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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nachstellmechanismus gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1, eine mit einem solchen Nachstellmechanismus ausgestattete Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 8 sowie eine zu deren Betätigung mit einer entsprechenden Betätigungsvorrichtung ausgestattete Lamellenkupplung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 19.
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Eine Reibungskupplung ist ein unter Last schaltbares Maschinenelement zur Drehmomentübertragung zwischen einer angetriebenen und einer anzutreibenden Welle.
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Eine erste typische Ausgestaltung einer Reibungskupplung ist eine Einscheiben-Reibungskupplung, kurz Einscheibenkupplung. Diese umfasst eine auch als Kupplungsscheibe bezeichnete erste Reibscheibe, welche unverdrehbar mit einer der beiden Wellen, beispielsweise mit der angetriebenen Welle verbunden ist, sowie eine zweite Reibscheibe, die unverdrehbar mit der verbleibenden Welle, beispielsweise mit der anzutreibenden Welle verbunden ist. Die die Kupplungsscheibe bildende erste Reibscheibe ist gegen die zweite Reibscheibe entlang der gemeinsamen Längsachse der beiden Wellen verschiebbar angeordnet.
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Werden die Reibscheiben der angetriebenen Welle und der anzutreibenden Welle axial zusammengepresst, so kommt es zum Kraftschluss und dadurch zur Drehmomentsübertragung und bei einer Rotation der angetriebenen Welle zu einer Übertragung mechanischer Leistung.
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Eine zweite typische Ausgestaltung einer Reibungskupplung ist eine kurz als Lamellenkupplung bezeichnete Reiblamellenkupplung.
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Ihr charakteristisches Merkmal im Vergleich mit anderen Reibungskupplungen, wie etwa der zuvor beschriebenen Einscheiben-Kupplung ist die Anordnung mehrerer, dort auch als Reibbeläge bezeichneter Reibscheiben in Reihe. Dabei ist eine erste Reibscheibe entlang der Reihe gesehen mit der angetriebenen Welle, eine zweite Reibscheibe mit der anzutreibenden Welle, eine dritte Reibscheibe wieder mit der angetriebenen Welle und so weiter immer im Wechsel unverdrehbar verbunden. Eine mit der angetriebenen Welle unverdrehbar verbundene Reibscheibe und eine mit der anzutreibenden Welle unverdrehbar verbundene Reibscheibe bilden ein Reibpaar. Werden die Reibscheiben der angetriebenen Welle und der anzutreibenden Welle mit einer vorgegebenen Anpresskraft axial zusammengepresst, wirkt die gleiche Anpresskraft auf alle Reibpaare. Durch die größere Kontaktfläche zwischen den mit der angetriebenen Welle unverdrehbar verbundenen Reibscheiben und den mit der anzutreibenden Welle unverdrehbar verbundenen Reibscheiben können bei der Lamellenkupplung im Vergleich beispielsweise zu einer Einscheibenkupplung bei gleicher Anpresskraft höhere Drehmomente übertragen werden.
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Meist werden Reibungskupplungen, wie beispielsweise eine Lamellenkupplung, elektro-hydraulisch, beispielsweise vermittels einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe und einem Hydraulikkolben, oder elektro-mechanisch, beispielsweise vermittels eines Elektromotors via eines Stirnradgetriebes und/oder eines Schneckentriebs und/oder eines Kugelrampenmechanismus und/oder eines Kniehebelmechanismus und/oder einer Kombination hiervon betätigt.
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Anhand der voranstehenden, nicht abschließenden Auflistung ist ersichtlich, dass eine Vielzahl verschiedener Ausgestaltungsmöglichkeiten gibt, wie eine Reibungskupplung betätigt werden kann.
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Im Folgenden wird deshalb der Einfachheit halber nicht mehr zwischen den verschiedenen denkbaren Ausgestaltungsmöglichkeiten unterschieden und statt dessen einheitlich der Begriff Betätigungsmechanismus stellvertretend für alle Ausgestaltungen von Einrichtungen zur Betätigung einer Reibungskupplung verwendet, es sei denn, es ist explizit etwas anderes erwähnt.
