnehmung oder Nut ist im Querschnitt betrachtet zumindest teilweise keilförmig, insbesondere vorzugsweise trapez- oder v-förmig ausgebildet. Dabei erlaubt bereits die Ausführung der Gegenlagerflächen und der dann komplementär an der Klemmeinheit ausgebildeten, mit den Gegenlagerflächen zusammenwirkenden Lagerflächen in Abhängigkeit der Größe der Vorspannkraft einen Kraftschluss durch Verklemmen.
Die Auslegung des Keilwinkels der einzelnen Klemmelemente und der Gegenlagerflächen erfolgt vorzugsweise derart, dass die Klemmelemente auf der einen Seite nicht aus dem Scharniergegenlager wandern oder herausgedrückt werden und andererseits die Klemmwirkung auf das die Schwenkachse bildende Scharnierelement nicht zu groß wird. Zur optimalen Auslegung der Klemmwirkung und Vermeidung einer übermäßigen Pressung des die Schwenkachse bildenden Scharnierelementes sind die Gegenlagerflächen und die an der Klemmeinheit ausgebildeten Lagerflächen durch einen Keilwinkel im Bereich zwischen 45° bis 70°, vorzugsweise ca. 60° charakterisiert.
Die einzelnen, eine Klemmeinheit bildenden Klemmelemente umgreifen das die Schwenkachse bildende Scharnierelement wenigstens teilweise in Umfangsrichtung, vorzugsweise vollständig und sind in besonders vorteilhafter Ausführung im Lagerbereich gegeneinander entlang einer gemeinsamen Senkrechten zur Schwenkachse gegenüber dieser verlagerbar. Diese Ausführung erlaubt unter Beibehaltung der keilförmigen Lagerflächen eine Verringerung der Breite der Klemmeinheit zur Nachstellung der Anlageflächen für das die Schwenkachse bildende Scharnierelement in der Lagerebene, so dass die Klemmeinheit schmaler wird und sich weiter in die keilförmige Nut hineinbewegen kann. Die hier beschriebene Relativbewegungsmöglichkeit der einzelnen Klemmelemente einer Klemmeinheit zueinander in einer Richtung bietet den Vorteil, der einfachen Ausführbarkeit dieser. Denkbar ist es jedoch auch, die zur Verschleißnachstellung erforderliche Relativbewegung als zusammengesetzte Bewegung auszuführen, beispielsweise durch sich in unterschiedlichen Bewegungsrichtungen einander überlagernde Bewegungen. Derartige Ausführungen sind jedoch sehr aufwendig, insbesondere hinsichtlich der Gewährleistung der Ausbildung der Anlageflächen für das die Schwenkachse bildende Scharnierelement.
Ferner weisen die einzelnen, eine Klemmeinheit bildenden Klemmelemente in einer vorteilhaften Ausführung an den zueinander weisenden Seiten Mittel zur Gewährleistung einer Relativbewegung zueinander und Ausnehmungen zur Ausbildung der Anlageflächen für das die Schwenkachse bildende Scharnierelement auf und bilden an den voneinander weggerichteten Flächen die Lagerflächen zur Anlage am Scharniergegenlager. Insbesondere werden an den zueinander weisenden und die Anlageflächen bildenden Seiten der einzelnen Klemmelemente einer Klemmeinheit eine Kammstruktur beschreibende und Stege bildende Aussparungen und Ausnehmungen vorgesehen, die in inverse Stege am jeweils anderen Klemmelement einer Klemmeinheit eingreifen und derart ausgelegt sind, dass eine Relativbewegung möglich ist. Die Kammstruktur ermöglicht dabei aufgrund der nach Einarbeitung der die Anlageflächen bildenden Ausnehmung für die Schwenkachse in diese große und gleichmäßig verteilt angeordnete Flächenbereiche zur Ausbildung der Anlageflächen. Ferner behindert die Kammstruktur eine Relativbewegung der Klemmelemente gegeneinander parallel zur Schwenkachse.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die Kammstruktur derart angelegt, dass die einzelnen Klemmelemente einer Klemmeinheit identisch ausgebildet sind, wodurch nur ein Keil für die Herstellung der Klemmelemente abgeformt werden muss und sich damit die Fertigung und Montage erheblich vereinfacht.
Zur einfachen Handhabung und Montage der Klemmeinheit mit dem die Schwenkachse bildenden Scharnierelement und dem mit diesem zu koppelnden Bauteil sind vorzugsweise Mittel zur Lagezuordnung vorgesehen, umfassend vorzugsweise formschlüssige Verbindungsmittel, insbesondere ein Verclipsungssystem.
