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Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem für eine Reibkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Betätigungssysteme bekannt, die dazu dienen, eine Übertragung eines Drehmoments durch Verpressen von Reibelementen der Reibkupplung zu ermöglichen oder eine Übertragung eines Drehmoments zu unterbrechen, indem die verpressten Reibelemente voneinander getrennt werden. Für auftretenden Verschleiß an den Reibelementen, wodurch eine Wegverlängerung und/oder Erhöhung der Einrückkraft für ein Betätigungssystem und/oder die Reibelemente verursacht wird, sind bereits eine Mehrzahl von Verschleißnachstelleinrichtungen bekannt, die im Bereich der Reibelemente angeordnet sind. Solche Verschleißnachstelleinrichtungen unterliegen somit erheblichen Fliehkräften und erhöhen die Trägheit der Reibkupplung aufgrund der Erhöhung der zu rotierenden Masse.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem für eine Reibkupplung, welches zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – ein Eingangselement zum Eingeben einer Betätigungskraft;
- – ein Übertragungselement zum Übertragen der Betätigungskraft auf ein Reibelement einer Reibkupplung,
dadurch gekennzeichnet, dass ein entkoppeltes Zwischenelement mit einer Druckkammer zwischen dem Eingangselement und dem Übertragungselement und weiterhin ein Auslöseelement vorgesehen ist, wobei das Zwischenelement eine hydraulisch oder pneumatisch veränderbare Länge aufweist, wobei die Länge des Zwischenelements abhängig von einer verschleißbedingten Dickenabnahme zumindest eines Belags einer Reibkupplung mittels des Auslöseelements angepasst veränderbar ist.
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Das Betätigungssystem für eine Reibkupplung ist dazu vorgesehen, eine Betätigung eines Benutzers, zum Beispiel eines Kraftfahrzeugführers, beim Einkuppeln oder Auskuppeln in eine Betätigungskraft auf die Reibkupplung umzuwandeln. Hierzu sind verschiedene Systeme bekannt, die auf Hebelsystemen und/oder Federsystemen oder Hydraulik beziehungsweise Pneumatik beruhen können. Hierzu ist es bekannt, ein Eingangselement vorzusehen, welches mit zum Beispiel einem Kupplungspedal für einen Benutzer in Verbindung steht und weiterhin ein Übertragungselement vorzusehen, welches letztendlich die Eingabe in eine, in der Regel axiale, Bewegung auf die Reibelemente in der Reibkupplung übersetzt. Ein solches Übertragungselement kann ein vollständig rotierendes Teil sein, welches synchron mit zumindest einem Teil der Reibelemente läuft, oder es umfasst einen rotierenden Bestandteil. Hier wird nun vorgeschlagen, zwischen dem Eingangselement und dem Übertragungselement ein entkoppeltes Zwischenelement vorzusehen.
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Das Zwischenelement ist hierbei insoweit entkoppelt, dass es nicht zum System der Krafteinleitung zählt. Insbesondere stellt es ein an der idealen beziehungsweise optimalen Übertragung unbeteiligtes Element dar. Das heißt, eine Krafteinleitung wird (nahezu) unverändert durch das Zwischenelement weitergeleitet. Das Zwischenelement ist bevorzugt auch insoweit entkoppelt, dass es ein klar abgegrenztes Bauteil bildet, welches nicht integriert in dem Eingangselement oder Übertragungselement angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein das Zwischenelement in Form eines integrierten Aufbaus integriert im Eingangs- und/ oder Übertragungselement bereitzustellen. Insbesondere ist das Zwischenelement nicht allein eine hydraulische Flüssigkeit beziehungsweise nicht allein ein pneumatisches Gas, welche(s) mit dem Eingangselement und dem Übertragungselement in kommunizierender Verbindung steht. Das entkoppelte Zwischenelement stellt also kein Fluid dar, welches durch eine Volumenverlagerung die Eingabe am Eingangselement auf das Übertragungselement oder umgekehrt weitergibt. Die Krafteinleitung wird vielmehr von dem Eingangselement und dem Übertragungselement allein bewerkstelligt und das entkoppelte Zwischenelement ließe sich, abgesehen von der in der Praxis dann entstehenden geometrischen Lücke, entnehmen, ohne die Funktion im idealen oder optimalen Verlauf zu beeinträchtigen.