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Zusätzlich zu einem Betätigungsmechanismus bedarf es zur Betätigung einer Reibungskupplung eines Verschiebeelements und eines Abstützelements, bezüglich welchem das Verschiebeelement vermittels des Betätigungsmechanismus in einer Verschieberichtung verlagerbar geführt ist.
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Betätigungsmechanismus, Verschiebeelement und Abstützelement bilden zusammen eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung.
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Gleich wie deren Betätigungsmechanismen ausgeführt sind, sind der entsprechend der Vielzahl denkbarer Ausgestaltungen von Betätigungsmechanismen möglichen Vielzahl von verschiedenen Ausgestaltungen von Betätigungsvorrichtungen ein Verschiebeelement und ein Abstützelement, bezüglich welchem das Verschiebeelement in einer Verschieberichtung verlagerbar geführt ist, sowie ein zwischen Abstützelement und Verschiebeelement angeordneter Betätigungsmechanismus gemein.
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Ein als ein Kugelrampenmechanismus ausgeführter Betätigungsmechanismus ist durch
DE 11 2010 001 124 T5 bekannt.
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Durch
DE 102 44 030 B3 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung bekannt. Diese umfasst ein Verschiebeelement und ein Abstützelement, bezüglich welchem das Verschiebeelement in einer Verschieberichtung verlagerbar geführt ist. Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen zwischen dem Abstützelement und dem Verschiebeelement angeordneten Kniehebelmechanismus als Betätigungsmechanismus. Der Kniehebelmechanismus umfasst einen ersten Betätigungshebel, der einerseits um eine quer zur Verschieberichtung verlaufende, erste Schwenkachse schwenkbar am Verschiebeelement gelagert ist, und der andererseits sowohl um eine parallel zur ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar am Abstützelement gelagert ist und darüber hinaus am Abstützelement in einer Richtung normal zu den Schwenkachsen und quer zur Verschieberichtung verlagerbar geführt ist. Darüber hinaus kann ein zweiter Betätigungshebel vorgesehen sein, der sowohl schwenkbar mit dem ersten Betätigungshebel etwa in dessen Mitte verbunden ist und schwenkbar am Abstützelement gelagert ist, als auch am Verschiebeelement gleichzeitig um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert und in einer Richtung normal zu den parallelen Schwenkachsen und quer zur Verschieberichtung verlagerbar geführt sein kann. Hieraus ergibt sich eine entweder I-, T- oder X-förmige Ausgestaltung für den oder die schwenkbar angeordneten Betätigungshebel des Kniehebelmechanismus.
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Durch
DE 1 025 218 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung bekannt. Diese umfasst als Betätigungsmechanismus einen Kniehebelmechanismus aus zwei V-förmig angeordneten Betätigungshebeln, von denen der eine um eine quer zu einer Verschieberichtung verlaufende erste Schwenkachse schwenkbar mit einem Abstützelement und der andere um eine parallel zur ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar mit einem in der Verschieberichtung relativ zum Abstützelement verlagerbar geführten Verschiebeelement verbunden ist, und die um eine dritte, parallel zu den beiden anderen Schwenkachsen verlaufende Schwenkachse schwenkbar miteinander verbundenen sind. Eine Federbelastung drängt die dritte Schwenkachse zu einer Auslenkung aus der die erste und die zweite Schwenkachse umfassenden Ebene heraus. An der dritten Schwenkachse ist eine Rolle drehbar gelagert. Diese wälzt an der Innenfläche einer in Verschieberichtung beweglich angeordneten Schaltmuffe ab. Die Innenfläche weist eine konische Partie auf, welche eine Rampe für die Rolle bildet. Dementsprechend wird die dritte Schwenkachse durch eine Verschiebung der Schaltmuffe in Verschieberichtung ausgelenkt und wieder eingerückt und dadurch die Betätigungsvorrichtung bedient. Durch eine Stellmutter kann die Position der Abstützung des einen Betätigungshebels in Verschieberichtung relativ zum Abstützelement eingestellt werden. Dies ermöglicht eine manuelle Nachstellung der Betätigungsvorrichtung bei Verschleiß der Reibungskupplung.
