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Die Erfindung betrifft einen Hebelaktor mit einem an einem Hebelende eine Reibungskupplung axial beaufschlagenden und an dem anderen Hebelende mittels eines Energiespeichers gegenüber einer Grundplatte vorgespannten Hebel, einer mittels eines elektrisch angetriebenen Spindelgetriebes zwischen den Hebelenden auf dem Hebel und der Grundplatte verlagerbaren, einen Hebelpunkt des Hebels einstellenden Rolleneinheit.
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Ein gattungsgemäßer Hebelaktor ist beispielsweise aus der
WO 2008/154 896 A1 bekannt. Hierbei ist ein Hebel mittels zwei Stiften und jeweils einer Druckfeder gegen eine gehäusefest angeordnete Grundplatte an einem Hebelende vorgespannt, während das andere Hebelende mit den gabelförmig ausgebildeten Betätigungsfingern ein Hebelsystem einer Reibungskupplung axial beaufschlagt und damit bei Aktivierung des Hebelaktors zudrückt. Die Aktivierung des Hebelaktors mit einer axialen Verlagerung des das Hebelsystem der Reibungskupplung beaufschlagenden Hebelendes erfolgt durch Verlagern des Hebelpunkts des Hebels. Hierzu ist zwischen dem Hebel und der Grundplatte eine Rolleneinheit angeordnet, die einen Auflagepunkt für den Hebel aufweist und bei Verlagerung entlang einer Laufbahn des Hebels an der Grundplatte und an der Laufbahn abrollt und damit denn Hebelpunkt des Hebels ändert. Infolge der federnden Einspannung des Hebels mittels der Druckfedern gegenüber der Grundplatte verlagern sich die Betätigungsfinger bei Verlagerung der Rolleneinheit mittels eines von einem Elektromotor angetriebenen Spindelgetriebes.
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Um eine exakt reproduzierbare Betätigungskennlinie des Hebelaktors zu erhalten, ist eine exakte Positionierung und Anlenkung der Druckfedern an dem Hebel und an den Stiften sowie die Fixierung des Hebels gegenüber der Grundplatte erforderlich. Hierzu wird der Hebel über Wiegegelenke relativ verlagerbar von den Druckfedern beaufschlagt und von an den Stiften angeordneten Tellern wegbegrenzt. Eine die Verlagerung des Hebels ermöglichende Fixierung des Hebels gegenüber der Grundplatte erfolgt mittels einer zwischen Hebel und Grundplatte angeordneten, gegen Brüche anfälligen Blattfeder.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Hebelaktors insbesondere vor dem Hintergrund einer verbesserten Dauerfestigkeit, einer Vereinfachung und einer Erhöhung des Integrationsgrades zur Verminderung der Anzahl der Bauteile und Vereinfachung der Fertigung und Montage.
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Die Aufgabe wird durch einen Hebelaktor mit einem an einem Hebelende eine Reibungskupplung axial beaufschlagenden und an dem anderen Hebelende mittels eines Energiespeichers gegenüber einer Grundplatte vorgespannten Hebel, einer mittels eines elektrisch angetriebenen Spindelgetriebes zwischen den Hebelenden auf dem Hebel und der Grundplatte verlagerbaren, einen Hebelpunkt des Hebels einstellenden Rolleneinheit gelöst, wobei der Energiespeicher in den Hebel integriert und dieser mittels des Energiespeichers gegenüber der Grundplatte fixiert ist. Durch die Integration des Energiespeichers in den Hebel entfallen die beiden Druckfedern, Wiegegelenke und Drucktöpfe. Weiterhin kann mittels der Energiespeicher der Hebel gegenüber der Grundplatte fixiert werden, so dass die entsprechende Blattfeder ebenfalls entfallen kann. Auf diese Weise kann der Integrationsgrad erhöht und die Anzahl der Bauteile erniedrigt werden. Durch die Übernahme der Funktion der Blattfeder durch den Energiespeicher wird weiterhin ein hochbeanspruchtes, bruchgefährdetes Bauteil ersetzt, so dass der Hebelaktor bezüglich seiner Anwendung robuster ausgelegt werden kann.