Bezüglich der Erzeugung der Vorspannkraft für die Klemmeinheit im Scharniergegenlager bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, die für sich allein oder in Kombination miteinander einsetzbar sind. Gemäß einer ersten Ausführung wird die Verspannung der Klemmeinheit im Scharniergegenlager zumindest teilweise durch Auslegung der Passungen zwischen Gegenlagerfläche und Lagerfläche unter Berücksichtigung des Schwenkachse bildenden Scharnierelementes erzeugt. Gemäß einer weiteren Ausführung wird die Verspannung der Klemmeinheit zumindest teilweise durch Mittel zur Verspannung, insbesondere zumindest eine, eine Druckkraft in Aufnahmerichtung am Scharniergegenlager auf die Klemmeinheit ausübende Federeinheit erzeugt. Diese Mittel dienen dabei ferner einer Sicherung der Klemmeinheit, insbesondere der einzelnen Klemmelemente gegenüber Herausrutschen. In einer weiteren dritten Ausführung wird die Verspannung der Klemmeinheit zumindest teilweise durch eine durch die Einbausituation erzeugte Vorspannkraft erzeugt. Das Verklemmen erfolgt dabei bei Montage automatisch.
Für den besonders vorteilhaften Einsatz in Ein-/Ausrücksystemen für Betätigungssystems von Kupplungseinrichtungen bietet diese Lösung den Vorteil, dass bei Montage eines Ein-/Ausrückhebels mit den Klemmelementen bei der Getriebemontage in das v-förmige Scharniergegenlager mit der Montage der Kupplungseinrichtung und der die Kraft auf den Ein-/Ausrückhebel aufbringenden Aktoreinheit die Kupplungsvorlast die Klemmelemente in das Scharniergegenlager eindrückt. Dabei werden die einzelnen Klemmelemente jedoch nur soweit zusammengedrückt, dass die Lagerung des Schwenkachse bildenden Scharnierelementes spielfrei ist. Tritt nun der Verschleiß im Scharniergegenlager des Ein-/Ausrückhebels aus, also in den Klemmkeilen der Klemmeinheit, so wird dieser nachgestellt, indem die beiden in Form von Keilhälften ausgebildeten Klemmelemente tiefer in das keilförmige, insbesondere v-förmige Scharniergegenlager hineinrutschen und sich damit die Klemmelemente aufeinander zu bewegen. Durch diese Bewegung wird der entstandene Verschleiß kompensiert und die Lagerung spielarm gehalten.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1a bis 1d verdeutlichen eine besonders vorteilhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Scharnierlageranordnung in unterschiedlichen Ansichten;
2 verdeutlicht anhand einer schematisiert vereinfacht dargestellten Scharnierlageranordnung gemäß der 1b die möglichen Bewegungsrichtungen der Klemmeinelemente der Klemmeinheit;
3 verdeutlicht eine Ausführung einer Gegenlagereinheit gemäß den 1a bis 1d in Perspektivdarstellung;
4a und 4b verdeutlichen Ausführungen der Klemmelemente einer Klemmeinheit gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung;
5 zeigt beispielhaft eine mögliche Anwendung einer erfindungsgemäß ausgeführten Scharnierlageranordnung.
Die 1a bis 1d verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung in unterschiedlichen Ansichten den Aufbau und die Funktionsweise einer erfindungsgemäß ausgebildeten Scharnierlageranordnung 1 zur schwenkbaren Verbindung zwischen zwei Bauteilen 4.1, 4.2, wobei das Bauteil 4.1 beispielhaft von einem Hebel gebildet wird und das Bauteil 4.2, welches hier nur schematisiert in der Perspektivdarstellung gemäß 1a angedeutet ist, von einem über den Hebel zu beaufschlagenden Bauteil gebildet wird
Die Scharnierlageranordnung 1 umfasst ein, eine Schwenkachse A_S beschreibendes oder diese bildendes Element, hier in Form eines Scharnierbolzens 2. Die Schwenkachse A_S ist durch die Mittenachse M₂ des Scharnierbolzens 2 bestimmt. Dieser ist in zumindest einem Scharniergegenlager 3, hier mit seinen zwei in Längsrichtung voneinander wegweisenden Endbereichen 2.1, 2.2 jeweils in einem Scharniergegenlager 3.1, 3.2 und damit zwei Lagerstellen gelagert. Denkbar sind auch Ausführungen mit einer Vielzahl von einzelnen Lagerstellen. Die beiden Scharniergegenlager 3.1, 3.2 sind an einer am Bauteil 4.2 befestigten oder je nach Ausführung von diesem gebildeten Gegenlagereinheit 5 ausgebildet und durch Gegenlagerflächen 6.1 und 6.2 beschreibbar. Denkbar ist auch die separate Ausführung der Scharniergegenlager 3.1, 3.2 als einzelne Baueinheiten.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lagerung des Scharnierbolzens 2 nicht unter direktem Kontakt des Außenumfanges des Scharnierbolzens 2 mit den vom Scharniergegenlager 3.1, 3.2 gebildeten Gegenlagerflächen 6.1 und 6.2 als Anlageflächen 7.1, 7.2 für den Scharnierbolzen 2 sondern über eine Zwischeneinheit in Form einer Klemmeinheit 8.1 beziehungsweise 8.2, welche jeweils die Anlageflächen 7.1, 7.2 für den Scharnierbolzen 2 an den einzelnen Lagerstellen bildet und diese von den Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 der Scharniergegenlager 3.1, 3.2 entkoppelt. Die einzelne Klemmeinheit 8.1, 8.2 ist mit den Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 verspannbar und bildet quasi eine in einem Lagergrundkörper angeordnete Lagerschale, welche austauschbar ist. Jede der einzelnen Klemmeinheiten 8.1, 8.2 bildet dabei jeweils eine durchgängige oder aus einer Vielzahl von Teilflächen zusammengesetzte Anlagefläche 7.1 und 7.2 für den Scharnierbolzen 2. Ferner ist die einzelne Klemmeinheit 8.1, 8.2 durch Lagerflächen 9.1, 9.2 charakterisiert, über die die Kraftübertragung auf die Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 am Scharniergegenlager 3.1, 3.2 erfolgt und die an den Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 der Scharniergegenlager 3.1, 3.2 abgestützt werden.
