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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftfahrzeugs.
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In einem Antriebsstrang eines Personenkraftfahrzeugs liegen eine Kupplung und ein Schaltgetriebe mit unterschiedlichen Gangstufen. Um eine eingelegte Gangstufe zu wechseln, wird ein Drehmomentfluss durch das Getriebe mittels der Kupplung unterbrochen. Anschließend wird der Drehmomentfluss durch die neu eingelegte Gangstufe mittels der Kupplung wieder hergestellt. Einige Schaltgetriebe verwenden zwei Kupplungen, um zwei unterschiedliche Gangstufen gleichzeitig einzulegen, wobei das Drehmoment, gesteuert durch die Kupplungen, jeweils nur über eine der Gangstufen übermittelt wird. So kann ein rascher und ruckarmer Gangwechsel durchgeführt werden. Ein solches Doppel-Kupplungs-Getriebe ist insbesondere bei elektronisch steuerbaren Schaltgetrieben verbreitet.
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Beim Wechseln einer Gangstufe kann es zu einem Phänomen kommen, das als „Schaltkratzen“ bekannt ist. Während eine der Kupplungen geöffnet ist oder wird, können sich Schwingungen an Elementen im Bereich der Kupplung ausbreiten und es kann eine Mode oder Resonanzfrequenz eines der Kupplungselemente getroffen werden, so dass ein vernehmliches Klappergeräusch entsteht, das für einen Benutzer unangenehm sein kann.
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Die Geräusche können durch Verwenden einer torsionsgedämpften Kupplungsscheibe mit einer bestimmten Steifigkeit und einem bestimmten Blockmoment reduziert werden. Alternativ kann ein Schrägungswinkel einer Verzahnung der Gangräder der betroffenen Gänge reduziert werden. Solche Maßnahmen sind jedoch höchst aufwändig und unter Umständen an einem vorgegebenen Antriebsstrang nicht realisierbar. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung für eine Reibscheibenkupplung anzugeben, die das geschilderte akustische Phänomen wirksam unterdrückt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung für eine Reibscheibenkupplung umfasst einen Hebelaktor mit einer Kippachse und eine Betätigungseinrichtung zum Kippen des Hebelaktors um die Kippachse, um mittels des Hebelaktors eine Kraft auf die Reibscheibenkupplung auszuüben. Ferner ist eine Dämpfungseinrichtung zur Ausübung eines vorbestimmten Dämpfungsmoments auf den Hebelaktor um die Kippachse vorgesehen, wobei die Dämpfungseinrichtung einen Stift und ein teleskopisch um den Stift verschiebbares Klemmelement umfasst, und das Klemmelement eine vorbestimmte Klemmkraft auf den Stift ausübt.
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Die teleskopische Dämpfungseinrichtung kann es erlauben, ein vorbestimmtes Dämpfungsmoment reproduzierbar und mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen. Die Dämpfungseinrichtung kann platzsparend und einfach aufgebaut sein, so dass ein Aufwand beim Ausstatten einer bekannten Betätigungseinrichtung mit der Dämpfungseinrichtung überschaubar sein kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klemmelement am Hebelaktor und der Stift am Anlageelement angebracht, wobei der Stift dazu eingerichtet ist, mit einem Ende am Hebelaktor anzuliegen, wenn dieser eine vorbestimmte Stellung um die Kippachse einnimmt. Anders ausgedrückt kann ein Anschlagelement, das zur Begrenzung eines Kippwinkels des Hebelaktors vorgesehen sein kann, eine weitere technische Funktion in Form eines Reibpartners der Dämpfungseinrichtung übernehmen. Der Aufbau der Betätigungseinrichtung kann so einfach und mit geringen Entwicklungs- und Herstellungskosten erfolgen.
