DE102014225786B3

DE102014225786B3 - Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102014225786B3
Application number: DE102014225786.7A
Authority: DE
Inventors: Dominik Herkommer; Loyal George MacMillian
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2034-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1) für eine Kupplung (2) mit einer Statoreinrichtung (4), einer bezüglich der Statoreinrichtung (4) verdrehbaren Rotoreinrichtung (6) und einer bezüglich der Rotoreinrichtung (6) in axialer Richtung (A) begrenzt verlagerbaren Schlitteneinrichtung (10), wobei zwischen der Rotoreinrichtung (6) und der Schlitteneinrichtung (10) ein Wälzkörpergewindetrieb (20) mit zumindest drei Windungen (24a, 24b, 24c) und einem Wälzkörperumlauf (21) mit in einer Wälzkörperrinne (28) laufenden Wälzkörpern (22) vorgesehen ist, wobei die Wälzkörperrinne (28) einen derart ausgebildeten Spurwechselbereich (29) aufweist, dass Wälzkörper (22) in Umfangsrichtung (U) vor dem Spurwechselbereich (29) zwischen einer ersten und einer zweiten Windung (24a, 24b) laufen, und Wälzkörper (22) in Umfangsrichtung (U) nach dem Spurwechselbereich (29) zwischen der zweiten und einer dritten Windung (24b, 24c) laufen. Um einen gleichmäßigeren Antrieb der Schlitteneinrichtung (10) zu erzielen, sind die Wälzkörper (22) mittels eines eine Radialbewegung der Wälzkörper (22) zulassenden Käfigs (31) in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung, insbesondere für eine Reibungskupplung in einem Kraftfahrzeug.
Aus der Druckschrift DE 10 2013 206 860 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung mit einer Statoreinrichtung, einer bezüglich der Statoreinrichtung verdrehbaren Rotoreinrichtung und einer bezüglich der Rotoreinrichtung in axialer Richtung begrenzt verlagerbaren Schlitteneinrichtung bekannt. Zwischen der Rotoreinrichtung und der Schlitteneinrichtung ist ein Wälzkörpergewindetrieb mit einer Mehrzahl von Windungen und einem Wälzkörperumlauf mit in einer Wälzkörperrinne laufenden Wälzkörpern vorgesehen. Die Wälzkörperrinne weist einen derart ausgebildeten Spurwechselbereich auf, dass Wälzkörper in Umfangsrichtung vor dem Spurwechselbereich zwischen einer ersten und einer zweiten Windung laufen, und Wälzkörper in Umfangsrichtung nach dem Spurwechselbereich zwischen der zweiten und einer dritten Windung laufen.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Betätigungsvorrichtung mit einem gleichmäßigeren Antrieb der Schlitteneinrichtung vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
Die vorgeschlagene Betätigungsvorrichtung enthält eine Statoreinrichtung, eine bezüglich der Statoreinrichtung verdrehbare Rotoreinrichtung und eine bezüglich der Rotoreinrichtung in axialer Richtung begrenzt verlagerbare Schlitteneinrichtung, wobei zwischen der Rotoreinrichtung und der Schlitteneinrichtung ein Wälzkörpergewindetrieb mit zumindest drei Windungen und einem Wälzkörperumlauf mit in einer Wälzkörperrinne laufenden Wälzkörpern vorgesehen ist, wobei die Wälzkörperrinne einen derart ausgebildeten Spurwechselbereich aufweist, dass Wälzkörper in Umfangsrichtung vor dem Spurwechselbereich zwischen einer ersten und einer zweiten Windung und diese Wälzkörper in Umfangsrichtung nach dem Spurwechselbereich zwischen der zweiten und einer dritten Windung laufen. Dies bedeutet, dass die Wälzkörper mittels eines entsprechend ausgestalteten Wälzkörperrinnenbereichs im Spurwechselbereich unter einem Federband einer Spiralfeder, Formfeder mit an die Wälzkörperkontur angepassten Kontaktbereichen oder dergleichen bei Verdrehung der Rotoreinrichtung durchtauchen. Die axial fest mit der Schlitteneinrichtung verbundene Formfeder wird dabei von den Wälzkörpern in zwei Federpakete geteilt, deren Windungen jeweils auf Block anliegen, so dass bei einer Verdrehung der Rotoreinrichtung die Federpakete axial unterschiedlich stark ausgebildet werden und dadurch die Schlitteneinrichtung axial verlagert wird. Die Schlitteneinrichtung wirkt axial auf ein Betätigungselement der Reibungskupplung, beispielsweise einen Aus- oder Einrückhebel, eine Hebelfeder, eine Tellerfeder oder dergleichen, so dass diese abhängig von der Drehrichtung der Rotoreinrichtung aus- oder eingerückt wird. An der Schlitteneinrichtung kann ein Betätigungslager zur Drehentkoppelung zwischen Schlitteneinrichtung und Betätigungselement vorgesehen sein.
Die Wälzkörperrinne kann in Umfangsrichtung vor dem Spurwechselbereich einen Einlaufabschnitt aufweisen, in dem die Wälzkörper während ihres Abtauchens in den Spurwechselbereich sowohl durch die erste Windung als auch durch die zweite Windung geführt sind, und/oder die Wälzkörperrinne in Umfangsrichtung nach dem Spurwechselbereich einen Auslaufabschnitt aufweisen kann, in dem die Wälzkörper während ihres Auftauchens aus dem Spurwechselbereich sowohl durch die zweite Windung als auch durch die dritte Windung geführt sein können, so dass ein Verklemmen der Wälzkörper im Wälzkörperumlauf auf zuverlässige Art und Weise verhindert werden kann.
Um in besonders vorteilhafter Weise ein beispielsweise durch eine ungleichmäßige Verteilung der Wälzkörper verursachte Ungleichmäßigkeiten des axialen Antriebs der Schlitteneinrichtung zu vermeiden oder zumindest zu vermindern, sind die Wälzkörper mittels eines eine Radialbewegung der Wälzkörper zulassenden Käfigs in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet. Durch die gleichmäßige Verteilung der Wälzkörper kann neben einem gleichmäßigeren axialen Antrieb der Schlitteneinrichtung der Verschleiß der Betätigungseinrichtung vermindert und ein gleichmäßiger Wirkungsgrad erzielt werden. Weiter können Reibungen von aneinander anliegenden Wälzkörpern vermieden werden. Durch eine elastische Ausbildung des Käfigs erfolgt zwar eine ausreichende, bevorzugt gleichmäßige Beabstandung der Wälzkörper in Umfangsrichtung, insbesondere in radiale Richtung zu der Drehachse der Rotoreinrichtung ist dagegen eine Elastizität des Käfigs so ausgebildet, dass die Bewegung der Wälzkörper im Spurwechselbereich gegeben ist, so dass diese unter dem Federband der Formfeder durchtauchen können und insbesondere eine Ein- und Rückführung der Wälzkörper auf den restlichen Radius der Wälzkörperrinne im Wesentlichen ungestört erfolgen kann.