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Durch
GB 141,910 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung bekannt, welche insgesamt drei gleichmäßig um eine parallel zu einer Verschieberichtung eines in der Verschieberichtung relativ zu einem Abstützelement verlagerbar geführten Verschiebeelements verlaufende Längsachse verteilt angeordneten Kniehebelmechanismen als Betätigungsmechanismus umfasst. Jeder der drei Kniehebelmechanismen umfasst zwei V-förmig angeordnete Betätigungshebel, von denen sich der eine um eine quer zu einer Verschieberichtung verlaufende erste Schwenkachse schwenkbar am Abstützelement und der andere um eine parallel zur ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar am in der Verschieberichtung relativ zum Abstützelement verlagerbar geführten Verschiebeelement abstützt, und die miteinander um eine dritte, parallel zu den beiden anderen Schwenkachsen verlaufende Schwenkachse schwenkbar verbundenen sind. Jeder der drei Kniehebelmechanismen umfasst darüber hinaus einen dritten Betätigungshebel, der sich einerseits an der dritten Schwenkachse um diese schwenkbar an der gelenkigen Verbindung des V-förmigen Teils abstützt, und andererseits um eine vierte, ebenfalls parallel zu den Schwenkachsen des besprochenen Kniehebelmechanismus verlaufende Schwenkachse schwenkbar an einer parallel zur Verschieberichtung beweglich geführt angeordneten Überwurfmuffe abstützt. Durch eine Bewegung der Überwurfmuffe in einer ersten Richtung parallel zur Verschieberichtung wird die Reibungskupplung eingerückt, wohingegen durch eine Bewegung der Überwurfmuffe in entgegengesetzter, zweiter Richtung parallel zur Verschieberichtung die Reibungskupplung ausgerückt wird. Eine Federbelastung nötigt die Überwurfmuffe in die erste Richtung. Die Abstützungen der V-förmig angeordnete Betätigungshebel der drei Kniehebelmechanismen am Abstützelement sind vermittels jeweils einer Stellmutter in ihrer Position parallel zur Verschieberichtung manuell einstellbar.
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Durch
GB 393,703 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine als eine Lamellenkupplung ausgeführte Reibungskupplung bekannt. Die Betätigungsvorrichtung weist als Betätigungsmechanismus einen Kniehebelmechanismus auf, der zwei V-förmig angeordnete Betätigungshebel umfasst und zwischen einem Abstützelement und einem in einer Verschieberichtung relativ zum Abstützelement verlagerbar geführten Verschiebeelement angeordnet ist. Die Betätigungshebel sind durch zwei Kettenglieder einer Rollenkette gebildet. An der gelenkigen Verbindungsstelle der beiden Betätigungshebel ist eine Rolle angeordnet, über welche sich die Verbindungsstelle an einer äußeren und einer inneren Führungsfläche abstützt. Die Rolle ist beidseitig in einer zweigeteilten Kulisse geführt. Eine hohlzylinderförmige Hülse mit einer konischen Partie bildet den äußeren Teil der Kulisse. Durch eine Verschiebung der Hülse parallel zur Verschieberichtung wird die konische Partie über die Rolle hinwegbewegt. Wird hierbei die Rolle durch die konische Partie in einer ersten Richtung quer zur Verschieberichtung gedrückt, wird die Reibungskupplung eingerückt. Wird die Hülse zurückgezogen gibt die konische Partie die Rolle wieder frei, wodurch diese sich in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zurückbewegt und die Reibungskupplung wieder ausgerückt wird. Die Position des Abstützelements ist durch ein Gewinde in Verschieberichtung einstellbar.
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Durch
DE 197 29 997 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung bekannt. Diese umfasst einen einseitig eines relativ zu einem Abstützelement in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements quer zur Verschieberichtung schwenkbar gelagerten Hebel, der in seinem mittleren Abschnitt mit dem Verschiebeelement gelenkig verbunden ist und auf dessen freies Ende eine Stelleinrichtung einwirkt als Betätigungsmechanismus. Die Stelleinrichtung weist eine Kompensationseinrichtung zum Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung einer Anpressfeder der Reibungskupplung auf.