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Bevorzugterweise weist der Stift einen runden Querschnitt auf und das Klemmelement umfasst drei um einem Umfang des Stifts versetzte Kontaktflächen, die an dem Stift anliegen. Dadurch kann die Position des Klemmelements bezüglich des Stifts soweit bestimmt sein, dass lediglich ein axiales Verschieben entlang des Stifts ermöglicht ist. Die durch das Klemmelement bewirkte Reibkraft kann dadurch besonders reproduzierbar und genau vorbestimmbar sein. In weiteren Ausführungsformen können auch mehr als drei Kontaktflächen vorgesehen sein.
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Bevorzugterweise umfasst das Klemmelement einen ersten und einen zweiten Anlagebereich zur Anlage an einander gegenüberliegenden Seiten des Hebelaktors. Dadurch kann das Klemmelement leicht am Hebelaktor anbringbar sein, beispielsweise durch Aufclipsen. Außerdem können spezielle Eingriffselemente am Hebelaktor zum Eingriff des Klemmelements nicht erforderlich sein. Die Seiten des Hebelaktors weisen dabei vorzugsweise in und gegen eine Betätigungsrichtung des Hebelaktors auf die Reibscheibenkupplung.
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Ein Anlagepunkt des ersten Anlagebereichs am Hebelaktor kann auf einer Längsachse durch den Stift und ein Anlagepunkt des zweiten Anlagebereichs am Hebelaktor auf einem Radius um die Kippachse liegen. Dadurch kann sichergestellt sein, dass das Klemmelement auf dem Stift nicht verkantet, wenn es an diesem teleskopisch auf- oder abbewegt wird. Abschnitte des Klemmelements, die die beschriebenen Kontaktflächen miteinander verbinden, können so von einer Belastung freigehalten werden, welche eine Anpresskraft der Kontaktflächen an den Stift verändern kann. Ein Aufspreizen der Abschnitte des Klemmelements kann so verhindert sein.
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Das Klemmelement kann einen ersten Abschnitt umfassen, der den Stift umläuft, und einen zweiten Abschnitt, der sich entlang des Stifts erstreckt. Dabei weist der zweite Abschnitt eine Sicke in Längsrichtung zur Versteifung auf. In einer Ausführungsform verläuft die Sicke auch durch beide Abschnitte, vorzugsweise parallel zur Längsachse des Stifts. Die Sicke kann dazu beitragen, den zum ersten Anlagebereich führenden Abschnitt des Klemmelements ausreichend steif zu machen, um eine spielfreie und ausreichend belastbare Anlenkung des Klemmelements am Hebelaktor sicherzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Sicke eine der Kontaktflächen des Klemmelements am Stift.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Anlagebereiche dazu eingerichtet, mit Vorspannung am Hebelaktor anzuliegen. Dadurch kann eine Kraftübertragung zwischen dem Hebelaktor und dem Klemmelement verbessert sein. Außerdem kann das Klemmelement in vereinfachter Weise durch Anklemmen oder Anclipsen am Hebelaktor anbringbar sein.
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Das Klemmelement ist bevorzugterweise dazu eingerichtet, eine Klemmkraft auf den Stift auszuüben, die zu einem Dämpfungsmoment von ca. 1 Nm um die Kippachse entspricht. Es hat sich gezeigt, dass dieses Dämpfungselement gerade ausreichen kann, um das oben beschriebene Schaltkratzen zu verhindern.
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Das Klemmelement kann durch Stanzen und Biegen aus einem Blech, insbesondere einem vergüteten Federbandstahl, herstellbar sein. So kann mit minimalem Aufwand ein Klemmelement bereitgestellt sein, mittels dessen eine bekannte Betätigungseinrichtung für eine Reibscheibenkupplung so gestaltet werden kann, dass die beschriebenen Geräusche nicht auftreten.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine schematisch dargestellte Betätigungseinrichtung für eine Reibscheibenkupplung;
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2 die Betätigungseinrichtung aus 1 in einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine Dämpfungseinrichtung an der Betätigungseinrichtung von 1, und
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4 einen Längsschnitt durch die Betätigungseinrichtung aus 1 darstellt.