An dieser Stelle sei darauf hinzuweisen, dass „Führung” in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Wälzkörper einerseits mit einem gewissen Anteil ihres Umfangs in die Wälzkörperrinne eingetaucht sind, und sich andererseits mit der ersten und zweiten Windung, insbesondere mit Anlagekonturen der ersten und zweiten Windung, beziehungsweise mit der zweiten und dritten Windung, insbesondere mit Anlagekonturen der zweiten und dritten Windung, in Anlage befinden. Diese Anlage muss nicht unmittelbar sein, da die Wälzkörper vorzugsweise in einem Fettraum laufen, und eine Fettschicht auf den Wälzkörpern und/oder den Windungen den unmittelbaren Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den Windungen verhindert.
Insbesondere ist die Betätigungsvorrichtung für die Kupplung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Bei der Kupplung handelt es sich insbesondere um eine Reibungskupplung, wie sie beispielsweise zwischen dem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor und dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs für den Gangwechsel vorgesehen ist. Insbesondere kann die Betätigungsvorrichtung in Hybridfahrzeugen vorgesehen sein. Die Kupplung kann einerseits als Einzelkupplung ausgebildet sein, kann jedoch auch als Mehrfachkupplung, insbesondere als Doppelkupplung, ausgebildet sein. Bei einer Doppelkupplung sind vorzugsweise zwei Betätigungsvorrichtungen der vorgenannten Art vorzusehen.
Ferner kann die Kupplung sowohl als Trockenkupplung als auch als Nasskupplung ausgebildet sein. Bei der Kupplung kann es sich einerseits um eine im betätigungsfreien Zustand eingerückte, das heißt normal-eingerückte Kupplung, oder andererseits um eine im betätigungsfreien Zustand ausgerückte, das heißt normal-ausgerückte Kupplung handeln. Bei einer normal-eingerückten Kupplung ist das Hebelelement, auf das die Betätigungsvorrichtung wirkt, üblicherweise als Tellerfeder ausgebildet, während bei einer normal-ausgerückten Kupplung das Hebelelement, auf das die Betätigungsvorrichtung wirkt, üblicherweise als Hebelfeder ausgebildet ist. Ferner kann die Kupplung einerseits als gedrückte Kupplung, das heißt als Kupplung, bei der die Betätigungsvorrichtung eine drückende Kraft auf das Hebelelement ausübt, oder andererseits als gezogene Kupplung, das heißt als Kupplung, bei der die Betätigungsvorrichtung eine ziehende Kraft auf das Hebelelement ausübt, ausgebildet sein.
Vorzugsweise bilden die Statoreinrichtung und die bezüglich der Statoreinrichtung verdrehbare Rotoreinrichtung einen Elektromotor. Der Elektromotor ist vorzugsweise als bürstenloser Gleichstrommotor oder als Drehstrommotor ausgebildet, bei dem Magnete, genauer gesagt Permanentmagnete, rotorseitig und wechselweise bestrombare Windungen statorseitig vorgesehen sind. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor aus Außenläufer ausgebildet, das heißt weist in seinem Inneren die Statoreinrichtung auf, die von der ringförmigen, drehbaren Rotoreinrichtung umgeben ist. Jedoch kann der Elektromotor auch als Innenläufer ausgebildet sein.
Die Betätigungsvorrichtung ist über eine Stromzufuhr bestrombar und vorzugsweise derart im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs gelagert, dass sie ausschließlich zum Einrücken und Ausrücken der Kupplung bestromt werden muss. Durch den Wälzkörpergewindetrieb, der in Wirkrichtung zwischen der Rotoreinrichtung und der Schlitteneinrichtung angeordnet ist, wird eine rotatorische Bewegung der Rotoreinrichtung in eine translatorische Bewegung der Schlitteneinrichtung umgesetzt. Der Wälzkörpergewindetrieb ist vorzugsweise selbsthemmend ausgebildet. Über ein Betätigungslager wie Ausrücklager, das beispielsweise als Schrägkugellager ausgebildet ist, aber auch als Kegelrollenlager, Nadellager oder Gleitlager ausgebildet sein kann, kann die Schlitteneinrichtung unmittelbar oder mittelbar auf das Hebelelement der Kupplung wirken.
Beispielsweise kann die Statoreinrichtung drehfest mit einem Trägerabschnitt, insbesondere mit einem Gehäuseträger, ausgebildet sein, so dass die Stromzufuhr zur Statoreinrichtung mittels Kabel und ohne Drehdurchführung oder induktive Kopplung möglich ist. In radialer Richtung innerhalb der Statoreinrichtung verläuft in bevorzugter Weise die Getriebeeingangswelle des Getriebes. Die Getriebeeingangswelle kann bezüglich der Statoreinrichtung beziehungsweise des Trägerabschnitts drehbar gelagert sein.
Jedoch ist es auch möglich, dass die Statoreinrichtung drehfest an der Reibungskupplung angeordnet ist, das heißt sich mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors dreht. In diesem Fall ist eine Drehdurchführung oder eine induktive Kopplung zur Bestromung der Betätigungsvorrichtung erforderlich. Die Bestromung der Betätigungsvorrichtung in eine Richtung erzeugt im Vergleich zur Eingangsdrehzahl des Antriebsstrangs eine erhöhte Drehzahl der Rotoreinrichtung, wodurch die Kupplung betätigt wird, das heißt je nach Art der Kupplung ein- oder ausgerückt wird. Die Bestromung der Betätigungsvorrichtung in die andere Richtung erzeugt eine im Vergleich zur Eingangsdrehzahl des Antriebsstrangs verringerte Drehzahl der Rotoreinrichtung, wodurch die Kupplung wieder aus- beziehungsweise eingerückt wird. Daher kann der Betätigungsvorgang der Kupplung über eine Beschleunigung der Rotoreinrichtung beziehungsweise in umgekehrte Richtung über ein Abbremsen der Rotoreinrichtung eingeleitet werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Wälzkörpergewindetrieb eine Außenhülse auf, in die eine Formfeder eingesetzt ist, die eine Mehrzahl von Windungen aufweist. Die Formfeder ist insbesondere aus einem schraubenförmig gewundenen Federdraht ausgebildet, wobei in einer bevorzugten Ausgestaltung der gewundene Federdraht konturiert ist, das heißt in axialer Richtung auf beiden Seiten mit einer Anlagekontur versehen ist, die durch einen dazwischenliegenden Kamm getrennt ist. Die benachbarten Anlagekonturen zweier aufeinander folgender Windungen der Formfeder bilden einen Teil der Oberflächengeometrie des Wälzkörpers ab, so dass der jeweilige Wälzkörper in axialer Richtung in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Spur zwischen zwei benachbarten Windungen der Formfeder geführt werden kann.