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Der Hebelaktor ist bevorzugt für zugedrückte oder zugezogene Reibungskupplungen vorgesehen, kann jedoch auch für aufgedrückte oder aufgezogene Reibungskupplungen verwendet werden. Er ist bevorzugt um die Getriebeeingangswelle angeordnet und betätigt das Hebelsystem der Reibungskupplung über ein Betätigungslager wie Einrück- oder Ausrücklager. Zur Betätigung einer Doppelkupplung mit zwei in einem Gehäuse angeordneten Reibungskupplungen können zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzte, um die konzentrisch ineinander geführten Getriebeeingangswellen angeordnet sein, wobei die Hebelenden der Hebelaktoren auf unterschiedliche Betätigungsdurchmesser der Hebelsysteme der beiden Reibungskupplungen ausgelegt sind. Zur Anordnung des Aktors unter Überschneidung der Getriebeeingangswelle ist das das Hebelsystem der Reibungskupplung beaufschlagende Hebelende gabelförmig mit zwei voneinander beabstandeten, eine Rollenlaufbahn für die Rolleneinheit zwischen sich aufnehmenden Betätigungsfingern ausgebildet.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Hebelaktors weist der Energiespeicher zwei bogenförmig ausgebildete und mit dem Hebel verbundene Federarme auf, die an ihren Enden an der Grundplatte befestigt sind. Der Energiespeicher kann einteilig aus einem beide Federarme aufweisenden elastischen und gehärteten Blechteil gestanzt und vorgeformt gebildet sein oder zweiteilig aus jeweils einem an dem Hebel befestigten Federarm gebildet sein. Die Befestigung des Energiespeichers an dem Hebel erfolgt mittels bekannter Fügeprozesse wie beispielsweise Schweißen oder Nieten. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Energiespeicher in Form der Federarme und Hebel einteilig ausgebildet. Hierbei kann das komplette Bauteil gehärtet oder Teile des Bauteils wie Betätigungsfinger, Federarme und/oder Laufbahn können jeweils entsprechend der geforderten Einsatzbedingungen jeweils alternativ oder zusätzlich mittels entsprechender partial angewendeter Härteverfahren gehärtet sein.
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Gemäß dem erfinderischen Gedanken ist der Energiespeicher an seinen Enden bevorzugt verschwenkbar und/oder justierbar gegenüber der Grundplatte aufgenommen. Hierdurch wird ein verbessertes Verformungsverhalten des Energiespeichers erzielt beziehungsweise durch Justage der Vorspannung eine reproduzierbare Kennlinie der Betätigungskraft über den Betätigungsweg des Hebelaktors erzielt.
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Die bevorzugt verschwenkbare Aufnahme der Federarme an der Grundplatte kann direkt erfolgen, indem die Enden der Federarme mittels entsprechender die Verschwenkbewegung zulassender Nietverbindungen oder dergleichen direkt an der Grundplatte befestigt werden. Hierzu wird ein Abstand zwischen Hebel und Grundplatte durch entsprechende vorgeformte oder vorgebogene Federarme ausgeglichen. Alternativ kann die Vorspannung des Energiespeichers beziehungsweise dessen Federarme an der Grundplatte mittels jeweils eines gehäusefest angeordneten, endseitig den Federarm verschwenkbar aufnehmenden Stifts erfolgen. Hierbei weisen die Stifte endseitig Teller mit Aufnahmeflächen auf, in die die Enden der Federarme unter Vorspannung des Energiespeichers eingehängt werden. Durch Justierung des Abstands der Teller von der Grundplatte kann die Vorspannung der Federarme entsprechend justiert werden. Beispielsweise werden die Stifte mit den Tellern auf einen vorgegebenen Abstand justiert in die Grundplatte eingeschraubt. Die verschwenkbare Aufnahme der Federarme an den Tellern der Stifte kann mittels evolvent aufeinander abwälzender Flächen – beispielsweise einer Aufnahmefläche des Tellers und einer Gegenfläche des Federarms – erfolgen, so dass keine oder nur vernachlässigbare Gleit- und Bohrreibungsanteile auftreten. Beispielsweise können eine an dem Stift vorgesehene Abstützfläche der Federarme und/oder eine an den Federarmen angeordnete Gegenfläche konvex ausgebildet sein. Alternativ kann eine an dem Stift vorgesehene Abstützfläche konkav und eine an den Federarmen angeordnete Gegenfläche konvex ausgebildet sein.