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1 zeigt eine Betätigungseinrichtung 100 in einer schematischen Seitenansicht. Die Betätigungseinrichtung umfasst einen Hebelaktor 105, der um eine Kippachse 110 beweglich angeordnet ist, eine Betätigungseinrichtung 115 zum Kippen des Hebelaktors 105 um die Kippachse 110, eine optionale Rückstelleinrichtung 120 zum Ausüben eines Rückstellmoments auf dem Hebelaktor 105 um die Kippachse 110 und eine Dämpfungseinrichtung 125 zur Ausübung eines vorbestimmten Dämpfungsmoments auf den Hebelaktor 105 um die Kippachse 110. Die Rückstelleinrichtung 120 ist hier nur schematisch dargestellt und kann auch an einer anderen Stelle des Hebelaktors 105 vorgesehen sein.
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Die Kippachse 110 lagert den Hebelaktor 105 bezüglich eines Anlageelements 130. Das Anlageelement 130 erstreckt sich von der Kippachse 110 in 1 nach rechts, wobei der Hebelaktor 105 und das Anlageelement 130 so angeordnet sind, dass in der dargestellten Position ein Abstand zwischen dem Hebelaktor 105 und dem Anlageelement 130 von einem Abstand von der Kippachse 110 abhängig ist. Die Betätigungseinrichtung 115 umfasst eine Rolle 135, die zwischen dem Hebelaktor 105 und dem Anlageelement 130 beidseitig anliegt, und einen Aktor 140, der dazu eingerichtet ist, einen Abstand der Rolle 135 von der Kippachse 110 zu verändern. Der Aktor 140 kann beispielsweise hydraulisch oder mittels eines Spindeltriebs steuerbar sein. An Stelle der Rolle 135 kann auch ein Gleitelement verwendet werden.
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Um den Hebelaktor 105 bezüglich des Anlageelements 130 mittels der Rolle 135 zu kippen kann, wie dargestellt, der Hebelaktor 105 oder alternativ das Anlageelement 130 gebogen sein. In einer anderen Ausführungsform können der Hebelaktor 105 und das Anlageelement 130 auch eben ausgeführt sein, wobei ein Abstand der beiden Elemente im Bereich der Drehachse 110 von einem Durchmesser der Rolle 135 verschieden ist.
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Ein rechtes Ende des Hebelaktors 105 ist dazu eingerichtet, in vertikaler Richtung auf eine Kupplung, insbesondere eine Reibscheibenkupplung, zu wirken. Durch Betätigen des Aktors 140 wird die Rolle 135 in 1 nach rechts getrieben, wodurch der Abstand zwischen dem Hebelaktor 105 und dem Anlageelement 130 gegen den Widerstand der Rückstelleinrichtung 120 vergrößert und das rechte Ende des Hebelaktors 105 nach oben bewegt wird. Wird der Aktor 140 hingegen nicht mehr bzw. umgekehrt angesteuert, so treibt die Rückstelleinrichtung 120 die Rolle 135 in 1 nach links zurück und das rechte Ende des Hebelaktors 105 hört auf, die Kupplung zu betätigen.
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2 zeigt die Betätigungseinrichtung 100 aus 1 in einem Ausführungsbeispiel. Die Rückstellung 120 ist hier zweifach ausgeführt. Jede Rückstelleinrichtung 120 umfasst einen Zapfen 205, der am Anlageelement 130 abgestützt ist, einen Topf 210, der in einer Aussparung im Hebelaktor 105 aufgenommen ist, und eine Spiralfeder 215, die in dem Topf 210 angeordnet ist und eine axiale Kraft auf den Zapfen 205 ausübt. In einer Ausführungsform kann die Rückstelleinrichtung 120 gleichzeitig die Kippachse 110 definieren.
