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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermessung eines axialen Bauraums innerhalb eines topfartigen Gehäuses, auf dessen Grund ein axial bewegliches, rotationssymmetrisches Referenzelement vormontiert ist.
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Die Montage moderner Kupplungseinheiten, insbesondere Doppelkupplungseinheiten für Doppelkupplungsgetriebe, ist ein äußerst komplexer, vielschrittiger Vorgang, der äußerste Präzision erfordert, um durch sehr gute Gleichlaufeigenschaften bei den durch computergesteuertes Kupplungsmanagement gestalteten Schaltvorgängen den vom Fahrer gewünschten Komfort zu erzielen. Für die Einstellung des Lüftspiels von besonderer Bedeutung ist die präzise Abstimmung der Axiallänge der Lamellenpakete auf die axialen Dimensionen der Außenlamellenträger, die als topfartige Gehäuse mit gezahnter Wandung ausgebildet sind, in welche vorbereitete Lamellenpakete axial so eingeführt werden, dass deren Außenverzahnung in die Wandungsverzahnung des Gehäuses eingreift. Das Lamellenpaket liegt dabei auf einem in einem vorangegangenen Montageschritt eingesetzten hydraulischen Stellkolben auf, der im Montageendzustand geeignet ist, das Lamellenpaket durch axialen Vorschub zusammenzupressen. Als Widerlager wird die offene Seite des Gehäuses mit einer Mitnehmerscheibe verschlossen, über die im Montageendzustand ein Moment in die Kupplung eingeleitet werden kann. Im Montageendzustand stehen sämtliche Elemente innerhalb des Gehäuses unter axialem Federdruck. Die Abstimmung der axialen Länge des Lamellenpaketes auf den zwischen Stellkolben und Mitnehmerscheibe zur Verfügung stehenden axialen Bauraum muss, um das erwünschte Lüftspiel zu garantieren, im Montageendzustand, d.h. unter dem erwähnten axialen Druck, gewährleistet sein.
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Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit können jedoch die Lamellenpakete sowie die Gehäuse nicht mit beliebig hoher Präzision gefertigt werden. Es gilt daher, für ein konkretes Gehäuse ein axial exakt passendes Lamellenpaket aus einer Vielzahl geringfügig unterschiedlich langer Lamellenpakete auszuwählen. Typischerweise können die Lamellenpakete separat vermessen und in einer überschaubaren Anzahl von Axiallängen-Kategorien bereitgestellt werden. Schwierig ist jedoch die Vermessung des axialen Bauraums im Gehäuse, da zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Messung durchführbar wäre, nicht die Kräfte wie im (einzig relevanten) Montageendzustand herrschen und daher aufgrund der Nicht-Berücksichtigung von durch diese Kräfte bedingten Setzvorgängen Fehlmessungen unvermeidbar sind.
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Aus der
DE 10 2010 052 384 A1 ist es grundsätzlich bekannt, zur Präzisionseinstellung der Elemente beim Zusammenbau von Kupplungseinheiten für ein Doppelkupplungsgetriebe Abstände zwischen definierten Referenzelementen zu messen. Details der Messung oder der Messvorrichtung werden in der genannten Druckschrift jedoch nicht offenbart. Insofern muss auch hier von den oben geschilderten Nachteilen ausgegangen werden.
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Aus der
CN 202 470 975 U ist eine Messvorrichtung bekannt, mittels derer die Tiefe einer Ausnehmung in einem Rad messbar ist. Die Messvorrichtung besteht aus einer äußeren Hülse und einer inneren, gleitend in der Hülse gelagerten Messsäule, die mittels einer axialen Druckfeder an der Hülse befestigt ist und unten um mehr als die Tiefe der Ausnehmung über den Hülsenrand hinaussteht. Zur Durchführung der Messung wird die Messsäule auf dem Boden der Ausnehmung aufgesetzt und die Hülse wird entgegen der Federkraft der Druckfeder abgesenkt, bis sie auf dem Rand der Ausnehmung aufliegt. Das Gerät ist derart auf eine vorgegebene Solltiefe der Ausnehmung kalibriert, dass ein bündiger Abschluss der Oberkanten von Hülse und Messsäule eine korrekte Tiefe der Ausnehmung anzeigt, wohingegen ein Absatz auf eine zu große bzw. zu kleine Tiefe hinweist.