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Wird die Länge des Zwischenelements verändert, verändert sich die Lage des Übertragungselements in einer Grundstellung. Ebenso werden die Anpressplatte und eventuelle weitere Elemente dazwischen, wie zum Beispiel eine Betätigungsfeder, verlagert. Das Eingangselement verbleibt in der Lage der Grundstellung. Alle genannten Element sind zur Betätigung axial verschiebbar. Allein der Anfangspunkt und der Endpunkt der Betätigungsverschiebung sind mittels der Änderung der Länge des Zwischenelements veränderbar.
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Weiterhin ist ein Auslöseelement vorgesehen, über welches eine Veränderung der Länge des Zwischenelements ausgelöst wird, wenn eine verschleißbedingte Dickenabnahme zumindest eines Belags einer Reibkupplung auftritt. Ein solches Auslöseelement kann von Hand bedient werden, wenn eine Verschleißnachstellung erwünscht ist, oder durch eine implementierte Regelung eine Verschleißnachstellung auslösen. Das heißt, wenn die Dicke zumindest eines Belags der Reibkupplung infolge von Verschleiß abnimmt, wird die Länge des Zwischenelements um den entsprechenden Betrag vergrößert. Auch kann eine Verschleißnachstellung des Zwischenelements bei Setzungserscheinungen zum Beispiel an einer Betätigungsfeder, aktiv oder durch Regelung angestoßen werden.
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Ein solches Zwischenelement ist dabei bevorzugt so eingerichtet, dass es in einem Bereich zwischen dem Übertragungselement und dem Eingangselement angeordnet ist, der nicht mitrotiert und somit auch keinen Fliehkräften unterliegt. Aber auch bei einer mitrotierenden Konfiguration sind die Fliehkräfte aufgrund zum Beispiel eines (ermöglichten) geringeren Durchmessers deutlich verringert beziehungsweise wirken sich nur marginal negativ auf eine axiale Verlängerung des Zwischenelements entlang der Rotationsachse der Reibkupplung aus. Beispielsweise wird ein umfänglich angeordnetes Dichtelement infolge der Fliehkräfte nach radial außen gedrückt und die Dichtwirkung verbessert, allerdings dabei auch die Reibung (um einen akzeptablen Betrag) erhöht. Mit dem hier vorgeschlagenen längenveränderlichen Zwischenelement ist somit eine sichere Verschleißnachstellung möglich, wobei der Einfluss der Fliehkräfte auf die Verschleißnachstellung minimiert ist und zudem die Trägheit einer solchen Reibkupplung beziehungsweise des Betätigungssystems verringerbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Betätigungssystems ist mittels des Zwischenelements ein geometrischer Fehler zwischen dem Eingangselement und dem Übertragungselement ausgleichbar.
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Bei bekannten Betätigungssystemen beziehungsweise Reibkupplungen ist insbesondere bei einer mechanischen Hebelbetätigung der Reibkupplung bekannt, dass ein Schlag beziehungsweise ein Rupfen auftreten kann, wenn ein geometrischer Fehler im Betätigungssystem, zum Beispiel eine relative Verkippung, vorliegt.
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Bei den bekannten Systemen werden geometrische Fehler auf den Reibkontakt der Reibkupplung weitergegeben und führen so zu einer Momentenanregung, die als Rupfen für den Fahrer wahrnehmbar sind. Bisher sind keine Lösungen dafür bekannt, welche das Auftreten von Rupfen mit wenig aufwendigen Mitteln und kostengünstig unterbinden können. Diese mit einem geometrischen Fehler behaftete Krafteinleitung ist auch für weitere Komponenten in der Reibkupplung beziehungsweise für weitere Komponenten in einem Kraftfahrzeug belastend beziehungsweise für den Fahrer verunsichernd (zum Beispiel Geräuschentwicklung und Vibration im Kupplungspedal). Eine mit einem geometrischen Fehler behaftete Krafteinleitung ist insbesondere eine solche Krafteinleitung, bei der die Kraft nicht gleichmäßig über die Fläche verteilt auf das Übertragungselement weitergeleitet wird und die Reibelemente so nicht gleichmäßig mit ihrer Fläche in Kontakt kommen. Hier wird nun vorgeschlagen, zwischen dem Eingangselement und dem Übertragungselement ein entkoppeltes Zwischenelement vorzusehen, welches zusätzlich oder alternativ zur Verschleißnachstellung eine mit einem geometrischen Fehler behaftete Krafteinleitung ausgleicht. Das Ausgleichen wird dabei durch die (reversible) Verformbarkeit des Zwischenelements erreicht, welches den geometrischen Fehler durch eine Vergleichmäßigung der Krafteinleitung auf das jeweils andere Element ermöglicht. Bei der elastischen Speicherung wird die Energie mit zeitlicher Verzögerung wieder abgegeben. In technisch umsetzbaren Einrichtungen liegt zumeist eine Mischung beider Effekte vor, wobei eine bevorzugte Auslegung deutlich überwiegt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems ist über das Zwischenelement zugleich ein Winkelausgleich bereitgestellt.