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Die Dämpfungseinrichtung 125 ist ebenfalls zweifach ausgeführt. Jede Dämpfungseinrichtung 125 umfasst einen Stift 220 und ein Klemmelement 225. Der Stift 220 kann beispielsweise durch Nieten oder Schweißen am Anlageelement 130 befestigt sein. Bevorzugterweise ist der Stift 220 in einem vorbestimmten Abstand zur Kippachse 110 angeordnet, beispielsweise auf einer Seite, die einem Eingriffsbereich des Hebelaktors 105 an einer Kupplung bezüglich der Kippachse 110 gegenüberliegt. Die Länge des Stifts 220 ist so gewählt, dass der Hebelaktor 105 am Ende des Stifts 220 anliegt, wenn der Hebelaktor 105 einen vorbestimmten Kippwinkel um die Kippachse 110 eingenommen hat. Dadurch kann ein Betätigungsweg des Hebelaktors 105 bezüglich des Anlageelements 130 beschränkt sein.
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Das Klemmelement 225 sitzt teleskopisch auf dem Stift 220 und übt eine radiale Klemmkraft auf den Stift 220 aus. Fortsätze des Klemmelements 225 stellen eine Befestigung des Klemmelements 225 am Hebelaktor 105 sicher, so dass der Stift 220 in das Klemmelement 225 axial ein- oder ausfährt, wenn der Hebelaktor 105 um die Kippachse 110 gekippt wird.
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3 zeigt die Dämpfungseinrichtung 125 der 1 und 2 in einer detaillierten Darstellung. Der Stift 220 erstreckt sich entlang einer Längsachse 305 und ist in einer bevorzugten Ausführungsform radialsymmetrisch. An seinem in 3 unteren Ende ist der Stift 220 am Anlageelement 130 befestigt, beispielsweise durch Vernieten, Verstemmen, Verschweißen oder auf eine andere bekannte Weise. An seinem anderen Ende weist der Stift 220 einen Absatz 310 auf, so dass der Durchmesser des Stifts 220 in dem in 3 oberen Bereich geringer als in einem mittleren Abschnitt ist.
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Das Klemmelement 225 umfasst einen ersten Abschnitt 315, der den Stift 220 wenigstens teilweise umläuft, und einen zweiten Abschnitt 320, der sich entlang des Stifts 220 erstreckt. Parallel zur Längsachse 305 läuft eine Sicke 325 durch beide Abschnitte 315 und 320 parallel zur Längsachse 305. Symmetrisch zu beiden Seiten der Sicke 325 erstrecken sich im ersten Abschnitt 315 rechts und links zwei Flügel 330, die um die Längsachse 305 herum gebogen sind. Von der Sicke 325 entfernte Enden der Flügel 330 berühren oder überlappen einander vorzugsweise nicht. Jeder Flügel 330 bildet eine radial nach innen weisende Kontaktfläche 335 zur Anlage an einer radialen Oberfläche des Stifts 220. Eine dritte Kontaktfläche 335 ist bevorzugterweise durch die Sicke 325 oder an einer anderen Stelle des ersten Abschnitts 315 gebildet. Die Kontaktflächen 335 sind bevorzugterweise gleichmäßig auf einem Umfang um die Längsachse 305 verteilt.
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An jedem der Flügel 330 ist eine Lasche 340 ausgebildet, die dazu eingerichtet sein, kann im Absatz 310 aufgenommen zu werden. An der Lasche 340 ist ein Anlagebereich 345 zur Anlage am Hebelaktor 105 ausgebildet. Der Anlagebereich 345 liegt in einer axialen Richtung bezüglich der Längsachse 305. Bevorzugterweise liegen die beiden Anlagebereiche 345 in gleichen radialen Abständen zur Kippachse 110.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die Laschen 340 radial nach innen zur Längsachse 305 gebogen. In anderen Ausführungsformen können die Laschen 340 auch radial nach außen oder gerade nach oben weisen.