Die Außenhülse kann zur Lagerung der Formfeder mittels eines Deckels abgeschlossen sein, der mit der Außenhülse durch mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schrauben verschraubt ist. Zwischen dem Deckel und der Außenhülse ist vorzugsweise eine Ausgleichsscheibe vorgesehen. Ausgleichsscheiben gibt es in unterschiedlicher Stärke, um im Betrieb der Betätigungsvorrichtung einerseits die weitestgehende Spielfreiheit des Wälzkörpergewindetriebs in axialer Richtung und andererseits die Leichtgängigkeit und insbesondere die Klemmfreiheit des Wälzkörpergewindetriebs sicherzustellen. Mittels der passenden Ausgleichsscheibe kann daher beim Zusammenbau der Betätigungsvorrichtung die axiale Länge des Raums, in dem die schraubenförmige Formfeder angeordnet ist, exakt eingestellt werden.
Der Raum, in dem die Formfeder angeordnet ist, kann in axialer Richtung auf beiden Seiten durch jeweils eine Dichtung nach außen hin abgegrenzt sein. Jede der beiden Dichtungen, von denen eine außenhülsenseitig und die andere deckelseitig vorgesehen sein kann, ist gleitbeweglich mit jeweils einer Innenhülse in Anlage, um die translatorische Bewegung der Schlitteneinrichtung zu ermöglichen. Der Raum zwischen den beiden Dichtungen kann vorzugsweise mit Fett gefüllt, das heißt als Fettraum ausgebildet sein, um die Reibung des Wälzkörpergewindetriebs zu minimieren und ein Verklemmen der Wälzkörper zu verhindern.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn die zweite Windung den Spurwechselbereich ausschließlich im Bereich einer größten Tiefe der Wälzkörperrinne kreuzt. Die Tiefe der Wälzkörperrinne ist in radialer Richtung der Betätigungsvorrichtung zu bestimmen. Somit kann ein Verklemmen der Wälzkörper beim Kreuzen der zweiten Windung der Formfeder zuverlässig verhindert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung ist der Käfig aus einem geschlossenen Ringteil gebildet. Dieses Ringteil weist über den Umfang angeordnete, jeweils einen Außenumfang eines Wälzkörpers umschließende Käfigsegmente auf. Zwischen den Käfigsegmenten sind jeweils Abstandsbereiche angeordnet, die elastisch ausgebildet sind, so dass die einzelnen Wälzkörper bei vorgegebener Führung in Umfangsrichtung radial gegeneinander verlagerbar sind. Die Elastizität des Ringteils beziehungsweise zumindest die Abstandsbereiche selbst sind hierbei aus Werkstoffen mit entsprechenden elastischen Eigenschaften, beispielsweise aus Elastomeren oder dergleichen ausgebildet.
Das Ringteil kann dabei über den gesamten Umfang dieselbe Breite über die Käfigsegmente und die Abstandsbereiche aufweisen. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Abstandsbereiche gegenüber den Käfigsegmenten bezüglich ihrer Breite verjüngt ausgebildet sind. Hierdurch kann das Ringteil bei gleicher oder verbesserter Elastizität an den Abstandsbereichen in den Bereichen der Käfigsegmente steifer ausgebildet sein, ohne unterschiedliche Werkstoffe in den einzelnen Bereichen verwenden zu müssen. Es versteht sich jedoch, dass alternativ oder zusätzlich im Bereich der Käfigsegmente Verstärkungen oder steifere Materialien zum Einsatz kommen können.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung kann der Käfig aus über den Umfang verteilt angeordneten, zumindest zwei Wälzkörper in Umfangsrichtung beabstandet aufnehmenden Käfigsegmenten gebildet sein. Bevorzugt sind hierbei zwischen zwei und vier Wälzkörper in einem Käfigsegment aufgenommen. Durch die Unterteilung des Käfigs in über den Umfang verteilt angeordnete und in bevorzugter Weise einander jeweils berührende Käfigsegmente erfolgt eine besonders große radiale Bewegungsfreiheit zwischen den Wälzkörpern unterschiedlicher Käfigsegmente. Je nach Anzahl der in einem Käfigsegment aufgenommenen Wälzkörper können die Käfigsegmente selbst unterschiedlich steif ausgebildet sein. Beispielsweise können bei einer Aufnahme von zwei Wälzkörpern pro Käfigsegment die Käfigsegmente steifer und damit gegen Verschleiß robuster ausgebildet sein als bei der Aufnahme von vier Wälzkörpern. Je nach Führung der Käfigsegmente gegenüber der Rotoreinrichtung und damit einer Verlagerung gegenüber der Wälzkörperrinne mit einer radialen Verlagerung beim Durchtauchen unter dem Federband können die Endbereiche der Käfigelemente gerundet oder ballig ausgebildet sein, so dass diese bei radialer Verlagerung der Wälzkörper am Spurwechselbereich aufeinander abwälzen. Es versteht sich, dass zur Führung des Käfigs in oder auf der Rotoreinrichtung entsprechende Führungsbahnen vorgesehen, beispielsweise aus dieser ausgenommen oder am Außenumfang angearbeitet sein können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform eines aus stückigen Käfigsegmenten gebildeten Käfigs können Endbereiche der Käfigsegmente in Umfangsrichtung denselben Abstand zwischen benachbart angeordneten Wälzkörpern zweier aneinander liegender Käfigsegmente und innerhalb eines Käfigsegments angeordneten Wälzkörpern einstellen. Dies bedeutet, dass in einem Bereich der Wälzkörperrinne außerhalb des Spurwechselbereichs alle Wälzkörper zueinander denselben Abstand in Umfangsrichtung aufweisen. Es versteht sich, dass infolge der radialen Verlagerung der Wälzkörper im Spurwechselbereich die Abstände der Wälzkörper unterschiedlicher Käfigsegmente gegeneinander geringfügig verkürzt sein können. Desweiteren können abhängig von speziellen Anforderungen die Abstände zwischen den Wälzkörpern in dem Käfig – unabhängig von einer Ausbildung des Käfigs als Ringteil oder als separate, über den Umfang verteilte Käfigsegmente – unterschiedlich ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Abwandlung eines Käfigs mit über den Umfang angeordneten Käfigsegmenten weisen Endbereiche der Käfigsegmente dem Außenumfang der Wälzkörper angepasste Konturen auf. Hierbei ist zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Käfigsegmenten ein Wälzkörper angeordnet. Hierdurch kann die radiale Verlagerbarkeit der Wälzkörper bei ausreichender Sicherung des Abstands in Umfangsrichtung verbessert ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel können die Endbereiche der Käfigsegmente in Umfangsrichtung denselben Abstand zwischen den zwischen zwei Käfigsegmenten angeordneten Wälzkörpern und innerhalb eines Käfigsegments angeordneten Wälzkörpern einstellen. In diesem Ausführungsbeispiel können variable Abstände zwischen den Wälzkörpern vorgesehen sein.