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Der mit dem Hebel verbundene Energiespeicher kann so ausgebildet sein, dass die Federarme jeweils zwischen einem Betätigungsfinger und der Rollenlaufbahn an dem Hebel angeordnet wie befestigt sind, entgegengesetzt zu den Betätigungsfingern aus dem Hebel austreten und bogenförmig in Richtung der Betätigungsarme zurücklaufend ausgebildet sind. Durch die bogenförmige Ausbildung der Federarme wird bei schmaler und kompakter Bauform des Hebelaktors eine große Länge der Federarme erzielt. Hierdurch werden die Verformungen der Federarme auf eine große Länge verteilt und die Spannungsbeanspruchung und damit die Bruchgefahr vermindert.
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In einer alternativen Ausführungsform eines Hebelaktors mit langen Federarmen sind diese bezogen auf die Rollenlaufbahn außerhalb der Betätigungsfinger angeordnet und in einem von den Betätigungsfingern abgewandten Bogen endseitig an der Grundplatte aufgenommen.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine Ansicht eines Hebelaktors mit in den Hebel integriertem Energiespeicher,
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2 eine Rückansicht des Hebelaktors der 1,
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3 eine bezüglich der Ausbildung des Energiespeichers gegenüber dem Hebelaktor der 1 abgeänderter Hebelaktor in Vorderansicht,
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4 eine Rückansicht des Hebelaktors der 3,
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5 eine verschwenkbare Aufnahme eines Federarms an einem konvex ausgebildeten Teller eines Stifts,
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6 eine verschwenkbare Aufnahme einer konvex ausgebildeten Gegenfläche eines Federarms an einem plan ausgebildeten Teller eines Stifts,
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7 eine verschwenkbare Aufnahme eines Federarms an einem Teller eines Stifts mit konvexer Aufnahmefläche und konvexer Gegenfläche,
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8 eine verschwenkbare Aufnahme eines Federarms mit konvexer Gegenfläche an einer konkaven Aufnahmefläche eines Tellers des Stifts,
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9 eine Vorderansicht eines Hebelaktors mit direkt an der Grundplatte befestigten Federarmen
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10 eine Rückansicht des Hebelaktors der 9 und
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11 eine Prinzipskizze, die den Aufbau des Aktors generell beschreibt.
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Die 1 und 2 zeigen den Hebelaktor 1 in 3D-Vorder- und Rückansicht. Der Hebelaktor 1 ist auf der nur ausschnittsweise angedeuteten Grundplatte 2 aufgenommen. Die Grundplatte 2 kann mit dem Hebelaktor 1 eine an einer Getriebegehäusewand montierbare Baueinheit bilden. In speziell vorgesehenen ausgestalteten Ausführungsformen kann die Grundplatte direkt in Form der Getriebegehäusewand vorgesehen sein. Beabstandet von der Grundplatte 2 ist der Hebel 3 mit den Hebelenden 4, 5 angeordnet. Zwischen Grundplatte 2 und Hebel 3 ist die Rolleneinheit 17 angeordnet, die den Hebelpunkt für den Hebel 3 bildet und von dem Spindelgetriebe 6 mit der von einem nicht angeflanschten Elektromotor angetriebenen Spindel 7 entlang von auf dem der Grundplatte 2 zugeordneten Blechteil 8 und der Rückseite des Hebels 3 angeordneten Laufbahnen, von denen nur die an der Hebelinnenseite vorgesehene Laufbahn 9 angedeutet ist, verlagert wird.
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Das eine Reibungskupplung betätigende Hebelende 4 ist aus zwei zueinander beabstandeten Betätigungsfingern 11 zur Beaufschlagung eines um eine Getriebeeingangswelle angeordneten Betätigungslagers gebildet. Das gegenüberliegende Hebelende 5 ist mittels des an dem Hebel 3 fest aufgenommenen Energiespeichers 10 an der Grundplatte 2 unter Vorspannung abgestützt. Hierzu sind die bogenförmig vom Hebelende 5 ausgehenden, in Richtung des Hebelendes 4 bogenförmig rückverlagerten Federarme 12 an den Stiften 13 unter Vorspannung festgelegt. Die Stifte 13 sind in ihrer Höhe justiert in die Grundplatte 2 eingebracht wie eingeschraubt und weisen Teller 14 auf, gegen deren Abstützflächen 15 die Federarme mittels Gegenflächen 16 verschwenkbar verspannt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der aus den Federarmen 12 gebildete Energiespeicher 10 einteilig mit dem Hebel 3 ausgebildet. Durch die feste Aufnahme der Federarme 12 an den Stiften 13 ist der Hebel zugleich gegenüber der Grundplatte 2 fixiert, so dass keine weiteren Mittel zur Fixierung wie Blattfedern und dergleichen vorgesehen werden müssen.