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Insbesondere bei Hebelsystemen aber auch bei Fertigungsungenauigkeiten und/oder Verkippungen aufgrund von einer weichen Lagerung kann es zu Winkelfehlern zwischen dem Eingangselement und dem Übertragungselement kommen. In einem solchen Fall ist das Zwischenelement vorteilhafterweise zugleich als Winkelausgleich bereitgestellt. Hierzu weist das Zwischenelement zum Beispiel eine reibungsarme gerundete Oberfläche auf, welche einen Winkelausgleich ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems umfasst das Zwischenelement eine ein Fluid umschließende Kammer, so dass das Zwischenelement eine schlagbehaftete Krafteinleitung durch eine reversible Verformung ausgleicht.
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Die Kammer ist nach Art einer Blase eingerichtet, so dass eine Verformung der Kammer eine Umverteilung, also eine Vergleichmäßigung, der Krafteinleitung bewirkt. Das Fluid ist dabei eine Flüssigkeit oder ein Gas, welches in der Kammer eingeschlossen ist. Durch die Kompression oder Verformung des Fluids beziehungsweise der Kammer wird eine gleichmäßigere Weitergabe der Kraft an das jeweils andere Element ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems umschließt die oben beschriebene Kammer oder Druckkammer ein Fluid mit einer zumindest teilweise flexiblen Wand, bevorzugt einseitig in axialer Richtung um eine Rotationsachse einer Reibkupplung flexible Wand und im Übrigen druckstabile Wand.
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Durch das Vorsehen einer zumindest teilweise flexiblen Wand kann das Fluid, besonders bevorzugt eine inkompressible Flüssigkeit, die Vergleichmäßigung durch die reversible Verformbarkeit der flexiblen Wand erzeugen.
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Bevorzugt weist die Druckkammer einen zylindrischen Körper auf, der seitlich eine Lauffläche ausbildet, die eine ausreichende Druckstabilität, das heißt eine geringe Verformbarkeit bei auslegungsgemäßem Druck, aufweist, dass ein Klemmen oder eine unnötig hohe Reibung vermieden wird. In axialer Richtung weist die Druckkammer eine flexible Wand auf, die durch ihre mögliche Verformung bei auslegungsgemäßem Druck die Betätigung des Zwischenelements nicht behindert, zum Beispiel durch anliegen an einer relativ dazu beweglichen Zylinderwand. Die Flexibilität dieses Wandabschnitts ist dabei derart eingerichtet, dass eine gewünschte Dämpfung und/oder Elastizität für einen Ausgleich einer schlagbehafteten Krafteinleitung im Zusammenhang mit dem Fluid eingestellt ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems ist die Kammer von einer mit dem Eingangselement oder dem Übertragungselement mitgeführten Wand zumindest einseitig quer zur Bewegungsrichtung des jeweiligen Elements abgedichtet und zumindest eine weitere Wand relativ zu der Bewegungsrichtung starr.
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Eine solche Kammer ist zum Beispiel nach Art eines Dämpfungskolbens ausgebildet, oder als eine starre Kammer mit einer flexiblen Wand, welche durch die Bewegung des Eingangselements oder des Übertragungselements verformt wird und somit das Fluid im Inneren komprimiert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems umfasst das Zwischenelement ein festes Element, welches unter den anliegenden Kräften verformbar ist, bevorzugt elastomerartig verformbar.