Vorzugsweise ist die einzelne Klemmeinheit 8.1, 8.2 aus einem anderen Material, als der Scharnierbolzen 2 und/oder das Scharniergegenlager 3.1, 3.2 hergestellt. Dabei werden Scharnierbolzen 2 und das Scharniergegenlager 3.1, 3.2 häufig aus den gleichen Materialen, wie beispielsweise Stahl oder Aluminium massiv oder gesintert gefertigt. Zur Verschleißreduzierung zwischen den Scharniergegenlagern 3.1, 3.2 und dem Scharnierbolzen 2 erfolgt die Entkoppelung der Anlage- und Gegenlagerfläche 7.1, 7.2, 6.1, 6.2 voneinander über die Klemmeinheiten 8.1, 8.2, welche vorzugsweise aus einem weicheren Material bestehen, beispielsweise Kunststoff. Der Verschleiß wird somit gezielt in die austauschbare Klemmeinheit 8.1, 8.2 verlegt.
Da der Verschleiß an der Klemmeinheit 8.1, 8.2, insbesondere den Anlageflächen 7.1, 7.2 zur Ausbildung von Lagerspiel führt und nicht jeder Verschleiß sofort einen Austausch der Klemmeinheit 8.1, 8.2 nach sich ziehen soll, sind die Klemmeinheit 8.1, 8.2 und das einzelne Scharniergegenlager 3.1, 3.2 ferner in Funktionskonzentration derart ausgeführt, dass ein Spiel zwischen den Anlageflächen 7.1, 7.2 und dem Außenumfang des Scharnierbolzens 2 im einzelnen Lagerbereich, unabhängig davon ob toleranz- oder verschleißbedingt über diesen mit ausgeglichen werden kann. Dazu sind die Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 am einzelnen Scharniergegenlager 3.1, 3.2 vorzugsweise geneigt gegenüber der Schwenkachse A_S und insbesondere einer Ebene, welche durch die Schwenkachse A_S und einer Senkrechten dazu beschreibbar ist, ausgeführt und werden insbesondere von einer Keilflächen bildenden Nut 13.1, 13.2 gebildet. Die Nut 13.1, 13.2 weist im dargestellten Fall einen trapezförmigen, sich in Einführrichtung des Scharnierbolzens 2 verjüngenden Querschnitt auf. Diese kann auch v-förmig ausgeführt sein. Dementsprechend ist die einzelne Klemmeinheit 8.1, 8.2 mit dazu komplementären Lagerflächen 9.1 und 9.2 ausgebildet, um einen großflächigen Kontakt zwischen Klemmeinheit 8.1, 8.2 und Scharniergegenlager 3.1, 3.2 zu ermöglichen. Die Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 und die Lagerflächen 9.1, 9.2 der Klemmeinheit 8.1, 8.2 sind dazu vorzugsweise durch den gleichen Winkel in der jeweiligen Lagerebene beschreibbar.