Die Führung des Käfigs, nämlich die Käfigsegmente des Ringteils oder die vereinzelten Käfigsegmente, erfolgt an der Rotoreinrichtung. Hierzu können die die Käfigsegmente bezogen auf eine Drehachse der Rotoreinrichtung axial ausgerichtet sein. Hierzu ist an dem Außenumfang der Rotoreinrichtung beispielsweise eine zylinderförmige Zylinderfläche angeordnet, die im Spurwechselbereich entsprechend eingesenkt ist. Alternativ zu der Zylinderfläche können in der Rotoreinrichtung beidseitig der Wälzkörper entsprechende Führungsnuten wie Ringnuten vorgesehen sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die stückigen Käfigsemente bezogen auf eine Drehachse der Rotoreinrichtung radial geführt sein. Um beim Durchtauchen der Wälzkörper unter dem Federband den Bauraum minimal ausgestalten zu können, wird ein Kontakt der Käfigsegmente mit dem kreuzenden Federband vermieden, indem diese im Spurwechselbereich zwischen zwei Windungen eingedreht sind. Die Führung der Käfigsegmente kann dabei mit einer Seite an dem Innenumfang der Wälzkörperrinne geführt sein, indem eine entsprechende Nut in den Innenumfang dieser eingebracht ist. Vor dem Spurwechselbereich verlässt die Nut den Innenumfang der Wälzkörperrinne nach außen, so dass sich die Käfigsegmente um ihre eigene Achse verdrehen und sich bei kreuzendem Federband zwischen zwei Windungen befinden. Nach Verlassen des Spurwechselbereichs spurt die gegenüberliegende Seite der Käfigsegmente in die auf der anderen Seite der Wälzkörperrinne fortgeführte Nut ein und wird im anschließenden Verlauf in Umfangsrichtung wieder radial ausgerichtet. Die Käfigsegmente führen dabei im Spurwechselbereich eine Verdrehung um 180° um ihre eigene Achse aus.
Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung im Schnitt,
2 einen Wälzkörpergewindetrieb der Betätigungsvorrichtung der 1 in einer geschnittenen Seitenansicht,
3 eine Teilabwicklung eines als Ringteil ausgebildeten Käfigs der 1 und 2,
4 eine Teilabwicklung eines aus hintereinander angeordneten Käfigsegmenten gebildeten Käfigs der 1 und 2,
5 eine Teilabwicklung eines gegenüber dem Käfig der 4 abgeänderten Käfigs,
6 ein Detail der 1 mit einem Käfig mit radial ausgerichteten Käfigsegmenten in schematischer Darstellung,
7 den Käfig der 6 vor Erreichen des Spurwechselbereichs in derselben Detaildarstellung,
8 den Käfig der 6 und 7 im Spurwechselbereich in derselben Detaildarstellung,
9 den Käfig der 6 bis 8 nach dem Verlassen des Spurwechselbereichs in derselben Darstellung
und
10 ein Detail einer gegenüber der Betätigungseinrichtung der 1 abgeänderten Betätigungseinrichtung mit axial geführten Käfigsegmenten in schematischer Darstellung.
Die 1 und 2 betreffen ein Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung 1 für eine Kupplung 2, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung nicht als erfindungswesentlich gekennzeichnet sind, sind als optional zu verstehen. Daher betrifft die nachfolgende Beschreibung auch weitere Ausführungsbeispiele der Betätigungsvorrichtung 1, die Teilkombinationen der im Folgenden zu erläuternden Merkmale aufweisen. Ebenso betrifft die nachfolgende Beschreibung die Kombination beziehungsweise den Zusammenbau der Betätigungsvorrichtung 1 mit der Kupplung 2, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Die Kupplung 2 ist drehbar um eine Drehachse Z gelagert und weist zumindest eine nicht dargestellte Anpressplatte, zumindest eine nicht dargestellte Gegendruckplatte und zumindest eine in axialer Richtung A der Kupplung 2 zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte angeordnete, nicht dargestellte Kupplungsscheibe auf. Die Gegendruckplatte ist mit einem Gehäusebauteil der Kupplung 2, insbesondere einem Kupplungsdeckel, fest verbunden, insbesondere verschraubt. Die Anpressplatte ist im Kupplungsgehäuse, insbesondere innerhalb des Kupplungsdeckels, drehfest gelagert und in axialer Richtung A begrenzt verlagerbar. Insbesondere ist die Anpressplatte mittels mehrerer nicht dargestellter Blattfedern drehfest im Kupplungsgehäuse befestigt und von der Gegendruckplatte weg vorgespannt.
Darüber hinaus weist die Kupplung 2 ein Hebelelement 3 auf, das für eine normal-eingerückte Kupplung 2 als Tellerfeder und für eine normal-aus-gerückte Kupplung 2 als Hebelfeder ausgebildet sein kann. Das Hebelelement 3 ist gehäuseseitig abgestützt und durch die Betätigungsvorrichtung 1 betätigbar. Die gehäuseseitige Abstützung kann beispielsweise durch eine am Kupplungsdeckel befestigte, nicht dargestellte Lagereinheit erfolgen, durch die das Hebelelement 3 verkippbar aufgehängt ist. Hierzu weist die Lagereinheit beispielsweise zwei in axialer Richtung A beabstandete Drahtringe auf, zwischen denen das Hebelelement 3 sich in radialer Richtung R der Kupplung 2 erstreckt. Über zungenartige Hebelspitzen, die in radialer Richtung R auf der Innenseite des vorzugsweise im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Hebelelements 3 angeordnet sind, ist das Hebelelement 3 durch die Betätigungsvorrichtung 1 betätigbar.
Bei einer normal-eingerückten Kupplung 2 überwiegt die wirksame Kraft des als Tellerfeder ausgebildeten Hebelelements 3 die Gegenkraft der Blattfedern, während bei einer normal-ausgerückten Kupplung 2 die Gegenkraft der Blattfedern die wirksame Kraft des als Hebelfeder ausgebildeten Hebelelements 3 überwiegt. Dementsprechend führt eine Betätigung der Tellerfeder der normal-eingerückten Kupplung 2 durch die Betätigungsvorrichtung 1 zum Ausrücken der Kupplung 2 durch Verkippen beziehungsweise Umschnappen der Tellerfeder, das heißt zum Abhub der Anpressplatte und zur Entfernung der Anpressplatte von der Gegendruckplatte, während eine Betätigung der Hebelfeder bei einer normal-ausgerückten Kupplung 2 durch die Betätigungsvorrichtung 1 zum Einrücken der Kupplung 2 durch Verkippen der Hebelfeder führt.
Bei eingerückter Kupplung 2 wird ein Drehmoment von der Eingangsseite der Kupplung 2, beispielsweise von einem Zweimassenschwungrad oder einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, über das Kupplungsgehäuse und sowohl die Gegendruckplatte als auch die Anpressplatte, die beide mit dem Kupplungsgehäuse, insbesondere mit dem Kupplungsdeckel, drehfest verbunden sind, reibschlüssig auf die Kupplungsscheibe übertragen. Von der Kupplungsscheibe, die reibschlüssig zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte geklemmt ist, wird das Drehmoment zur Ausgangsseite der Kupplung 2 übertragen, beispielsweise zu einer Eingangswelle eines Getriebes.