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Den zuvor beschriebenen bekannten Betätigungsvorrichtungen gemein ist der Nachteil einer manuellen Nachstellung bei Verschleiß der Reibungskupplung, einhergehend mit hohen Betriebskosten wegen einer zur Nachstellung erforderlichen Außerbetriebnahme bei weiterhin laufenden Kosten.
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Durch
DE 29 04 791 ist ein Nachstellmechanismus zum automatischen Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung eines relativ zu einem Abstützelement in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements einer Reibungskupplung bekannt. Der Nachstellmechanismus umfasst einen Gelenkmechanismus bestehend aus zwei V-förmig gelenkig miteinander verbundenen Betätigungshebeln, von denen sich der eine um eine erste Schwenkachse schwenkbar an dem Verschiebeelement abstützt, und sich der andere um eine parallel zur ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar an einer in Verschieberichtung beweglich angeordneten Manschette abstützt. Die Manschette ist mit einer Messeinrichtung ausgestattet und gegen das Verschiebeelement verschiebbar. Dabei wird der Gelenkmechanismus betätigt, wobei der eine Betätigungshebel um die erste Schwenkachse geschwenkt wird. Dieser ist mit einem konstanten Reibungsbeiwert auf der ersten Schwenkachse gelagert. Mit dem Schwenken des einen Betätigungshebels wird damit die erste Schwenkachse mit einem definiertem Drehmoment beaufschlagt. Mit der ersten Schwenkachse verbunden ist ein Schneckengewinde, welches mit einem Außengewinde einer Mutter kämmt, die wiederum mit ihrem Innengewinde auf einem Außengewinde einer parallel zur Verschieberichtung verlaufenden Welle angeordnet ist. Gegen die Mutter stützt sich das Verschiebeelement ab. Wird die Manschette bis auf einen durch die Messeinrichtung vorgegebenen Abstand gegen das gegen das Verschiebeelement verschoben, wird ein durch den konstanten Reibungsbeiwert vorgegebenes Drehmoment auf das Schneckengewinde übertragen und von diesem wiederum die Mutter entsprechend nachgestellt.
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Der zuvor beschriebene Nachstellmechanismus ist sehr aufwändig in seinem Aufbau und nur bedingt über einen langen Nutzungszeitraum zuverlässig aufgrund notwendiger Eigenschaften wie etwa vorgegebener konstanter Reibungsbeiwerte und reibungsfreier Lagereinrichtungen für den Gelenkmechanismus sowie geeichter Federeinrichtungen für die Messeinrichtung.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen Nachstellmechanismus zum automatischen Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung eines in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements einer Betätigungsvorrichtung, eine hiermit ausgestattete Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung, sowie eine mit einer entsprechenden Betätigungsvorrichtung versehene Lamelenkupplung zu entwickeln, welche geringe Betriebs- und Herstellungskosten aufweisen.
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Die obige Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1, durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 8 und durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 19. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
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Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach einen Nachstellmechanismus zum automatischen Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung eines in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements. Der Nachstellmechanismus umfasst einen Rampenmechanismus mit einem quer zur Verschieberichtung federbelasteten Rampenelement.
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Das Rampenelement kann translatorisch quer zur Verschieberichtung federbelastet sein. Alternativ kann das Rampenelement rotatorisch um eine parallel zur Verschieberichtung verlaufende Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelastet sein.
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Der Rampenmechanismus kann ein Kugelrampenmechanismus, dessen Rampenelement quer zur Verschieberichtung federbelastet ist, sein oder einen solchen umfassen oder von einem solchen umfasst werden.