Um nunmehr eine Verschleißnachstellung zu ermöglichen, ist die einzelne Klemmeinheit 8.1, 8.2 jeweils zumindest zweiteilig ausgeführt. Die Trennebene verläuft vorzugsweise in einer Ebene, in welcher die Schwenkachse A_S liegt. Im dargestellten Fall ist die Trennebene in den Mittenbereich der Klemmeinheit 8.1, 8.2 zwischen die beiden Lagerflächen 9.1, 9.2 gelegt und bezogen auf das Scharniergegenlager 3.1, 3.2, beziehungsweise die jeweilige Nut 13.1, 13.2, in Aufnahmerichtung der Klemmeinheit 8.1, 8.2. Die einzelne Klemmeinheit 8.1 beziehungsweise 8.2 umfasst dazu zumindest zwei Klemmelemente 10.1a, 10.1b und 10.2a, 10.2b, die an ihren zueinander weisenden Seiten, hier 14.1a, 14.1b für die Klemmeinheit 8.1 die Flächenbereiche der Anlagefläche 7.1 ausbilden und an den voneinander wegweisenden Flächen 15.1a, 15.1b die Lagerflächen 9.1a, 9.1b bilden. Die einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b umgreifen dazu den Scharnierbolzen 2 in Umfangsrichtung zumindest teilweise und sind bezogen auf die Schwenkachse A_S gegen diese, insbesondere entlang einer gemeinsamen Senkrechten zu dieser aufeinander zu und voneinander wegbewegbar.
Die Auslegung des Keilwinkels der einzelnen Klemmelemente, beispielsweise 10.1a, 10.1b und damit der zugehörigen Gegenlagerfläche 6.1 am Scharniergegenlager 3.1 wird dabei derart gewählt, dass zum einen das einzelne Klemmelement 10.1a, 10.1b nicht aus dem Scharniergegenlager 3.1 herauswandert oder herausgedrückt wird und ferner die Klemmwirkung auf den Scharnierbolzen 2 nicht zu groß wird. Der zwischen einer einzelnen Gegenlagerfläche 6.1 beziehungsweise die an den einzelnen Klemmelementen 10.1a, 10.1b vorgesehene Lagerfläche 9.1a, 9.1b und einer Senkrechte zur Schwenkachse A_S beziehungsweise eine Ebene senkrecht zur Lagerebene beschreibbare Gesamtkeilwinkel beträgt vorzugsweise zwischen 45° und 70°, besonders bevorzugt ca. 60°. Die Aussagen gelten in Analogie auch für die Klemmelemente 10.2a, 10.2b und die Gegenlagerflächen 6.2.
Zur Lagefixierung der einzelnen Klemmelemente, hier die Klemmelemente 10.1a, 10.1b gegeneinander und bei der Montage mit dem Bauteil 4.1 sind Mittel 11.1 vorgesehen. Diese umfassen im dargestellten Fall eine formschlüssige Verbindung 20.1, insbesondere ein Verclipsungssystem.
Die Vorspannung der einzelnen Klemmeinheit 8.1, 8.2 im Scharniergegenlager 3.1, 3.2 kann durch Vorsehen einer entsprechenden Passung zwischen den Lagerflächen 9.1a, 9.1b, 9.2a, 9.2b und den jeweiligen zugeordneten Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 erfolgen. Ferner kann zur Erzeugung der erforderlichen, ein Herausrutschen verhindernden Vorspannkraft bei der Montage aufgrund der Einbausituation aufgebracht und aufrechterhalten werden und/oder es können Mittel 12.1, 12.2 zum Aufbringen einer Vorspannkraft, insbesondere in Form von Federeinheiten 21.1, 21.2 eingesetzt werden. Die 1a bis 1d verdeutlichen eine besonders vorteilhafte Ausführung mit zusätzlicher Federbelastung der Klemmeinheiten 8.1 und 8.2. Dabei werden beide, den einzelnen Endbereichen 2.1, 2.2 und damit Lagerbereichen zugeordneten Federeinheiten 21.1, 21.2 vorzugsweise von einer Einheit aus einem Verbindungselement mit zwei von diesem senkrecht weggerichteten Federenden gebildet.
Die 1a verdeutlicht eine Perspektivansicht, während 1c eine weitere perspektivische Darstellung und 1d eine Ansicht von oben wiedergeben.
Die 1b verdeutlicht anhand einer Detailansicht von rechts auf die Scharnierlageranordnung 1, insbesondere das Scharniergegenlager 3.1 die einzelnen Funktionen.
Die einzelnen Relativbewegungen sind in schematisiert vereinfachter Darstellung für die Klemmeinheit 8.1 im Scharniergegenlager 3.1 in der 2 mittels Pfeilen angedeutet. Der Pfeil I beschreibt dabei die Bewegung der Klemmeinheit 8.1 innerhalb des Scharniergegenlagers 3.1, insbesondere entlang der Gegenlagerflächen 6.1, während der Pfeil II die Bewegung der einzelnen Klemmelemente 10.1a und 10.1b der Klemmeinheit 8.1 gegeneinander wiedergibt. Dabei ist hier lediglich die tatsächliche Verstellrichtung wiedergegeben, da bei Auftreten von Verschleiß lediglich nur eine Bewegungsrichtung möglich ist, nämlich eine Gegeneinanderbewegung der beiden Klemmelemente 10.1a, 10.1b gegeneinander unter Korrektur beziehungsweise spielfreies Umschließen des Scharnierbolzens 2 durch die Flächenbereiche der Anlagefläche 7.1, welche durch die Relativbewegung zueinander eine Korrektur erfahren hat. Die tatsächlich möglichen Bewegungsrichtungen sind mittels unterbrochener Pfleillinien wiedergegeben.