Da aufgrund des Reibschlusses sowohl die Reibbeläge der Kupplungsscheibe, als auch in geringerem Maße die Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte einem Verschleiß unterworfen sind, ist in vorteilhafter Weise eine nicht dargestellte, kraftbasierte oder wegbasierte Verschleißnachstelleinrichtung vorgesehen.
Die Betätigungsvorrichtung 1, die auf das Hebelelement 3 der Kupplung 2 wirkt, weist eine Statoreinrichtung 4 und eine bezüglich der Statoreinrichtung 4 verdrehbare Rotoreinrichtung 6 auf. Beispielsweise kann die Statoreinrichtung 4 drehfest mit einem Trägerabschnitt, insbesondere mit einem Gehäuseträger, ausgebildet sein. Vorzugsweise bilden die Statoreinrichtung 4 und die Rotoreinrichtung 6 einen Elektromotor, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen Drehstrommotor. Hierzu ist die Statoreinrichtung 4 mit einer Stromzufuhr 5 versehen, um in nicht dargestellten, statorseitigen Spulen ein wechselndes elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Die Rotoreinrichtung 6 weist zur magnetischen Wechselwirkung mit den statorseitigen Elektromagneten Magnete 7, genauer gesagt Permanentmagnete, auf. Vorzugsweise ist der Elektromotor als sogenannter Außenläufer ausgebildet, das heißt die Statoreinrichtung 4 ist in radialer Richtung R der Betätigungsvorrichtung 1 beziehungsweise der Kupplung 2 innerhalb der Rotoreinrichtung 6 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, den Elektromotor als Innenläufer auszubilden, das heißt, die Statoreinrichtung 4 in radialer Richtung R außerhalb der Rotoreinrichtung 6 anzuordnen.
Die in 1 dargestellte Rotoreinrichtung 6 weist ein Joch 8 auf, das auf Seiten der Kupplung 2, das heißt mit Bezug auf 1 auf der rechten Seite, in radialer Richtung R durch ein Stützlager 9 abgestützt ist. Somit ist im dargestellten Ausführungsbeispiel das Stützlager 9 in axialer Richtung A der Betätigungsvorrichtung 1 beziehungsweise der Kupplung 2 auf der entgegengesetzten Seite der Stromzufuhr 5 für die Statoreinrichtung 4 angeordnet. Das Stützlager 9 kann mittelbar oder unmittelbar mit der Statoreinrichtung 4 verbunden sein. Das Stützlager 9 ist vorzugsweise als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, vorzugs-weise wie dargestellt als Doppelkugellager, ausgebildet. Jedoch ist auch ein Nadellager oder ein Gleitlager möglich.
Zusätzlich zur Statoreinrichtung 4 und zur Rotoreinrichtung 6 weist die Betätigungsvorrichtung 1 eine bezüglich der Rotoreinrichtung 6 in axialer Richtung A begrenzt verlagerbare Schlitteneinrichtung 10 auf. Die Schlitteneinrichtung 10 ist in radialer Richtung R außerhalb der Rotoreinrichtung 6 angeordnet. Die Schlitteneinrichtung 10 weist eine Außenhülse 11 auf, die auf Seiten der Stromzufuhr 5 für die Statoreinrichtung 4, das heißt mit Bezug auf 1 auf der linken Seite, durch einen Deckel 12 abgeschlossen ist. In axialer Richtung A zwischen der Außenhülse 11 und dem Deckel 12 ist eine Ausgleichsscheibe 13 angeordnet, um die axiale Länge des durch die Außenhülse 11 und den Deckel 12 begrenzten Bauraums für eine Formfeder 23 eines Wälzkörpergewindetriebs 20, auf den nachfolgend noch eingegangen wird, zu definieren und einzustellen. Mittels mehrerer in Umfangsrichtung U der Betätigungsvorrichtung 1 beziehungsweise der Kupplung 2 angeordneter Schrauben 14 ist der Deckel 12 durch die Ausgleichsscheibe 13 hindurch mit der Außenhülse 11 verschraubt.
In axialer Richtung A auf beiden Seiten der Schlitteneinrichtung 10 ist jeweils eine Dichtung 15, 16 vorgesehen, die den Raum, in dem die Formfeder 23 des Wälzkörpergewindetriebs 20 angeordnet ist, nach außen hin abdichtet. Die erste und zweite Dichtungen 15, 16 sind beispielsweise als Lippendichtungen aus einem Elastomer oder einem gummi- beziehungsweise kautschukhaltigen Material ausgebildet. In radialer Richtung R innerhalb ist die erste Dichtung 15 in gleitbeweglicher Anlage an einer ersten Innenhülse 17, während die zweite Dichtung 16 in gleitbeweglicher Anlage an einer zweiten Innenhülse 18 aufgenommen ist. Beide Innenhülsen 17, 18 sind mittelbar oder unmittelbar, vorzugsweise drehfest, mit der Statoreinrichtung 4 beziehungsweise dem Trägerabschnitt, insbesondere dem Gehäuseträger, verbunden. Durch die Innenhülsen 17, 18, die Dichtungen 15, 16, den Deckel 12 und die Außenhülse 11 wird ein Fettraum 27 abgegrenzt, in dem die Formfeder 23 des Wälzkörpergewindetriebs 20 angeordnet ist.
In radialer Richtung R außerhalb der Außenhülse 11 ist ein Betätigungslager 19 vorgesehen. Das Betätigungslager 19 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schrägkugellager ausgebildet, kann beispielsweise jedoch auch als Kegelrollenlager, Nadellager oder Gleitlager ausgebildet sein. Über das Betätigungslager 19 und/oder die Außenhülse 11 wirkt die Schlitteneinrichtung 10 mittelbar oder unmittelbar auf die in radialer Richtung R innenliegenden, zungenartigen Hebelspitzen des Hebelelements 3, um die Kupplung 2 auszurücken beziehungsweise einzurücken.
Der Wälzkörpergewindetrieb 20 ist vorzugsweise in radialer Richtung R zwischen der Rotoreinrichtung 6 und der Schlitteneinrichtung 10 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Formfeder 23 des Wälzkörpergewindetriebs 20 zwölf Windungen, wobei prinzipiell jede Windungszahl größer/gleich 3 möglich ist.