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Der Hebelaktor 1 betätigt die Reibungskupplung durch axiale Verlagerung der Rolleneinheit 17 entlang der von dem Elektromotor verdrehten Spindel 7, wobei die Rolleneinheit 17 die Spindelmutter des bevorzugt selbsthemmend ausgeführten Spindelgetriebes 6 enthält, welches fest an der Grundplatte 2 beziehungsweise am mit dieser verbundenen Blechteil 8 aufgenommen ist. Im zurückgezogenen Zustand, das heißt im Bereich des Hebelendes 5 angeordneter Rolleneinheit 17 ist die Vorspannung des Energiespeichers 10 am höchsten. In diesem Zustand ist die betätigte Reibungskupplung ausgerückt. Wird die Rolleneinheit 17 in Richtung Hebelnde 4 verlagert, verlagert sich der Hebelpunkt des Hebels 3 und die Betätigungsfinger 11 drücken die zwangsweise geschlossene Reibungskupplung zu, wobei die Einrückbewegung vom Energiespeicher 10 unterstützt wird. Beim Öffnen der Reibungskupplung unterstützen die Öffnungskräfte der Reibungskupplung die Verlagerung der Rolleneinheit 17 und die Komprimierung des Energiespeichers 10, so dass die notwendigen, durch den Elektromotor bereitzustellenden Aktorkräfte in beide Richtungen der Rolleneinheit 17 ausgeglichen sind.
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Die 3 und 4 zeigen den Hebelaktor 1a mit gegenüber dem Hebelaktor 1 der 1 und 2 abgeändertem Energiespeicher 10a in 3D-Vorder- und Rückansicht. Der Hebel 3a mit den Betätigungsfingern 11a ist einteilig mit dem Energiespeicher 10a ausgebildet. Die Federarme 12a erstrecken sich dabei in seitliche Richtung des Hebels 3a und sind bogenförmig nach innen ausgebildet und an deren Enden verschwenkbar und mittels der Stifte 13a gegen die Grundplatte 2a vorgespannt und verschwenkbar aufgenommen. Insbesondere aus 4 ist die detaillierte Ausbildung der Rolleneinheit 17a einsehbar. Die von der Spindel 7a verlagerte Rolleneinheit 17a weist die verlagerbare und die Rollen 19, 20 verdrehbar aufnehmenden Traverse 18 auf. Hierbei rollen die Rollen 20 auf Laufbahnen des der Grundplatte 2a zugeordneten Blechteils 8a und die den Hebelpunkt für den Hebel 3a bildenden Rollen 19 auf der Laufbahn 9a des Hebels 3a bei Verdrehung der Spindel 7a und damit sich verlagernder Rolleneinheit 17a ab.
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Die 5 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen von verschwenkbaren Aufnahmen von Federarmen 12, 12a, 12c, 12d, 12e der in den 1 bis 4 dargestellten Grundplatte 2, 2a aufgenommenen Stifte 13, 13a, 13c, 13d, 13e. Im Einzelnen zeigt 5 die im Bereich der Gegenfläche 16 plan ausgebildeten Federarme 12, 12a und die konvex ausgebildete Abstützfläche 15 des Tellers 14 der Stifte 13, 13a. Die Stifte 13, 13a durchgreifen die Federarme 12, 12a und bilden ein Widerlager für die Federarme 12, 12a zur Abstützung der Vorspannkraft gegenüber der Grundplatte 2, 2a. Durch die Änderung des Hebelpunkts des Hebels 3, 3a (1 bis 4) verschwenken die Federarme 12, 12a, gegenüber den Stiften 13, 13a. Um die hierbei entstehende Reibung zu verringern sind die Abstützflächen 15 und die Gegenflächen 16 entsprechend ausgebildet. 6 zeigt hierzu eine plan ausgebildete Abstützfläche 15a des Tellers 14a des Stifts 13c und eine konvexe Ausbildung der Gegenfläche 16a des Federarms 12c. 7 zeigt sowohl eine konvex ausgebildete Abstützfläche 15b des Tellers 14b des Stifts 13d als auch eine konvex ausgebildete Gegenfläche 16b des Federarms 12d. 8 zeigt den Stift 13e mit dem mit der konkaven Abstützfläche 15c versehenen Teller 14c und den Federarm 12e mit der konvex ausgebildeten Gegenfläche 16c.