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Ein solches festes Element kann eine Vergleichmäßigung der Krafteinleitung durch Verformung erreichen. Ganz besonders bevorzugt ist das feste Element elastomerartig verformbar, das heißt, es ist inkompressibel und führt zu einer entsprechenden Verformung in einem anderen Bereich des Elements, um der Verformung durch die anliegenden Kräfte auszuweichen. Ein solches Zwischenelement kann einen Teil der eingeleiteten Energie dissipieren, das heißt in Wärme umwandeln, und den Hauptteil der eingetragenen Energie wieder zurückgeben. Geeignete Materialien sind zum Beispiel kautschukartige Kunststoffe, Kautschuk und Silikon.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems umfasst das Auslöseelement ein Zustromventil in Kommunikation mit der Druckkammer des Zwischenelements, welches ausgelöst von einer verschleißbedingten Dickenabnahme zumindest eines Belags einer Reibkupplung mittels des Auslöseelements öffenbar ist.
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Das Zustromventil ist derart eingerichtet, dass ein Fluid lediglich in die Druckkammer des Zwischenelements einströmen kann und nicht aus der Druckkammer über das Zustromventil wieder austreten kann. Dies ist bevorzugt mittels eines Rückschlagventil umgesetzt. Das Zustromventil kann dabei eine Kommunikation der Druckkammer mit einer Versorgungskammer ermöglichen, wobei in der Versorgungskammer ein höherer Druck vorliegt als in der Druckkammer. Die Verlängerung des Zwischenelements kann dabei durch einen Druckausgleich zwischen der Versorgungskammer und der Druckkammer bewerkstelligt werden. Alternativ kann das Zustromventil mittels des Auslöseelements bis zum Erreichen einer erwünschten Länge geöffnet werden, wobei ein Fluid mit Überdruck gegenüber dem Druck in der Druckkammer über das Zustromventil einströmt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems steht das Auslöseelement im Wirkzusammenhang mit einer Pumpe, wobei die Pumpe in Kommunikation mit der Druckkammer des Zwischenelements verbunden ist, wobei die Pumpe ausgelöst durch eine verschleißbedingte Dickenabnahme zumindest eines Belags einer Reibkupplung mittels des Auslöseelements betätigbar ist.
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Die Pumpe sorgt für einen Überdruck eines zuzuführenden Fluids in die Druckkammer gegenüber dem vorliegenden Druck in der Druckkammer. Die Pumpe kann dauerhaft pumpen oder für eine gewünschte Nachstellung betrieben werden, wobei sie dann bevorzugt ausgelöst vom Auslöseelement gestartet wird und wieder abgeschaltet wird, sobald die gewünschte Veränderung der Länge des Zwischenelements erreicht wurde. Ganz besonders bevorzugt ist die Pumpe dabei ohne Zustromventil, beziehungsweise ohne externes Zustromventil, ausgeführt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems umfasst das Auslöseelement ein Anschlagelement und ein Auslenkelement, die relativ zueinander bewegbar und in kraftübertragenden Kontakt bringbar sind, wobei das Auslenkelement bei einer verschleißbedingten Dickenabnahme zumindest eines Belags einer Reibkupplung mittels des Anschlagelements kraftschlüssig auslenkbar ist, wodurch eine Veränderung der Länge des Zwischenelements auslösbar ist.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst das Auslöseelement ein Anschlagelement und ein Auslenkelement, wobei diese beiden Elemente relativ zueinander bewegbar sind. Findet kein Verschleiß in der Reibkupplung statt, also keine Veränderung des Einrückwegs beziehungsweise des Ausrückwegs der Reibelemente und des Eingangselements des Betätigungssystems, so wird das Auslenkelement von dem Anschlagelement nicht ausgelenkt.
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Bei einem Verschleiß, bei welchem eine Nachstellung ausgelöst werden soll, wird das Auslenkelement durch das Anschlagelement ausgelenkt, wenn die Reibelemente eingerückt werden und/oder wenn die Reibelemente ausgerückt werden. Somit ist durch den kraftübertragenden Kontakt zwischen dem Auslenkelement und dem Anschlagelement eine Veränderung der Länge des Zwischenelements auslösbar. Dies wird besonders bevorzugt durch die oben beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt.