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Die
US 5 532 193 A offenbart eine Messvorrichtung zur Überprüfung des in Bezug auf ein im Anschluss zu montierendes Getriebe korrekten Sitzes einer Kupplung in einem Kupplungsgehäuse. Die Vorrichtung umfasst eine am Kupplungsgehäuse zu fixierende und dann dessen Öffnung sowie die darein eingesetzte Kupplung überspannende Brücke, die eine Referenzplatte aufweist, welche eine Eingangsebene des zum Zeitpunkt der Messung noch nicht montierten Getriebes repräsentiert. Bei korrektem Sitz der Kupplung, hat deren physikalische Ausgangsfläche im Montageendzustand einen vorgegebenen Abstand zu besagter Getriebe-Eingangsebene bzw. zum Zeitpunkt der Messung zu der die Getriebe-Eingangsebene repräsentierenden Referenzplatte. Der Abstand zwischen Kupplungs-Ausgangsebene und Referenzplatte wird mittels eines an der Brücke fixierten Messschiebers gemessen.
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Aus der
JP H06 69708 U ist ein äußerst komplizierter Mechanismus zur Messung des Abstandes zwischen dem Boden eines Kupplungsgehäuses und der Oberkante einer die innenverzahnte Innenwandung des Gehäuses umlaufenden Sprengringnut bekannt. Bei ihrer Anwendung wird ein dreiarmiger, erster Käfig mittels einer externen, gegen ein externes Widerlager abgestützten, ersten Feder auf den Rand des Kupplungsgehäuses und dieses dadurch auf einen Messtisch gepresst. Ein ebenfalls dreiarmiger, zweiter Käfig, der den ersten Käfig durchsetzt, wird mittels einer relativ zum ersten Käfig wirksamen Hubstange so weit abgesenkt, dass seine Arme auf dem Gehäuseboden aufsitzen. An dem nach oben aus dem ersten Käfig heraus durchsetzenden Teil des zweiten Käfigs ist ein vertikal verschieblicher, beide Käfige durchsetzender Messstab angeordnet, der mit radial erstreckten Sondenflügeln bewehrt ist. Die Sondenflügel werden axial in die Innenverzahnung des Gehäuses eingeführt und azimutal verdreht, sodass sie in die Sprenringnut eingreifen. Mittels einer zweiten Feder, die zwischen dem Messstab und dem zweiten Käfig abgestützt ist, werden sie gegen die Oberkante der Sprengringnut gezogen. Mittels eines Messtasters wird sodann der Abstand zwischen dem über die Käfige hinaus ragenden Ende des Messstabs und einer mit dem zweiten Käfig verbundenen Messbrücke gemessen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Vermessen des axialen Bauraums innerhalb eines topfartigen Gehäuses, insbesondere innerhalb eines Außenlamellenträgers einer Kupplungseinheit, insbesondere einer Doppelkupplungseinheit, auf dessen Grund ein axial bewegliches, rotationssymmetrisches Referenzelement, insbesondere ein hydraulischer Stellkolben zur Kupplungsbetätigung, vormontiert ist, zur Verfügung zu stellen, welches die Vermessung unter realitätsnahen, d.h. dem Montageendzustand ähnlichen Bedingungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst, nämlich durch ein Verfahren zur Vermessung eines axialen Bauraums innerhalb eines topfartigen Gehäuses, auf dessen Grund ein axial bewegliches, rotationssymmetrisches Referenzelement vormontiert ist, mittels einer eine Außenglocke und eine Innenglocke aufweisenden Messvorrichtung,
wobei die Innenglocke mittels axial ausgerichteter Druckfedern an der Außenglocke aufgehängt ist, die Außenglocke im Bereich des Gehäuserandes axial fixiert wird, sodass die Innenglocke auf einem korrespondierenden Referenzkreis des Referenzelementes im Inneren des Gehäuses aufsitzt und der Abstand zwischen einer Referenzfläche der Außenglocke und einer Referenzfläche der Innenglocke mittels eines in der Außenglocke fixierten Messtasters erfasst wird,