Bei der Montage des Bauteils 4.1, insbesondere eines Hebels einer Betätigungsvorrichtung für Kupplungseinrichtungen wird dieser zusammen mit dem die Schwenkachse A_S bildenden Scharnierelement, insbesondere dem Scharnierbolzen 2 und mit den Klemmeinheiten 8.1, 8.2 in die Gegenlagereinheit 5, insbesondere die Scharniergegenlager 3.1, 3.2 eingesetzt. Wird die Kupplungseinrichtung montiert, drückt die Kupplungsvorlast über den Hebel die Klemmelemente 10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b in die jeweiligen Scharniergegenlager 3.1, 3.2. Dabei werden jeweils die Klemmelemente 10.1a, 10.1b sowie 10.2a, 10.2b der Klemmeinheiten 8.1, 8.2 soweit zusammengedrückt, bis die Verbindung spielfrei ist, d. h. zwischen Scharnierbolzen 2 und den Anlageflächen 7.1, 7.2 der Klemmeinheiten 8.1, 8.2 und zwischen den Klemmeinheiten 8.1, 8.2 und den Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 kein Spiel vorliegt. Dieser Vorgang wird bei der Ausführung gemäß den 1a bis 1d noch durch die Federeinheiten 21.1, 21.2 der Mittel 12.1, 12.2 unterstützt.
Wird am Scharniergegenlager, insbesondere der Klemmeinheit 8.1 und/oder 8.2 Verschleiß detektiert, kann dieser nunmehr schnell und mit geringem Aufwand kompensiert werden, indem die beiden Klemmelemente 10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b der einzelnen Klemmeinheiten 8.1, 8.2 jeweils tiefer in die Nut 13.1, 13.2 am Scharniergegenlager 3.1, 3.2 hineinrutschen und sich die einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b jeweils aufeinander zu bewegen. Durch diese Bewegung der einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b sowie 10.2a, 10.2b wird der entstandene Verschleiß kompensiert und die Lagerung spielarm gehalten.
Um den Verschleiß sowie die die erforderlichen Klemmkräfte möglichst gering zu halten, wird vorzugsweise für die Klemmelemente 10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b ein Kunststoff gewählt, der sich durch gute Verschleiß- und Gleiteigenschaften auszeichnet. Denkbar ist der Einsatz von temperaturbeständigem Kunststoff in Form von Polyimiden und Polyetheretherketonen mit entsprechender Compountierung. Diese zeichnen sich durch gute Temperatureigenschaften aus.
Die 3 verdeutlicht eine Ausführung der Gegenlagereinheit 5 gemäß der 1a bis 1d mit den Scharniergegenlagern 3.1, 3.2 in besonders vorteilhafter Ausgestaltung anhand einer Perspektivdarstellung. Dargestellt ist hier eine Ausführung mit zwei voneinander räumlich beabstandeten Auflagerbereichen 19.1, 19.2. Dazu weist die Gegenlagereinheit 5 zwei über einen Steg 16 miteinander gekoppelte und die Auflagerbereiche 19.1, 19.2 bildende Vorsprünge 17, 18 auf, die jeweils durch die keilförmige Aufnahmenut 13.1, 13.2 für den Scharnierbolzen 2 charakterisiert sind. Dabei werden die Gegenlagerflächen 6.1, 6.2 geneigt gegenüber der Schwenkachse A_S ausgerichtet ausgeführt. Im dargestellten Fall erfolgt die Ausbildung der einzelnen Nut 13.1, 13.2 vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer durch die Lage der Schwenkachse A_S und einer Senkrechten zu dieser charakterisierten Ebene innerhalb der Nut 13.1, 13.2. Andere Ausbildungen sind ebenfalls denkbar. Die symmetrische Ausbildung bietet den Vorteil eines einfachen Hineingleitens und einer einfachen Ausführung der Klemmeinheiten 8.1, 8.2 aus den einzelnen Klemmelementen 10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b, wobei diese dann vorzugsweise spiegelbildlich ausgeführt werden müssen.
Denkbar ist auch die Ausführung der Gegenlagereinheit 5 mit einer Vielzahl von Auflagerbereichen über die Erstreckung der Schwenkachse A_S in Längsrichtung betrachtet oder aber die Ausbildung eines entlang der Schwenkachse A_S über einen großen Teilbereich durchgängigen Auflagerbereiches.