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Beispielsweise wird durch das Auslenkelement ein Zustromventil geöffnet, eine Pumpe gestartet, der Druck in einem Reservoir erhöht oder ein Ritzel angetrieben, welches wiederum eines der vorgenannten Elemente antreibt, gegebenenfalls mit einem Übersetzungsgetriebe. Ganz besonders bevorzugt ist das Auslenkelement direkt mit einem federbelasteten Schließventil verbunden, welches durch Auslenkung in eine geöffnete Stellung überführt wird, sodass ein Fluid aus einer bevorzugten Reservoirdruckkammer zuströmen kann, wobei der Druck in dem Reservoir bevorzugt konstant gehalten wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungssystems ist das Anschlagelement relativ zu einer Anpressplatte oder relativ zu einem Kupplungsdeckel einer Reibkupplung fixierbar.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Anschlagelement relativ zu einer Anpressplatte oder zu einem Kupplungsdeckel fixierbar, und besonders bevorzugt einstückig mit der Anpressplatte beziehungsweise dem Kupplungsdeckel ausgeführt. Bevorzugt ist das Anschlagelement bei einer beim Einrücken ausgelösten Nachstellung mit der Anpressplatte fixiert. Bei einer beim Ausrücken ausgelösten Nachstellung ist das Anschlagelement bevorzugt mit dem Kupplungsdeckel fixiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – zumindest ein Reibpaket mit zumindest einer Anpressplatte und zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe, über die im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
- – zumindest ein Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlagelement bevorzugt von der Anpressplatte oder von einem Kupplungsdeckel gebildet ist.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Antriebsstrang und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, die gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Aufgrund des Einrückvorgangs mit, mitunter hoher Relativgeschwindigkeit zwischen der Anpressplatte und der zumindest einen Reibscheibe, sowie aufgrund eines mitunter hohen (einseitig anliegenden) Drehmoments kann ein Reibbelag zwischen der Anpressplatte und der zumindest einen Reibscheibe verschlissen werden, das heißt in seiner Dicke abnehmen.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Betätigungssystem ist eine verschleißbedingte Nachstellung umsetzbar, ohne dass die rotierende Masse der Reibkupplung (übermäßig) erhöht wird. Zudem ist das Betätigungssystem beziehungsweise das Zwischenelement besonders robust gegenüber Fliehkräften beziehungsweise unterliegt bevorzugt keinen durch die Drehmomentübertragung der Reibkupplung bedingten Fliehkräften.
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Zur Entlastung der Komponenten des Reibpakets ist es zudem vorteilhaft, ein Betätigungssystem gemäß der obigen Beschreibung vorzusehen, welches eine schlagbehaftete Krafteinleitung von der Anpressplatte auf die korrespondierende Reibscheibe durch das Zwischenelement effektiv verhindert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung sind das Eingangselement und das Übertragungselement des zumindest einen Betätigungssystems ausschließlich mechanisch betreibbar.
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Damit ist insbesondere gemeint, dass das Betätigungssystem kein hydraulisches Betätigungssystem ist. Vielmehr ist das Betätigungssystem mit mechanischen Hebeln versehen, deren Eingangselement im Stand der Technik direkt mit dem Übertragungselement verbunden ist. Bei dem Betätigungssystem kann es natürlich auch um ein mechanisches/elektrisches System handeln, welches sowohl ohne komplexe Hydraulik, als auch ohne Hebel auskommt. Hierbei kann es sich beispielsweise um elektrische oder mechanisches Zentralausrücker handeln, deren Aufbau dem Fachmann bekannt sind und deren entsprechende Abwandlung gemäß den vorgeschlagenen Ausführungsformen für den Fachmann kein Problem darstellen sollte. Durch das Vorsehen des entkoppelten Zwischenelements ist es möglich, ein Rupfen aufgrund eines geometrischen Fehlers effektiv zu unterbinden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die Reibkupplung eine Doppelkupplung und jedes Reibpaket mit einem der Betätigungssysteme versehen.