wobei die Druckfedern unvollständig zusammengedrückt sind und eine axiale Kraft zwischen der Außenglocke und der Innenglocke erzeugen, die einerseits von dem Referenzelement und andererseits von den Fixierungsstellen der Außenglocke am Gehäuse abgestützt wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß umfasst die Messvorrichtung zwei relativ zueinander axial bewegbare Hauptelemente, die durch axial ausgerichtete Druckfedern, die z.B. als Spiral-, Teller oder Blattfedern ausgebildet sein können, miteinander verbunden sind. Die Außenglocke wird zum Messvorgang im Bereich des Gehäuserandes axial fixiert. Da sie in sich starr ausgebildet ist, kann jede ihrer Querflächen als das Gehäuse repräsentierende Referenzfläche dienen. Die Innenglocke dagegen sitzt auf einem Referenzkreis des Referenzelementes im Inneren des Gehäuses auf. Dabei sind die Außenglocke und die Innenglocke sowie die sie verbindenden Druckfedern selbstverständlich so zu dimensionieren, dass ein solches Aufsitzen der Innenglocke auf dem Referenzelement möglich ist, wobei die Druckfedern in diesem Zustand unvollständig zusammengedrückt sind. Hierdurch entsteht eine axiale Kraft zwischen der Außenglocke und der Innenglocke, die einerseits von dem Referenzelement und andererseits von den Fixierungsstellen der Außenglocke am Gehäuse abgestützt wird. Durch geeignete Wahl der Druckfedern sowie der Gewichtskraft der Innenglocke lässt sich eine Messkraft einstellen, um eine sichere Anlage der Bauteile an den Auflageflächen zu gewährleisten. Es werden daher beim Messvorgang dem Montageendzustand ähnliche, realistische Kräfte erzeugt. Da die Innenglocke ebenso wie die Außenglocke in sich steif ist, kann jede ihrer Querflächen als Referenzfläche für das Referenzelement im Inneren des Gehäuses dienen. Ein Abstand zwischen einer definierten Querfläche der Außenglocke und einer definierten Querfläche der Innenglocke ist also eine präzise, reproduzierbare Größe, welche den unter realistischen Bedingungen zur Verfügung stehenden Bauraum innerhalb des Gehäuses repräsentiert.
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Da sich die Innenglocke zudem nicht punktuell, sondern auf einem umlaufenden Referenzkreis abstützt, wie dies auch im Montageendzustand das Lamellenpaket tut, werden auf diese Weise auch lokale Unebenheiten erfasst, sodass ggfs. Ausschuss erkannt und unter Umständen nachbearbeitet werden kann. Als Beispiele seien hier Unebenheiten, Verschmutzungen oder Grate genannt.
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Bevorzugt weist die Außenglocke einen zentralen, hohlen Dom auf, an dessen Kuppel der senkrecht in den Hohlraum des Domes ragende Messtaster fixiert ist, und die Innenglocke weist einen in den Hohlraum des Domes hineinragenden zentralen Turm auf, dessen Abschlussfläche die Referenzfläche der Innenglocke bildet. Die Fixierung des Messtasters im Dom bildet die korrespondierende Referenzfläche der Außenglocke. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Messung zentral erfolgt, sodass evtl. Schrägstellungen ausgeglichen werden. Zudem ist der Messtaster leicht zugänglich und austauschbar.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenglocke eine kardanische Aufhängung aufweist, mittels derer sie an einem Hubarm einer Hubeinheit anlenkbar ist. Bevorzugt ist wenigstens eine Achse der kardanischen Aufhängung an dem zuvor beschriebenen Dom festgelegt oder angelenkt. Die kardanische Aufhängung an einem Hubarm einer automatischen Hubeinheit erlaubt die automatisierte Durchführung des Messvorgangs. Dies ist nicht nur im Hinblick auf die Reproduzierbarkeit und Geschwindigkeit der Messung, sondern auch im Hinblick auf die bei der Messung aufzubringenden Kräfte zum Zusammendrücken der Druckfedern günstig.