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Die 9 und 10 zeigen im Unterschied zu dem Energiespeicher 10 der 1 und 2 den Hebelaktor 1b mit dem Energiespeicher 10b, dessen Federarme 12f direkt an der Grundplatte 2b verschwenkbar beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Nietverbindung befestigt sind. Auf diese Weise können die Stifte eingespart werden. Die bogenförmig ausgebildeten Federarme 12f werden beispielsweise mittels Justierplättchen (shims) mit der Grundplatte vernietet. Zur Einstellung der Vorspannkraft gegenüber der Grundplatte 2b können die Federarme 12f zur Überbrückung des Abstands des Hebels 3b zur Grundplatte 2b nach unten vorgeformt sein. Die Federarme 12f sind bevorzugt einteilig mit dem Hebel 3b ausgebildet.
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Eine grundsätzliche Betrachtung der allgemeinen Vorgehensweise zur Erzeugung einer gezielten Elastizität zur Bildung des Federhebels ist 11 entnehmbar, welche ein Schema des Federhebel zeigt. In 11 bezieht sich die Bezeichnung „A” auf die ”Variante 1”, welche für Ausführungsbeispiele steht, bei denen die Anbindung des integrierten Energiespeichers an der Innenseite am Ende der Rollenbahn erfolgt, wie beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt. Weiter bezieht sich die Bezeichnung „B” auf die ”Variante 2”, welche für Ausführungsbeispiele steht mit einer Anbindung des integrierten Energiespeichers an der Außenseite am Ende der Finger, wie beispielsweise in den 3 und 4 gezeigt. Zudem bezieht sich die Bezeichnung ”Variante 3” auf die Anbindung des Energiespeichers ohne Pin am Boden des Aktors, wie beispielsweise in den 9 und 10 gezeigt. Weiterhin steht das Bezugszeichen „a” für Finger mit konstruktiv bedinger Elastizität, das Bezugszeichen „b” für eine integrierte Feder, also einen gewollt elastischer Bereich und das Bezugszeichen „c” für eine Rollenbahn mit zusätzlicher Elastizität, wobei diese je nach Konstruktion auch steif zwischen „a” und „b” sitzen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hebelaktor
- 1a
- Hebelaktor
- 1b
- Hebelaktor
- 2
- Grundplatte
- 2a
- Grundplatte
- 2b
- Grundplatte
- 3
- Hebel
- 3a
- Hebel
- 3b
- Hebel
- 4
- Hebelende
- 5
- Hebelende
- 6
- Spindelgetriebe
- 7
- Spindel
- 7a
- Spindel
- 8
- Blechteil
- 8a
- Blechteil
- 9
- Laufbahn
- 9a
- Laufbahn
- 10
- Energiespeicher
- 10a
- Energiespeicher
- 10b
- Energiespeicher
- 11
- Betätigungsfinger
- 11a
- Betätigungsfinger
- 12
- Federarm
- 12a
- Federarm
- 12c
- Federarm
- 12d
- Federarm
- 12e
- Federarm
- 12f
- Federarm
- 13
- Stift
- 13a
- Stift
- 13c
- Stift
- 13d
- Stift
- 13e
- Stift
- 14
- Teller
- 14a
- Teller
- 14b
- Teller
- 14c
- Teller
- 15
- Abstützfläche
- 15a
- Abstützfläche
- 15b
- Abstützfläche
- 15c
- Abstützfläche
- 16
- Gegenfläche
- 16a
- Gegenfläche
- 16b
- Gegenfläche
- 16c
- Gegenfläche
- 17
- Rolleneinheit
- 17a
- Rolleneinheit
- 18
- Traverse
- 19
- Rolle
- 20
- Rolle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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