Zusätzlich zur Formfeder 23 weist der Wälzkörpergewindetrieb 20 einen Wälzkörperumlauf 21 auf, in dem, vorzugsweise über den gesamten Umfang verteilt, Wälzkörper 22 in einer Reihe, oder gegebenenfalls auch in mehreren, in axialer Richtung A voneinander beabstandeten Reihen, angeordnet sind. Der Wälzkörperumlauf 21 ist insbesondere rinnenförmig ausgebildet, und kann einerseits als separates Bauteil mit der Rotoreinrichtung 6, insbesondere dem Joch 8, verbunden sein, kann aber auch einteilig mit der Rotoreinrichtung 6 beziehungsweise dem Joch 8 ausgebildet sein, wie dies in 1 dargestellt ist. Insbesondere weist der Wälzkörperumlauf 21 eine Wälzkörperrinne 28 auf, die im Außenumfang der Rotoreinrichtung 6 beziehungsweise des Jochs 8 ausgebildet ist, wenn der Antrieb der Betätigungsvorrichtung 1 mittels eines Außenläufers erfolgt. Wenn der Antrieb der Betätigungsvorrichtung 1 mittels eines Innenläufers erfolgt, ist es umgekehrt von Vorteil, wenn die Wälzkörperrinne 28 des Wälzkörperumlaufs 23 im Innenumfang der Rotoreinrichtung 6 beziehungsweise des Jochs 8 angeordnet ist.
Die Wälzkörper 22 laufen im Fettraum 27, der durch die Dichtungen 15, 16 in axialer Richtung A abgedichtet ist, und sind vorzugsweise als Kugeln ausgebildet. Jedoch ist es auch möglich, dass die Wälzkörper 22 als Nadeln ausgebildet sind beziehungsweise eine Tonnen- oder Fassform aufweisen. Der Außenkontur des Wälzkörpers 22 entsprechend weist die Formfeder 23 eine Anlagekontur 25 auf, an der Oberflächenbereiche der Wälzkörper 22 anliegen. Dabei entspricht besagte Anlagekontur 25 im Wesentlichen dem entsprechenden Oberflächenbereich des beziehungsweise der Wälzkörper 22. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Windungen der Formfeder 23 zwei in axialer Richtung A voneinander beabstandete Anlagekonturen 25 auf, die durch einen dazwischen liegenden Kamm 26 voneinander getrennt sind.
Die Formfeder 23 ist als innenkonturierte Formfeder 23 ausgebildet, da die Wälzkörper 22 in radialer Richtung R innerhalb der Formfeder 23 laufen. Umgekehrt ist es jedoch auch möglich, dass die Formfeder 23 bei Verwendung eines Innenläufers als außenkonturierte Formfeder 23 ausgebildet ist.
Der Wälzkörperumlauf 21, genauer gesagt die umlaufende Wälzkörperrinne 28, weist einen derart ausgebildeten Spurwechselbereich 29 auf, dass die Wälzkörper 22 in Umfangsrichtung U vor dem Spurwechselbereich 29 in einem Tragbereich 30 der Wälzkörperrinne 28 und in axialer Richtung A zwischen einer ersten und einer zweiten Windung 24a, 24b der Formfeder 23 laufen, und die Wälzkörper 22 in Umfangsrichtung U nach dem Spurwechselbereich 29 im Tragbereich 30 der Wälzkörperrinne 28 und in axialer Richtung A zwischen der zweiten und einer dritten Windung 24b, 24c der Formfeder 23 laufen. Zwischen der ersten und zweiten Windung 24a, 24b der Formfeder 23 ist somit eine erste Spur für die Wälzkörper 22 in Umfangsrichtung U definiert, während zwischen der zweiten und dritten Windung 24b, 24c der Formfeder 23 eine zweite Spur für die Wälzkörper 22 in Umfangsrichtung U definiert ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die erste Windung 24a, die zweite Windung 24b und die dritte Windung 24c drei aufeinanderfolgende Windungen der Formfeder 23 darstellen, die in axialer Richtung A an beliebiger Stelle der Formfeder 23 ausgebildet sein können.
Wie der 2 entnehmbar überkreuzt sich – in seitlicher Betrachtung der Betätigungsvorrichtung 1 – die zweite Windung 24b mit dem Spurwechselbereich 29. Dabei ist von Vorteil, wenn die zweite Windung 24b den Spurwechselbereich 29 ausschließlich im Bereich der größten, in radialer Richtung R zu bestimmenden Tiefe der Wälzkörperrinne 28 kreuzt. Der Spurwechselbereich 29 weist in radialer Richtung R eine größere Tiefe als der Tragbereich 30 auf. Der Tragbereich 30 geht über einen Einlaufabschnitt in den Spurwechselbereich 29 über, und der Spurwechselbereich 29 geht über einen Auslaufabschnitt in den Tragbereich 30 über. Die Tiefe der Wälzkörperrinne 28 in radialer Richtung R vergrößert sich im Einlaufabschnitt vom Tragbereich 30 zum Spurwechselbereich 29 kontinuierlich. Die Tiefe der Wälzkörperrinne 28 in radialer Richtung R verringert sich im Auslaufabschnitt vom Spurwechselbereich 29 zum Tragbereich 30 kontinuierlich.
Die Betätigungsvorrichtung 1 weist zur gleichmäßigen Verteilung der Wälzkörper 22 über den Umfang den Käfig 31 auf, in dem die Wälzkörper 22 in Umfangsrichtung beabstandet und radial gegeneinander elastisch verlagerbar aufgenommen sind, um einen radialen Ausgleich der sich über den Umfang radial insbesondere an dem Spurwechselbereich 29 ändernden Wälzkörperrinne 28 auszugleichen. Hierzu sind unterschiedliche Ausführungen des Käfigs 31 mit Käfigsegmenten 33 vorteilhaft, die in den nachfolgenden 3 bis 10 in nicht abschließender Ausführung beschrieben werden. In der schematischen Darstellung der 3 bis 5 sind insbesondere die Abstände der Wälzkörper zueinander nicht maßstabsgetreu auszulegen und können der Übersicht halber gestreckt sein. In einer technischen Umsetzung können aus Gründen eines größeren Füllungsgrads der Wälzkörperrinne 28 und damit einer verringerten Flächenpressung und einem verbesserten Tragverhalten die Abstände der Wälzkörper 22 in Umfangsrichtung geringer vorgesehen sein.
Die 3 zeigt eine Teilabwicklung einer Ausführungsform eines dem Käfig 31 der 1 und 2 ähnlichen Käfigs 31a in schematischer Darstellung. Der Käfig 31a ist als Ringteil 32a mit Käfigsegmenten 33a ausgebildet, in denen die Wälzkörper 22 an ihrem Außenumfang aufgenommen und in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind. In Umfangsrichtung zwischen den Käfigsegmenten 33a sind jeweils Abstandsbereiche 34a angeordnet, die den hier äquidistanten Abstand zwischen den Wälzkörpern 22 festlegen. Die Abstandsbereiche 34a sind gegenüber den Käfigsegmenten 33a verjüngt ausgebildet, so dass die elastischen Eigenschaften dieser verbessert und deren Steifigkeit verringert werden.