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Vorzugsweise umfasst der Nachstellmechanismus:
- – ein Abstützelement,
- – ein relativ zu dem Abstützelement verlagerbar geführtes Verschiebeelement,
- – ein relativ zum Abstützelement verlagerbar geführtes Nachstellelement,
- – ein Stangenelement, welches in Verschieberichtung beweglich am oder im Verschiebeelement geführt ist, außerdem in Verschieberichtung am oder im Nachstellelement geführt ist und darüber hinaus in Verschieberichtung am oder im Abstützelement geführt ist, und
- – einen zwischen Abstützelement und Stangenelement wirksames Reibelement, welches einer Bewegung des Stangenelements gegenüber dem Abstützelement in Verschieberichtung eine vorgegebene Kraft entgegensetzt.
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Das Stangenelement weist hierbei einen ersten, dessen Bewegung relativ zum Verschiebeelement in Richtung zum Abstützelement hin begrenzenden Anschlag auf, sowie einen zweiten, dessen Bewegung relativ zum Nachstellelement in Richtung zum Abstützelement hin begrenzenden Anschlag.
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Das Abstützelement und/oder das Verschiebeelement können Teile einer Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung bilden oder umfassen oder von Teilen einer Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung umfasst sein.
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Vorzugsweise ist der Rampenmechanismus zwischen Abstützelement und Nachstellelement und/oder zwischen Verschiebeelement und Nachstellelement angeordnet.
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Das Nachstellelement kann mit dem Rampenelement des Rampenmechanismus zusammenwirken.
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Bei der Betätigung einer Reibungskupplung mittels eines stark nichtlinearen oder über wenig Hub verfügenden Betätigungsmechanismus kann der Verschleiß der Reibungskupplung nicht mehr durch den Betätigungsmechanismus ausgeglichen werden. Es wird ein eigener Nachstellmechanismus benötigt.
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Der Nachstellmechanismus ist wegsensierend. Er erkennt den Verschleiß und stellt wenigstens einen am Nachstellelement angeordneten Aufstandspunkt eines Betätigungsmechanismus entsprechend nach.
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Die Sensierung erfolgt bei betätigter, die Nachstellung bei geöffneter Kupplung.
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Es ist ersichtlich, dass dieser Teil der Erfindung verwirklicht sein kann durch einen Nachstellmechanismus mit einer wegsensierenden Verschleißnachstellung mittels eines kurz auch als Keil bezeichneten Rampenelements.
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Der Nachstellmechanismus ermöglicht die Verwendung von Betätigungsmechanismen mit geringem Hub und/oder mit stark nichtlinearer Kraftkennlinie.
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Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung. Die Betätigungsvorrichtung weist einen Betätigungsmechanismus auf.
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Der Betätigungsmechanismus kann beispielsweise mindestens einen Kniehebelmechanismus aufweisen, umfassend mindestens zwei Betätigungshebel, einem ersten, beispielsweise L-förmigen Betätigungshebel, der um eine quer zu einer Verschieberichtung verlaufende erste Schwenkachse schwenkbar mit einem Abstützelement verbunden ist, und einem zweiten, beispielsweise I-formigen Betätigungshebel, der um eine parallel zur ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar mit einem in der Verschieberichtung relativ zum Abstützelement verlagerbar geführten Verschiebeelement verbunden ist. Der erste und der zweite Betätigungshebel des mindestens einen Kniehebelmechanismus sind um eine dritte, parallel zu den beiden anderen Schwenkachsen verlaufende Schwenkachse schwenkbar miteinander verbundenen.
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Beispielsweise kann die Betätigungsvorrichtung mindestens ein Paar von zwei, oder mindestens eine Gruppe von drei, vier oder mehr mit fluchtenden Schwenkachsen parallel nebeneinander angeordnete Kniehebelmechanismen als Betätigungsmechanismus umfassen, welche beispielsweise via der dritten Schwenkachse oder via mindestens eines ihrer Betätigungsarme miteinander verbunden sein können. Sich hieraus ergebende Vorteile sind eine exakte Führung der zweiten Schwenkachse, um welche die zweiten Betätigungshebel schwenkbar mit dem Verschiebeelement gelenkig verbunden sind.
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Alternativ oder zusätzlich zu einem oder mehreren Kniehebelmechanismen kann der Betätigungsmechanismus der Betätigungsvorrichtung einen Kugelrampenmechanismus umfassen, wie er beispielsweise durch
DE 11 2010 001 124 T5 bekannt ist.