Die 4a und 4b verdeutlichen anhand von Perspektivansichten die Ausbildung der einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b am Beispiel der Klemmelemente 10.1a und 10.1b. Ersichtlich ist dabei die Ausführung der an diesen ausgebildeten Lagerflächen 9.1a, 9.1b, welche von den voneinander wegweisenden Flächen des einzelnen Klemmelementes 10.1a gebildet werden und mit den Gegenlagerflächen 6.1 am Scharniergegenlager 3.1 zusammenwirken.
Die Neigung dieser Keilflächen ist dabei an die Ausführung der Gegenlagerflächen 6.1 angepasst. Diese sind als ebene Flächen ausgeführt.
Ferner weisen die Klemmelemente 10.1a und 10.1b an ihren von den Lagerflächen 9.1a und 9.1b weggerichteten Stirnseiten 14.1a, 14.1b jeweils Ausnehmungen 25.1a beziehungsweise 25.1b auf, welche Anlageflächenbereiche 7.1a, 7.1b der Anlagefläche 7.1 in der Klemmeinheit 8.1 bilden. Ferner sind die einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b an ihren zueinander weisenden Stirnseiten 14.1a, 14.1b in Einbaulage durch Mittel zur Realisierung einer Relativbewegung zwischen diesen senkrecht zur Schwenkachse A_S charakterisiert. Diese Mittel werden vorzugsweise von ineinandergreifenden Vorsprüngen 26.1a, 26.1b und Ausnehmungen 27.1a, 27.1b gebildet, wobei die Vorsprünge 26.1a eines Klemmelementes 10.1a in die Ausnehmungen 27.1b des anderen Klemmelementes 10.1b einer Klemmeinheit 8.1 eingreifen. Dies gilt in Analogie für die Vorsprünge 26.1b und die Ausnehmungen 27.1a. Diese sind zumindest beidseits der die Anlageflächen 7.1a, 7.1b bildenden Ausnehmungen 25.1, 25.1b angeordnet. In besonders vorteilhafter Ausführung sind die zueinander weisenden Stirnseiten 14.1a, 14.1b durch in axialer Richtung ausgerichtete und die Vorsprünge 26.1a, 26.1b bildende Stege charakterisiert, die beabstandet unter Ausbildung der Ausnehmungen 27.1a, 27.1b angeordnet sind und in welche die Ausnehmungen 25.1, 25.2 eingearbeitet sind. Die Anlageflächen 7.1a und 7.1b bilden dabei keine durchgängige mit dem Außenumfang des Scharnierbolzens 2 in Umfangsrichtung an diesem wirksame Flächen, sondern setzen sich aus einer Vielzahl von Teilflächen zusammen, die neben einem durchgängigen Flächenbereich von in Umfangsrichtung um den Scharnierbolzen 2 verlaufenden Stegflächen gebildet werden. Durch die Anordnung der Stege, vorzugsweise über die gesamte Stirnseite 14.1a, 14.1b wird ferner eine Relativbewegung der einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b parallel zur Schwenkachse A_S verhindert und diese in ihrer Lage zueinander in Richtung parallel zur Schwenkachse A_S fixiert.
Die durch die Stege beschreibbare Kammstruktur und das einzelne Klemmelement 10.1a, 10.1b sind vorzugsweise derart gestaltet, dass nur ein Klemmelement abgeformt werden muss, d. h. für beide identische Bauteile verwendet werden können. Dies wird insbesondere dadurch erzielt, dass die Stege derart über jede Stirnseite 14.1a, 14.1b angeordnet sind, das an den jeweiligen in Längsrichtung der zu lagernden Schwenkachse A_S liegenden Endbereichen an einem Endbereich eine Ausnehmung 27.1a und am anderen ein Vorsprung 26.1a bildender Steg vorgesehen sind.