Die 4 zeigt unter Bezug auf die Betätigungsvorrichtung 1 der 1 den beispielsweise auch in dieser vorsehbaren Käfig 31b. Der Käfig 31b ist aus vereinzelten Käfigsegmenten 33b gebildet, die dem Umfang der Wälzkörperrinne 28 folgen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nehmen die Käfigsegmente 33b jeweils zwei Wälzkörper 22 in Umfangsrichtung beabstandet auf und sind als Gleichteile ausgebildet. Die Käfigsegmente 33b weisen Endbereiche 35b auf, die gerundete Konturen 36b ausbilden, so dass die Käfigsegmente 33b aufeinander beispielsweise bei radialer Verlagerung im, vor und nach dem Spurwechselbereich 29 aufeinander abwälzen. Durch diese nach jedem Käfigsegment 33b vorgesehene Möglichkeit, die Wälzkörper 22 einem radialen Verlauf der Wälzkörperrinne 28 insbesondere vor, im und nach dem Spurwechselbereich anzupassen, können die Käfigsegmente 33b selbst vergleichsweise steif und damit verschleißbeständig ausgebildet werden. Desweiteren können durch die damit erweiterte Steifigkeit der Käfigsegmente verringerte Abstände der Wälzkörper und erhöhte Füllungsgrade dieser in der Wälzkörperrinne 28 erzielt werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Endbereiche 35b derart in Umfangsrichtung erweitert, dass der Abstand zwischen den in den Käfigsegmenten 33b aufgenommenen, als Gleichteile ausgebildeten Wälzkörpern 22a, 22b beziehungsweise 22c, 22d und den in Umfangsrichtung benachbarten Wälzkörpern 22b, 22c beziehungsweise 22a, 22d zwischen zwei benachbarten Käfigsegmenten 33b bei gestreckter Anordnung der Käfigsegmente 33b derselbe ist. Es versteht sich, dass während eines Abknickens der Käfigsegmente 33b beim Untertauchen des Federbands der Formfeder 23 im Spurwechselbereich 29 sich diese Abstände kurzzeitig ändern.
Die 5 zeigt eine Teilabwicklung eines gegenüber dem Käfig 31b der 4 mit gegenüber den Käfigsegmenten 33b abgeänderten Käfigsegmenten 33c ausgebildeten Käfigs 31c in schematischer Darstellung. Der Käfig 31c lässt sich in vorteilhafter Weise ebenso in der Betätigungseinrichtung 1 der 1 und 2 und ähnlichen Betätigungseinrichtungen einsetzen wie die Käfige 31, 31a, 31b der vorhergehenden Figuren. Im Unterschied zu den Käfigsegmenten 33b weisen die Käfigsegmente 33c Endbereiche 35c auf, deren Konturen 36c komplementär zu den Außenumfängen der Wälzkörper 22 ausgebildet sind. Hierbei bilden die Konturen 36c der in Umfangsrichtung benachbarten Käfigsegmente 33c gemeinsam eine Führung für die jeweils zwischen den Käfigsegmenten 33c angeordneten Wälzkörper 22e. In der – hier dargestellten – gestreckten Anordnung der Käfigsegmente 33c sind bevorzugt alle in Umfangsrichtung benachbarten Wälzkörper 22a, 22b, 22c, 22d, 22e mit denselben Abständen zueinander versehen.
Die 6 bis 9 zeigen die Betätigungseinrichtung 1 im Detail an verschiedenen Umfängen der Wälzkörperrinne 28 im Schnitt. Hierbei sind die Käfige 31, 31b, 31c der 1, 2, 4 und 5 in der gezeigten Art anordenbar. Der Einfachheit halber werden diese Käfige und deren Käfigsegmente in den 6 bis 9 als Käfig 31 mit den Käfigsegmenten 33 und den Wälzkörpern 22 beschrieben.
Die 6 zeigt die in die Rotoreinrichtung 6 beziehungsweise in das Joch 8 integrierte Wälzkörperrinne 28 an einem Umfang abseits von dem Spurwechselbereich 29, beispielsweise an einem diametral gegenüberliegenden Umfang. An diesem Umfang sind die Käfigsegmente 33 radial zur Drehachse Z der Rotoreinrichtung 6 geführt. Hierzu weist die Wälzkörperrinne 28 die radial nach innen ausgenommene Nut 37 auf. In dieser Nut 37 ist eine erste Seite 38 der Käfigsegmente 33 geführt, während die bezüglich der Wälzkörper 22 gegenüberliegende Seite 39 in den von den Wälzkörpern 22 beabstandeten Raum zwischen den beiden Windungen 24a, 24b radial eingreift.
Die 7 zeigt die Betätigungseinrichtung 1 im Detail an einem Umfang vor beziehungsweise bei Erreichen des Spurwechselbereichs 29. Die Wälzkörperrinne 28 verlagert sich nach radial innen und die Nut 37 wandert nach radial außen, so dass die in dieser geführten Käfigsegmente 33 schräg gestellt werden. Hierdurch verbleibt die Seite 39 der Käfigsegmente 33 zwischen den Windungen 24a, 24b, wobei die Windung 24a beginnt, sich axial über die in der Wälzkörperrinne 28 untergetauchten Wälzkörper 22 zu bewegen.
Die 8 zeigt die Betätigungseinrichtung 1 mit den am weitesten in die Wälzkörperrinne 28 eingesenkten Wälzkörpern 22. Hierbei überkreuzt die Windung 24b die Wälzkörper 22 axial. Die Käfigsegmente 33 scheren aus der Nut 37 der 7 aus und beide Seiten 38, 39 dieser liegen an dem Umfang 40 des Jochs 8 an und werden durch diesen geführt.
Die 9 zeigt die Betätigungseinrichtung 1 im Detail nach Verlassen des Spurwechselbereichs 29. Die Wälzkörperrinne 28 beginnt die Wälzkörper 22 wieder anzuheben und die Seite 39 schert in die auf der anderen Seite der Wälzkörperrinne 28 fortgeführte Nut 37 ein, so dass die Käfigsegmente 33 nun von der Seite 39 in der Nut 37 geführt werden. Wie aus der Zusammenschau der 6 bis 9 ersichtlich, ist die Nut 37 in offener Spiralform ausgebildet, die über einen Umlauf der Käfigsegmente 33 eine Verdrehung dieser um 180° bedingt. Die hier dargestellte, nun radial außen befindliche Seite 38 des Käfigsegments 33 greift anschließend zwischen den von den Windungen 24b, 24c gebildeten Raum ein. Hierbei ist zu beachten, dass die Bezeichnung der Seiten 38, 39 über jeden Umlauf wechseln.