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Gerade bei Doppelkupplungen, bei denen gleichzeitig ein Lösen eines ersten Reibpakets und ein Verpressen eines zweiten Reibpakets stattfindet, ist es vorteilhaft, jeweils ein Betätigungssystem gemäß der obigen Beschreibung vorzusehen. Hierdurch wird erreicht, dass die Vorgänge des Einrückens beziehungsweise Ausrückens keinen Einfluss auf das jeweils andere Reibpaket haben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
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Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Mit einer Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung ist es möglich die Gesamtgröße der Reibkupplung gering zu halten, die Reibkupplung insgesamt robust und mit geringer Rotationsträgheit auszulegen und zugleich den Komfort für den Fahrer hoch zu halten, indem ein eine Nachstellung (automatisiert) vorgenommen wird und bevorzugt zudem ein Rupfen (nahezu) vollständig unterbunden wird.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
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1: ein erstes Betätigungssystem bei einer einfachen Reibkupplung,
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2: ein alternatives Betätigungssystem bei einer einfachen Reibkupplung,
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3: ein erstes Betätigungssystem bei einer einfachen Reibkupplung,
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4: ein alternatives Betätigungssystem bei einer einfachen Reibkupplung,
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5: ein erstes und ein zweites Betätigungssystem in einer Doppelkupplung, und
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6: ein Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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In 1 ist eine Reibkupplung 2 schematisch dargestellt, bei der sich ein Reibpaket 6 bestehend aus einer Anpressplatte 17 und einer Reibscheibe 22 mit einem Belag 12, der eine Dickenabnahme 11 aufweist, wobei das Reibpaket 6 um die Rotationsachse 19 rotierbar ist. Das Betätigungssystem 1 wirkt hierbei über eine Betätigungsfeder 48 auf das Reibpaket 6 axial zu der Rotationsachse 19 ein. Aufgrund der Dickenabnahme 11 nimmt der notwendige Einrückweg der Anpressplatte 17 der Betätigungsfeder 48 und des gesamten Betätigungssystems 1 zu. Hierzu ist die Länge 10 des Zwischenelements 7 mithilfe des Auslöseelements 9 veränderbar, sodass die Betätigungswege der eben genannten Elemente (nahezu) konstant gehalten werden können. Die Betätigungskraft 4 wird hierbei über ein Eingangselement 3 auf ein Übertragungselement 5 übertragen, wobei hier das Zwischenelement 7 dazwischengeschaltet ist. Das Betätigungssystem 1 ist dabei mittels der Axiallagerung 47 axial entlang der Rotationsachse 19 geführt. Das Zwischenelement 7 weist eine Druckkammer 8 auf, die hier in diesem bevorzugten Beispiel auf der dem Übertragungselement 5 zugewandten Seite eine flexible Druckkammerwand 46 aufweist, mit welcher eine schlagbehaftete Krafteinleitung von dem Eingangselement 3 auf das Übertragungselement 5 und umgekehrt verhindert werden kann.
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Zur einfacheren Übersichtlichkeit werden die eben benannten Elemente in den 1 bis 4 identisch gezeigt und bezeichnet, und allein das Auslöseelement 9 zeigt verschiedene Varianten auf. Hieraus ist keinerlei Beschränkung auf die Konfiguration der Reibkupplung 2 und des Betätigungssystems 1 und insbesondere des Zwischenelements 7 abzuleiten.
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Zunächst ist hier in 1 eine Zuleitung 45 zur Druckkammer 8 des Zwischenelements 7 angeordnet, welche durch ein Zustromventil 13, welches hier als Rückschlagventil ausgebildet ist, mit zusätzlichem Fluid, zum Beispiel einer hydraulischen Flüssigkeit oder einem pneumatischen Gas, versorgbar ist. Es ist ein Reservoir 41 vorgesehen, welches wiederum über ein Reservoirventil 40 mit einer Reservoirdruckkammer 42 verbunden ist, sodass der Druck in der Reservoirdruckkammer 42 in einem gewünschten Bereich gehalten werden kann. In der Reservoirdruckkammer 42 wird das Volumen über einen Reservoirkolben 44 begrenzt, welcher mit einem Auslenkelement 16 kraftübertragend verbunden ist, wobei das Auslenkelement 16 bei einer Dickenabnahme 11 mit dem Anschlagelement 15 derart kraftübertragend in Kontakt kommt, dass das Reservoirrückstellmittel 43, welches hier als Druckfeder dargestellt ist, ausgelenkt wird und der ansteigende Druck in der Reservoirdruckkammer 42 das Zustromventil 13 öffnet und somit zusätzliches Fluid in die Druckkammer 8 einströmen kann und somit die Länge 10 des Zwischenelements 7 vergrößert wird. Somit wird durch eine Verlagerung des Übertragungselements 5 der Betätigungsfeder 48 und der Anpressplatte 17 der Einrückweg und Betätigungsweg (nahezu) konstant gehalten.