Ferner sind an den einzelnen Klemmelementen 10.1a, 10.1b Mittel 11.1 zur Verbindung dieser vorgesehen. Bei diesen handelt es sich im einfachsten Fall um eine formschlüssige Bajonett- oder Clipsverbindung, die durch Vorsprünge 24.1a, 24.1b und Ausnehmungen 23.1a, 23.1b tragende Laschen realisiert wird. Im dargestellten Fall ist vorzugsweise jeweils eine an einem Klemmkörper 10.1a und 10.1b angeordnete und sich in axialer Richtung zum jeweils anderen Klemmelement 10.1a, 10.1b erstreckende Lasche vorgesehen, die zumindest eine Ausnehmung 23.1a, 23.1b aufweist und am anderen Klemmelement 10.1b beziehungsweise 10.1a mit einem an diesem angeordneten Vorsprung 24.1b beziehungsweise 24.1a unter Fixierung der beiden Klemmelemente 10.1a, 10.1b in ihrer Lage zueinander zusammenwirkt.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht durch das Vorsehen einer Klemmeinheit 8.1, in welcher der Verschleißweg berücksichtigt wird, eine einfache, mit geringer Anzahl an Bauelementen ausgeführte sowie wartungsfreundliche Scharnierlageranordnung mit einem durch die konstruktive Ausführung bedingten Verschleißnachstellweg. Ferner besteht die Möglichkeit, die Klemmeinheit nach Erreichen eines maximalen Verschleißweges austauschen zu können, ohne das eigentliche Scharniergegenlager 3.1, 3.2 oder den Scharnierbolzen 2 austauschen zu müssen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Ausführung in einer Betätigungsvorrichtung 22 für eine Kupplungseinrichtung K1 in einer Doppelkupplungsanordnung 31 einsetzbar. Die Betätigungsvorrichtung 22 ist hier nur in schematisiert vereinfachter Darstellung wiedergegeben und dient lediglich zur Verdeutlichung einer besonders vorteilhaften Anwendung und Anordnung der Scharnierlageranordnung 1. Dabei umfasst die Betätigungsvorrichtung 22 eine Aktoreinheit 28, welche auf einen Ein- beziehungsweise Ausrückhebel 29 wirkt, wobei der Ein- beziehungsweise Ausrückhebel 29 zumindest mittelbar, d. h. direkt oder indirekt auf ein Ein-/Ausrücklager L, insbesondere einen Lagerträger 30 wirkt. Dabei ist die Kopplung des Ein-/Ausrückhebels 29 mit dem Lagerträger 30 oder einem mit diesem gekoppelten Kolbenelement mittels einer erfindungsgemäß ausgeführten Scharnierlageranordnung 1 ausgebildet. Dazu ist beispielhaft das Scharniergegenlager 3.1, 3.2 am Lagerträger 30 befestigt, während der Hebel als Bauteil 4.1 mit dem Scharnierbolzen 2 verbunden ist.
Bezugszeichenliste

1: Scharnierlageranordnung
2: Schwenkachse bildendes Element, insbesondere Scharnierbolzen
2.1, 2.2: Endbereich des Scharnierbolzens
3: Scharniergegenlager
4.1, 4.2: Bauteil
5: Gegenlagereinheit
6.1, 6.2: Gegenlagerflächen
7.1, 7.2: Anlagefläche
7.1a, 7.1b: Anlageflächenbereich
8.1, 8.2: Klemmeinheit
9.1, 9.2: Lagerfläche
10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b: Klemmelement
11.1, 11.2: Mittel zur Lagefixierung
12.1, 12.2: Mittel zum Aufbringen einer Vorspannkraft
13.1, 13.2: Nut
14.1a, 14.1b: Stirnseite, insbesondere zueinander weisende Flächen der einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b
15.1a, 15.1b: Flächen, insbesondere voneinander wegweisende Flächen der einzelnen Klemmelemente 10.1a, 10.1b
16: Steg
17: Vorsprung
18: Vorsprung
19.1, 19.2: Auflagerbereich
20.1, 20.2: formschlüssige Verbindung, insbesondere Verclipsungssystem
21.1, 21.2: Federeinheit
22: Betätigungsvorrichtung
23.1a, 23.1b: Ausnehmung
24.1a, 24.1b: Vorsprung
25.1a, 25.1b: Ausnehmung
26.1a, 26.1b: Vorsprung
27.1a, 27.1b: Ausnehmung
28: Aktoreinheit
29: Ein-/Ausrückhebel
30: Lagerträger
31: Doppelkupplungsanordnung
AS: Schwenkachse
K1, K2: Kupplungseinrichtung
L: Ein-/Ausrücklager
M2: Mittenachse
I, II: Bewegungsrichtungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009011809 A1 [0003]

Claims

Scharnierlageranordnung (1) zum schwenkbaren Verbinden zweier Bauteile, umfassend ein, eine Schwenkachse (A_S) bildendes Scharnierelement (2), das in zumindest einem Scharniergegenlager (3.1, 3.2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schwenkachse (A_S) beschreibende Scharnierelement (2) über eine, zumindest eine Anlagefläche (7.1, 7.2) für dieses bildende und im Scharniergegenlager (3.1, 3.2) verspannbare Klemmeinheit (8.1, 8.2) im Scharniergegenlager (3.1, 3.2) gelagert ist, und die Klemmeinheit (8.1, 8.2) zumindest zwei unter Veränderung der Anlageflächen (7.1, 7.2) gegeneinander verlagerbare Klemmelemente (10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b) umfasst.
Scharnierlageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Klemmeinheit (8.1, 8.2) aus einem Material besteht, welches verschieden zum Material des die Schwenkachse (A_S) bildenden Scharnierelementes (2) und des einzelnen Scharniergegenlagers (3.1, 3.2) ist, insbesondere die Klemmeinheit (8.1, 8.2) aus einem temperaturbeständigen Kunststoff, wie Polyimid, Polyetheretherketon besteht.
Scharnierlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Scharniergegenlager (3.1, 3.2) eine die Klemmeinheit (8.1, 8.2) aufnehmende Ausnehmung oder Nut (13.1, 13.2) umfasst, welche gegenüber der Schwenkachse (A_S) geneigt ausgerichtete Gegenlagerflächen (6.1, 6.2) zur Abstützung von an der Klemmeinheit (8.1, 8.2) vorgesehenen Lagerflächen (9.1, 9.2) bildet, wobei die Ausnehmung oder Nut (13.1, 13.2) im Querschnitt betrachtet zumindest teilweise keilförmig, trapez- oder v-förmig ausgebildet ist.
Scharnierlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen, eine Klemmeinheit (8.1, 8.2) bildenden Klemmelemente (10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b) das die Schwenkachse (A_S) bildende Scharnierelement (2) wenigstens teilweise in Umfangsrichtung umgreifen und gegeneinander entlang einer Senkrechten zur Schwenkachse (A_S) gegenüber dieser verlagerbar sind.
Scharnierlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen, eine Klemmeinheit (8.1, 8.2) bildenden Klemmelemente (10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b) an den zueinander weisenden Seiten (14.1a, 14.1b) Mittel zur Gewährleistung einer Relativbewegung zueinander und Ausnehmungen (25.1a, 25.1b) zur Ausbildung der Anlageflächen (7.1a, 7.1b, 7.1, 7.2) für das die Schwenkachse (A_S) bildende Scharnierelement (2) aufweisen und an den voneinander weggerichteten Flächen (15.1a, 15.1b) die Lagerflächen (9.1a, 9.1b, 9.1, 9.2) zur Anlage am Scharniergegenlager (3.1, 3.2) bilden, wobei an den zueinander weisenden und die Anlageflächen (7.1a, 7.1b, 7.1, 7.2) bildenden Seiten (14.1a, 14.1b) der einzelnen Klemmelemente (10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b) einer Klemmeinheit (8.1, 8.2) eine Kammstruktur beschreibende und Stege bildende Vorsprünge (26.1a, 26.1b) und Aussparungen (27.1a 27.1b) vorgesehen sind, die in inverse Stege am jeweils anderen Klemmelement (10.1b, 10.1a, 10.2b, 10.2a) einer Klemmeinheit (8.1, 8.2) eingreifen und derart ausgelegt sind, dass eine Relativbewegung möglich ist.
Scharnierlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den einzelnen Klemmelementen (10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b) einer Klemmeinheit (8.1, 8.2) Mittel (11.1, 11.2) zur Lagezuordnung zueinander zugeordnet sind, umfassend vorzugsweise Mittel zur Erzeugung einer formschlüssigen Verbindung (20.1, 20.2).
Scharnierlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannung der Klemmeinheit (8.1, 8.2) im Scharniergegenlager (3.1, 3.2) zumindest teilweise durch Auslegung der Passungen zwischen Gegenlagerfläche (6.1, 6.2) und Lagerfläche (9.1, 9.2) der Klemmeinheit (8.1, 8.2) unter Berücksichtigung des Schwenkachse (A_S) bildenden Scharnierelementes (2) erzeugt wird, oder dass die Verspannung der Klemmeinheit (8.1, 8.2) zumindest teilweise durch Mittel (12.1, 12.2) zur Verspannung, insbesondere eine Druckkraft in Aufnahmerichtung am Scharniergegenlager (3.1, 3.2) ausübende Federeinheiten (21.1, 21.2) erzeugt wird.
Scharnierlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannung der Klemmeinheit (8.1, 8.2) zumindest teilweise durch eine durch die Einbausituation erzeugte Vorspannkraft erzeugt wird.
Betätigungsvorrichtung (1) zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen (K1, K2), umfassend zumindest ein von einer Aktoreinheit (28) mit einer Kraft beaufschlagbarer Ein-/Ausrückhebel (29) eines Ein-/Ausrücksystems, umfassend ein Ein-/Ausrücklager (L) und einem mit diesem verbundenen Lagerträger (30), wobei das Ein-/Ausrücklager (L) mit der Kupplungseinrichtung (K1, K2) in Wirkverbindung bringbar ist, und der Ein-/Ausrückhebel (29) über eine Scharnierlageranordnung (1) mit dem Lagerträger (30) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Scharnierlageranordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-/Ausrückhebel (29) mit dem Schwenkachse (AS) bildenden Scharnierelement (2) verbunden ist und das einzelne Scharniergegenlager (3.1, 3.2) am Lagerträger (30) angeordnet ist.