Die 10 zeigt eine gegenüber der Betätigungsvorrichtung 1 der 1 und 2 abgeänderte Betätigungseinrichtung 1a in schematischer Teilschnittdarstellung. Im Unterschied zu der Betätigungsvorrichtung 1 ist der Käfig 31a, 31b, 31c der vorhergehenden 3 bis 5, der nachfolgend zur Vereinfachung der Beschreibung als Käfig 31a bezeichnet wird, in veränderter Weise an der Rotoreinrichtung 6 beziehungsweise dem Joch 8 aufgenommen. Die Ausrichtung der Seiten 38a, 39a der Käfigsegmente 33a erfolgt gegenüber der Drehachse Z der Rotoreinrichtung 6 axial. Die Führung der Seiten 38a, 39a erfolgt auf dem Umfang 40a des Jochs 8. Vor, im und nach dem Spurwechselbereich 29 senkt sich dabei der Umfang 40a mit der Wälzkörperrinne 28 ab und nimmt wieder zu. Durch die ausbleibende Verdrehung der Käfigsegmente 33a über den Umfang der Wälzkörperrinne 28 ist diese Anordnung auch für Käfige 31a mit geschlossenen Ringteilen 32a der 3 möglich. Der Käfig 31a wird bei geschlossenen Ringteilen 32a von selbst auf dem Umfang 40a gehalten. Bei vereinzelten Käfigsegmenten entsprechend den Käfigsegmenten 33b, 33c der 4 bis 9 werden diese gegebenenfalls mit Radialspiel von den Windungen der Formfeder 23, beispielsweise hier von deren Windungen 24a, 24b auf dem Umfang 40a gehalten. Im Spurwechselbereich können sich die Wälzkörper 22 gegenüber den Käfigsegmenten 33b, 34b leicht radial verlagern, spuren jedoch nach Überschreiten des Spurwechselbereichs wieder in diese ein. Alternativ können insbesondere im Spurwechselbereich in dem Joch 8 Führungsrillen für die Käfigsegmente und/oder an den Käfigsegmenten Führungsnasen zur gegenseitigen Führung dieser vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungsvorrichtung
1a: Betätigungsvorrichtung
2: Kupplung
3: Hebelelement
4: Statoreinrichtung
5: Stromzufuhr
6: Rotoreinrichtung
7: Magnet
8: Joch
9: Stützlager
10: Schlitteneinrichtung
11: Außenhülse
12: Deckel
13: Ausgleichsscheibe
14: Schraube
15: erste Dichtung
16: zweite Dichtung
17: erste Innenhülse
18: zweite Innenhülse
19: Ausrücklager
20: Wälzkörpergewindetrieb
21: Wälzkörperumlauf
22: Wälzkörper
22a: Wälzkörper
22b: Wälzkörper
22c: Wälzkörper
22d: Wälzkörper
22e: Wälzkörper
23: Formfeder
24a: erste Windung
24b: zweite Windung
24c: dritte Windung
25: Anlagekontur
26: Kamm
27: Fettraum
28: Wälzkörperrinne
29: Spurwechselbereich
30: Tragbereich
31: Käfig
31a: Käfig
31b: Käfig
31c: Käfig
32a: Ringteil
33: Käfigsegment
33a: Käfigsegment
33b: Käfigsegment
33c: Käfigsegment
34a: Abstandsbereich
35b: Endbereich
35c: Endbereich
36b: Kontur
36c: Kontur
37: Nut
38: Seite
38a: Seite
39: Seite
39a: Seite
40: Umfang
40a: Umfang
A: axiale Richtung
R: radiale Richtung
U: Umfangsrichtung
Z: Drehachse

Claims

Betätigungsvorrichtung (1, 1a) für eine Kupplung (2) mit einer Statoreinrichtung (4), einer bezüglich der Statoreinrichtung (4) verdrehbaren Rotoreinrichtung (6) und einer bezüglich der Rotoreinrichtung (6) in axialer Richtung (A) begrenzt verlagerbaren Schlitteneinrichtung (10), wobei zwischen der Rotoreinrichtung (6) und der Schlitteneinrichtung (10) ein Wälzkörpergewindetrieb (20) mit zumindest drei Windungen (24a, 24b, 24c) und einem Wälzkörperumlauf (21) mit in einer Wälzkörperrinne (28) laufenden Wälzkörpern (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) vorgesehen ist, wobei die Wälzkörperrinne (28) einen derart ausgebildeten Spurwechselbereich (29) aufweist, dass Wälzkörper (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) in Umfangsrichtung (U) vor dem Spurwechselbereich (29) zwischen einer ersten und einer zweiten Windung (24a, 24b) laufen, und Wälzkörper (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) in Umfangsrichtung (U) nach dem Spurwechselbereich (29) zwischen der zweiten und einer dritten Windung (24b, 24c) laufen, wobei die Wälzkörper mittels eines entsprechend ausgestalteten Wälzkörperrinnenbereichs im Spurwechselbereich (29) unter einem Federband einer Spiralfeder, Formfeder (23) mit an die Wälzkörperkontur angepassten Kontaktbereichen oder dergleichen bei Verdrehung der Rotoreinrichtung (6) durchtauchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) mittels eines eine Radialbewegung der Wälzkörper (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) zulassenden Käfigs (31, 31a, 31b, 31c) in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind.
Betätigungsvorrichtung (1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (31a) aus einem geschlossenen Ringteil (32a) mit über den Umfang angeordneten, jeweils einen Außenumfang eines Wälzkörpers (22) umschließenden Käfigsegmenten (33a) und zwischen den Käfigsegmenten (33a) angeordneten elastischen Abstandsbereichen (34a) gebildet ist.
Betätigungseinrichtung (1a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsbereiche (34a) gegenüber den Käfigsegmenten (33a) verjüngt ausgebildet sind.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (31, 31b, 31c) aus über den Umfang verteilt angeordneten, zumindest zwei Wälzkörper (22, 22a, 22b, 22c, 22e) in Umfangsrichtung beabstandet aufnehmenden Käfigsegmenten (33b, 33c) gebildet ist.
Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Endbereiche (35b, 35c) der Käfigsegmente (33b, 33c) in Umfangsrichtung denselben Abstand zwischen benachbart angeordneten Wälzkörpern (22b, 22c; 22a, 22d) zweier aneinander liegender Käfigsegmente (33b, 33c) und innerhalb eines Käfigsegments (33b, 33c) angeordneten Wälzkörpern (22a, 22b; 22c, 22d) einstellen.
Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Endbereiche (35c) der Käfigsegmente (33c) dem Außenumfang der Wälzkörper (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) angepasste Konturen (36c) aufweisen und zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Käfigsegmenten (33c) ein Wälzkörper (22e) angeordnet ist.
Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Endbereiche (35c) der Käfigsegmente (33c) in Umfangsrichtung denselben Abstand zwischen den zwischen zwei Käfigsegmenten (33c) angeordneten Wälzkörpern (22e) benachbarten Wälzkörpern (22a, 22b, 22c, 22d) der Käfigsegmente (33c) und zwischen innerhalb eines Käfigsegments (33c) angeordneten Wälzkörpern (22a, 22b, 22c, 22d) ausbilden.
Betätigungseinrichtung (1, 1a) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigsegmente (33, 33a, 33b, 33c) an der Rotoreinrichtung (6) geführt sind.
Betätigungseinrichtung (1a) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigsegmente (33a, 33b, 33c) bezogen auf eine Drehachse (Z) der Rotoreinrichtung (6) axial ausgerichtet sind.
Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigsemente (33, 33b, 33c) bezogen auf eine Drehachse (Z) der Rotoreinrichtung (6) radial geführt sind und im Spurwechselbereich (29) zwischen zwei Windungen (24a, 24b, 24c) eingedreht sind.