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In 2 ist wie oben bezeichnet dieselbe Grundkonfiguration wie in 1 gezeigt, wobei hier das Auslöseelement 9 eine Variante zeigt, bei der eine Pumpe 14 über eine Zuleitung 45 mit der Druckkammer 8 des Zwischenelements 7 verbunden ist. Die Pumpe 14 wird über ein Reservoir 41 mit dem benötigten Fluid versorgt. Auch hier ist ein Anschlagelement 15 wie in 1 gezeigt, welches relativ zur Anpressplatte 17 axial fixiert ist und ein Auslenkelement 16 mit einer Antriebsklinke 49, welche im Falle einer kraftübertragenden Kontaktierung mit dem Anschlagelement 15 bei einer Dickenabnahme 11 mittels der Antriebsklinke 49 ein Freilaufritzel 51 antreibt. Das Freilaufritzel 51 wiederum treibt die Pumpe 14 an beziehungsweise schaltet die Pumpe 14 an. Um eine versehentliche Betätigung der Pumpe 14 zu verhindern, ist eine Rastklinke 50 vorgesehen, die eine Drehung in Freilaufrichtung des Freilaufritzels 51 zulässt und in der Gegenrichtung die Drehung sperrt.
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In 3 ist eine ähnliche Ausführung wie in 2 gezeigt, wobei hier über ein Freilaufritzel 51 mittels eines Übersetzungsgetriebes 52 direkt eine Reservoirdruckkammer 42 beziehungsweise deren Reservoirkolben 44 derart angetrieben wird, dass über die Zuleitung 45 bei einer Erhöhung des Drucks in der Reservoirdruckkammer 42 Fluid in die Druckkammer 8 nachströmt.
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In 4 ist eine Variante gezeigt, bei der das Anschlagelement 15 des Auslöseelements 9 durch einen hier nur angedeuteten Kupplungsdeckel 18 gebildet ist, sodass im Gegensatz zu den vorigen Figuren hier in 4 eine Veränderung der Länge 10 des Zwischenelements 7 bei einem Lösen der Reibkupplung 2 vorgenommen wird. Hierbei wird über ein Schaltventil 55 mit dem Auslenkelement 16 bei einem kraftübertragenden Kontakt mit dem Anschlagelement 15 eine Zuleitung 45 freigegeben, wenn das Rückstellmittel, das hier als Druckfeder 54 dargestellt ist, überwunden wird. In der Reservoirdruckkammer 42, die mittels eines Reservoirkolbens 44 und mittels einem Drückmittel 51, welches hier als Druckfeder dargestellt ist, einen konstanten Druck aufweist, wird dann Fluid in die Druckkammer 8 eingegeben.
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In 5 ist eine Doppelkupplung 23 gezeigt, bei der ein erstes Reibpaket 6 und ein zweites Reibpaket 24 vorgesehen sind, welche einen ersten Belag 12 und einen zweiten Belag 34 mit einer ersten Dickenabnahme 11 und einer zweiten Dickenabnahme 33 aufweisen. Die Reibpakete 6 und 24 sind (unabhängig von einander) um die Rotationsachse 19 rotierbar. Hier ist ein erstes Zwischenelement 7 mit einer ersten Druckkammer 8 und einer ersten Länge 10 zwischen einem ersten Übertragungselement 5 und einem ersten Eingangselement 3 vorgesehen, die das erste Betätigungssystem 1 bilden und mittels einer ersten Axiallagerung 47 entlang der Rotationsachse 19 gelagert sind und auf eine ersten Anpressplatte 17 sowie eine erste Reibscheibe 22 einwirken. Auf das erste Betätigungssystem 1 wird eine erste Betätigungskraft 4 ausgeübt. Die zweite Betätigungssystem 25 ist ähnlich wie das erste Betätigungssystem 1 aufgebaut und weist ein zweites Übertragungselement 28, ein zweites Eingangselement 56, ein zweites Zwischenelement 29 mit einer zweiten Länge 32 und eine zweite Druckkammer 30 auf, wobei das Betätigungssystem 25 über eine zweite Axiallagerung 57 entlang der Rotationsachse 19 geführt ist. Beide Betätigungssysteme 1 und 25 weisen hier bevorzugt eine erste flexible Druckkammerwand 46 beziehungsweise