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Bevorzugt ist der Hubarm mit einer Rotationseinheit ausgestattet, sodass die Außenglocke um ihre Glockenachse rotierbar ist. Wie erwähnt ist es nämlich insbesondere vorgesehen, dass das topfartige Gehäuse ein Außenlamellenträger einer Kupplungseinheit und das axial bewegliche Referenzelement ein hydraulischer Stellkolben zur Kupplungsbetätigung ist. Ein solcher Außenlamellenträger weist typischerweise in seinem Randbereich tangential erstreckte Radialschlitze auf, die bereichsweise axial zum Gehäuserand hin offen sind. Diese bilden die Aufnahmen für Radialvorsprünge der Mitnehmerscheibe, die nach Art eines Bajonettverschlusses in diese Radialschlitze eingesetzt wird. Für die Messglocke ist bevorzugt vorgesehen, dass sie in Anlehnung an die Gestaltung der Mitnehmerscheibe an ihrem Umfang mit den Axialöffnungen der Radialschlitze korrespondierende Radialvorsprünge aufweist, sodass sie durch axiales Einführen der Radialvorsprünge in die Axialöffnungen und anschließendes Verdrehen um ihre Glockenachse am Lamellenträger axial fixierbar ist. Mit anderen Worten wird das Bajonettverschlusssystem zwischen Mitnehmerscheibe und Außenlamellenträger auf die Fixierung der Außenglocke mit dem Außenlamellenträger übertragen. Die Außenglocke stützt sich gegen die Kraft der Druckfedern an den axial geschlossenen Bereichen der Radialschlitze ab. Die korrespondierende Abstützung der Innenglocke erfolgt bevorzugt an einem randständigen umlaufenden Kolbenwulst des hydraulischen Stellkolbens.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 eine erste Ausführungsform einer Messvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 eine zweite Ausführungsform einer Messvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 eine dritte Ausführungsform einer Messvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Messvorrichtung 100, wobei 1a einen Querschnitt durch die Messvorrichtung 100 beim Messeinsatz an einem Außenlamellenträger 10 einer Kupplungseinheit, auf dessen Grund bereits ein hydraulischer Stellzylinder 20 montiert ist, zeigt, während 1b einen Detailausschnitt einer Seitenansicht zeigt, der weiter unten näher erläutert werden soll.
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Die Messvorrichtung 100 umfasst zwei Hauptelemente, nämlich eine Außenglocke 110 und eine Innenglocke 120, die durch einen Satz Druckfedern 130 miteinander verbunden sind. Die Innenglocke 120 umfasst ein Plateau 121, von dem zentral ein Turm 122 aufragt. Der Turm 122 erstreckt sich in einen hohlen Dom 111 der Außenglocke 110 hinein. Die Außenglocke 110 weist sternartig über ihren Umfang verteilte radiale Fortsätze 112 auf, die sich, wie in der Detaildarstellung von 1b gezeigt, nach Art eines Bajonettverschlusses in tangential erstreckte, bereichsweise axial offene Radialschlitze 11 in der Wandung des Außenlamellenträgers 10 hinein erstrecken, sodass die Außenglocke 100 im Randbereich des Außenlamellenträgers 10 axial fixiert ist.
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Das Plateau 121 der Innenglocke 120 stützt sich auf einen ringförmigen Wulst 21 des Stellkolbens 20 ab, sodass die Federkraft der Druckfedern 130 einerseits von den Radialschlitzen 11 und andererseits von dem Kolbenwulst 21 abgestützt wird. Durch geeignete Dimensionierung der Druckfedern 130 können hier dem Montageendzustand ähnliche Verhältnisse simuliert werden. Innerhalb des hohlen Domes 111 ergibt sich je eine Referenzfläche der beiden Glocken. Insbesondere liegen sich eine Außenglocken-Referenzfläche 113 und eine Innenglocken-Referenzfläche 123 axial gegenüber. Die Innenglocken-Referenzfläche 123 ist repräsentativ für die untere Begrenzung des für den Einsatz eines Lamellenpaketes zur Verfügung stehenden Bauraumes. Die Außenglocken-Referenzfläche 122 ist repräsentativ für die obere Begrenzung des zum Einsatz eines Lamellenpaketes zur Verfügung stehenden Bauraumes. Der Abstand zwischen beiden wird mittels eines Messtasters 40, der in der Kuppel des Domes 111 fixiert ist, gemessen. Je nach Dimensionierung von Außen- und Innenglocke gibt dieses Maß nicht den Absolutwert des verfügbaren Bauraumes wieder; es ist jedoch ein reproduzierbarer Wert, der repräsentativ für den zur Verfügung stehenden Bauraum ist, sodass nach diesem Messwert ein geeignetes, vorbereitetes Lamellenpaket mit einer gegebenen Axiallängen-Klassifizierung zum Einsatz in den konkreten Außenlamellenträger 10 gewählt werden kann.