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Der zweite Abschnitt 320 des Klemmelements 225 ist an seinem vom ersten Abschnitt 315 entfernten Ende radial nach innen zur Längsachse 305 gebogen und bildet dort einen Anlagebereich 350 zur Anlage an einer Oberseite des Hebelaktors 105. Bevorzugterweise liegt der Anlagebereich 350 auf der Längsachse 305 oder schneidet diese. In einer Ausführungsform liegt der Anlagebereich 350 auf dem gleichen Radius bezüglich der Kippachse 110 wie der Anlagebereich 345. Die Anlagebereiche 340 und 345 liegen einander gegenüber und sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie mit Vorspannung am Hebelaktor 105 anliegen, wenn dieser zwischen die Anlagebereiche 340 und 345 eingeführt ist.
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Das Halteelement 125 ist in bevorzugter Weise durch Stanzen und Biegen aus einem Blech herstellbar. Dabei ist das Klemmelement 125 dazu eingerichtet, in Abhängigkeit seines Abstands zur Kippachse 110 eine Klemmkraft auf den Stift 220 auszuüben, die in einer Ausführungsform zu einem Dämpfungsmoment von ca. 0,5 bis 2 Nm, insbesondere ca. 1 Nm, korrespondiert.
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Zur Montage kann das Klemmelement 125 zuerst am Hebelaktor 105 befestigt werden, indem der Hebelaktor 105 in den Zwischenraum zwischen den Anlagebereichen 345 und 350 eingeführt wird. Die Anlagebereiche 345 und 350 werden dabei bevorzugterweise bereits durch die Federspannung des Klemmelements 125 an einander entgegen gesetzten Oberflächen des Hebelaktors 105 gepresst, so dass das Klemmelement 125 am Hebelaktor 105 fixiert ist. Anschließend wird das Klemmelement 125 axial in den ersten Abschnitt 315 des Klemmelements 125 eingeführt. In einer anderen Ausführungsform ist auch eine umgekehrte Montagereihenfolge möglich.
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4 zeigt einen Längsschnitt durch die Betätigungseinrichtung 100 aus 1. Hier werden noch einmal die genauen Formen des Stifts 220 und des Klemmelements 225 deutlich. Außerdem ist der Abstand r zwischen der Kippachse 110 und den Anlagebereichen 345 bzw. 350 anschaulich. In der dargestellten Ausführungsform liegen die Anlagebereiche 345 und 350 auf unterschiedlichen Radien r bezüglich der Kippachse 110. Ist mehr als ein Anlagebereich 345 vorgesehen, so liegen die Anlagebereiche 345 vorzugsweise in gleichen Abständen r zur Kippachse 110.
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In einer Ausführungsform fällt die Kippachse 110 mit der Drehachse der Rolle 135 zusammen; in diesem Fall ist der Abstand r der Anlagebereiche 345 bzw. 350 zum Mittelpunkt der Rolle 135 zu bestimmen.
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Der Stift 220 ist an seinem in 4 unteren Ende abgesetzt, durch eine Aussparung durch die Montageplatte 130 geführt und auf der Unterseite der Montageplatte 130 vernietet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Betätigungseinrichtung
- 105
- Hebelaktor
- 110
- Kippachse
- 115
- Betätigungseinrichtung
- 120
- Rückstelleinrichtung
- 125
- Dämpfungseinrichtung
- 130
- Anlageelement
- 135
- Rolle
- 205
- Zapfen
- 210
- Topf
- 215
- Spiralfeder
- 220
- Stift
- 225
- Klemmelement
- 305
- Längsachse
- 310
- Absatz
- 315
- erster Abschnitt
- 320
- zweiter Abschnitt
- 325
- Sicke
- 330
- Flügel
- 335
- Kontaktfläche
- 340
- Lasche
- 345
- Anlagebereich
- 350
- Anlagebereich