eine zweite flexible Druckkammerwand 58 auf, mit der ein geometrischer Fehler von dem ersten Eingangselement 3 beziehungsweise von dem zweiten Eingangselement 56 auf das erste Übertragungselement 5 beziehungsweise auf das zweite Übertragungselement 28 ausgleichbar ist. Eine Veränderung der ersten Länge 10 ist mittels einem Auslöseelement 9 möglich, welches wie in 4 beschrieben, ausgeführt ist. Eine Veränderung der zweiten Länge 32 des zweiten Zwischenelements 29 ist über ein zweites Auslöseelement 31 möglich, welches wie das erste Auslöseelement 9 aufgebaut ist und hierzu ein mit dem Kupplungsdeckel 18 einstückig gebildetes zweites Anschlagelement 35, ein zweites Auslenkelement 36 und ein zweites Schaltventil 61 mit einem zweiten Rückstellmitte aufweist, welches eine zweite Zuleitung 64 abhängig von einer Dickenabnahme 33 öffnet, sodass aus der zweiten Reservoirdruckkammer 62, welches mittels des zweiten Reservoirkolbens 63 und des zweiten Drückmittels 59 einen konstanten Druck aufweist, sodass ein Fluid in die zweite Druckkammer 30 nachgegeben werden kann. Die Lage des ersten Auslösemittels 9 und des zweiten Auslöseelements 31 ist hier nur für die Übersichtlichkeit in der schematischen Darstellung hintereinander dargestellt und stellt keine Beschränkung der Lageranordnung dar.
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In 6 ist ein Kraftfahrzeug 26 mit einer Antriebseinheit 27 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 39 quer zur Längsachse 38 vor der Fahrerkabine 37 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 27 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 20 mittels einer Reibkupplung 2 mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 21 verbunden ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Betätigungssystem ist eine Verschleißnachstellung unabhängig von Fliehkrafteinfluss möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Betätigungssystem
- 2
- Reibkupplung
- 3
- erstes Eingangselement
- 4
- erste Betätigungskraft
- 5
- erstes Übertragungselement
- 6
- erstes Reibpaket
- 7
- erstes Zwischenelement
- 8
- erste Druckkammer
- 9
- erstes Auslöseelement
- 10
- erste Länge
- 11
- erste Dickenabnahme
- 12
- erster Belag
- 13
- erstes Zustromventil
- 14
- Pumpe
- 15
- erstes Anschlagelement
- 16
- erstes Auslenkelement
- 17
- Anpressplatte
- 18
- Kupplungsdeckel
- 19
- Rotationsachse
- 20
- Abtriebswelle
- 21
- Antriebsstrang
- 22
- Reibscheibe
- 23
- Doppelkupplung
- 24
- zweites Reibpaket
- 25
- zweites Betätigungssysteme
- 26
- Kraftfahrzeug
- 27
- Antriebseinheit
- 28
- zweites Übertragungselement
- 29
- zweites Zwischenelement
- 30
- zweite Druckkammer
- 31
- zweites Auslöseelement
- 32
- zweite Länge
- 33
- zweite Dickenabnahme
- 34
- zweiter Belag
- 35
- zweites Anschlagelement
- 36
- zweites Auslenkelement
- 37
- Fahrerkabine
- 38
- Längsachse
- 39
- Motorachse
- 40
- Reservoirventil
- 41
- Reservoir
- 42
- erste Reservoirdruckkammer
- 43
- Reservoirrückstellmittel
- 44
- erster Reservoirkolben
- 45
- erste Zuleitung
- 46
- erste flexible Druckkammerwand
- 47
- erste Axiallagerung
- 48
- Betätigungsfeder
- 49
- Antriebsklinke
- 50
- Rastklinke
- 51
- Freilaufritzel
- 52
- Übersetzungsgetriebe
- 53
- erstes Drückmittel
- 54
- erstes Rückstellmittel
- 55
- erstes Schaltventil
- 56
- zweites Eingangselement
- 57
- zweite Axiallagerung
- 58
- zweite flexible Druckkammerwand
- 59
- zweites Drückmittel
- 60
- zweites Rückstellmittel
- 61
- zweites Schaltventil
- 62
- zweite Reservoirdruckkammer
- 63
- zweiter Reservoirkolben
- 64
- zweite Zuleitung
- 65
- zweite Betätigungskraft