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Wie durch die Schwenkpfeile in 1a dargestellt, ist die Messvorrichtung bevorzugt kardanisch aufgehängt und rotierbar gelagert. Die kardanische Aufhängung 50 dient der Anlenkung an einem nicht dargestellten Hubarm einer Hubeinheit zur automatisierten Durchführung der im allgemeinen Teil der Beschreibung diskutierten Messung.
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2 zeigt einen Querschnitt durch eine konkrete Ausführungsform einer Messvorrichtung beim Messeinsatz an einer teilweise vormontierten Doppelkupplungseinheit. Diese Doppelkupplungseinheit weist einen Außenlamellenträger 10a einer äußeren Kupplung auf, in den ein Stellkolben 20a bereits vormontiert ist. Der Stellkolben 20a weist einen umlaufenden Kolbenwulst 21a auf, auf den ein Flansch 124, der an dem Plateau 121 der Innenglocke 120 festgelegt ist, aufliegt. Weiter ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel in der Doppelkupplungseinheit bereits ein Außenlamellenträger 10b einer inneren Kupplung mit eingelegtem Stellkolben 20b vormontiert. Der Flansch 124 der Innenglocke 120 dient dazu, diesen bereits vormontierten inneren Außenlamellenträger 10b berührungsfrei zu überspannen.
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Im Übrigen kann auf die Beschreibung des Schemas gern. 1 verwiesen werden.
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3 zeigt eine weitere konkrete Ausführungsform einer Messvorrichtung, die insbesondere geeignet ist zur Vermessung des inneren Außenlamellenträgers 10b einer Doppelkupplungseinheit mit eingelegtem Stellkolben 20b, der zur Auflage des Innenglockenflansches 124 einen umlaufenden Kolbenwulst 21b aufweist.
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4 schließlich zeigt eine weitere konkrete Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung, die hier nicht auf die Vermessung eines Außenlamellenträgers, sondern auf die Vermessung einer Mitnehmerscheibe 30 angewendet wird. Das Funktionsprinzip ist jedoch das gleiche wie bei den zuvor beschriebenen Messvorrichtungen. Insofern kann mutatis mutandis auf die Beschreibung des Schemas von 1 verwiesen werden. Als Besonderheit weist die Ausführungsform gem. 4 einen zusätzlichen Satz Messtaster 40 auf, der am Umfang der eingesetzten Mitnehmerscheibe 30 angesetzt ist, um die korrekte Auflage der Mitnehmerscheibe 30 auf der Messauflagefläche 33 zu kontrollieren.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Außenlamellenträger
- 10a
- Außenlamellenträger
- 10b
- Außenlamellenträger
- 11
- Radialschlitz in 10
- 20
- Hydraulischer Stellkolben
- 20a
- Hydraulischer Stellkolben
- 20b
- Hydraulischer Stellkolben
- 21
- Kolbenwulst
- 21a
- Kolbenwulst
- 21b
- Kolbenwulst
- 30
- Mitnehmerscheibe
- 33
- Messauflagefläche
- 40
- Messtaster
- 50
- kardanische Aufhängung
- 100
- Messvorrichtung
- 110
- Außenglocke
- 111
- Dom
- 112
- Radialvorsprung
- 113
- Referenzfläche
- 120
- Innenglocke
- 121
- Plateau
- 122
- Turm
- 123
- Referenzfläche
- 124
- Ringflansch
- 130
- Druckfedern