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Zwischen dem Abstützelement, dem Verschiebeelement und dem Betätigungsmechanismus ist ein Nachstellmechanismus zum automatischen Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung eines relativ zu einem Abstützelement in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements angeordnet.
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Der Nachstellmechanismus kann zwischen dem Betätigungsmechanismus und dem Abstützelement oder zwischen dem Betätigungsmechanismus und dem Verschiebeelement angeordnet sein, oder es können beidseits des Betätigungsmechanismus jeweils ein Nachstellmechanismus zwischen dem Betätigungsmechanismus und dem Abstützelement und zwischen dem Betätigungsmechanismus und dem Verschiebeelement angeordnet sein.
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Bei dem Nachstellmechanismus handelt es sich vorzugsweise um einen zuvor beschriebenen Nachstellmechanismus.
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Der Nachstellmechanismus umfasst demnach einen Rampenmechanismus, beispielsweise einen Kugelrampenmechanismus, dessen Rampenelement quer zur Verschieberichtung federbelastet ist. Ein Rampenmechanismus bedient sich der Keilwirkung. Infolge der Keilwirkung einer über einer Horizontalen verlaufenden schiefen Ebene wird bei einer Bewegung der schiefen Ebene in Richtung parallel zur Horizontalen eine kleine angewendete horizontale Verschiebekraft zu einer größeren vertikalen Kraft verstärkt. Andererseits wird eine große Bewegung in Richtung parallel zur Horizontalen in eine kleine Vertikalbewegung umgewandelt.
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Durch die federbelastete Vorspannung wird das Rampenelement in lastfreiem Zustand quer zur Verschieberichtung verschoben und somit der Verschleiß kompensiert.
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Die Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung weist eine verbesserte Nachstellung bei Verschleiß der Reibungskupplung auf und verursacht dadurch geringere Betriebskosten.
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Der Rampenmechanismus kann ein Rampenelement umfassen, welches translatorisch quer zur Verschieberichtung federbelastet ist, oder welches rotatorisch um eine parallel zur Verschieberichtung verlaufende Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelastet ist.
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Eine denkbare Ausgestaltung eines rotatorisch um eine parallel zur Verschieberichtung verlaufende Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelasteten Rampenelements umfasst eine beispielsweise vermittels einer Torsionsfeder federbelasteten, durch Verdrehen gegenüber einem relativ zum Abstützelement ortsfesten, beispielsweise gehäusefesten Gewinde in ihrer Position in Verschieberichtung verlagerbare Schraubenmutter.
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Bei einem Kugelrampenmechanismus sind die Reibwerte im Vergleich zu einem gewöhnlichen, zuvor beschriebenen, translatorischen oder rotatorischen Rampenmechanismus verringert, wodurch ein Kugelrampenmechanismus geringere Stellkräfte benötigt. Grundsätzlich kann auch ein Kugelrampenmechanismus rotatorisch ausgeführt sein. Um eine Rückstellung durch eine durch den Betätigungsmechanismus aufgebrachte Axialkraft zu verhindern kann die Kugelrampe selbsthemmend ausgeführt sein, beispielsweise vermittels Riefen und/oder Stufen und/oder einer entsprechend stark ausgeführten Federbelastung.
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Wichtig ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, dass der Ausdruck Federbelastung keinesfalls als eine Einschränkung dahingehend zu verstehen ist, dass eine Feder zur Herstellung einer Vorspannung vorgesehen sein muss. Ebenso können auch andere Maßnahmen, wie etwa die Verwendung eines kompressiblen Mediums, wie etwa eines unter Druck stehenden, in einem Kolben eingeschlossenen Gases vorgesehen sein, um eine Federbelastung und/oder Vorspannung zu erzeugen.
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Darüber hinaus kann der Nachstellmechanismus eine zusätzliche, manuell zu betätigende Verschleißkompensation umfassen, wie beispielsweise durch den einleitend erwähnten Stand der Technik bekannt, umfassend eine durch Verdrehen gegenüber einem relativ zum Abstützelement ortsfesten, beispielsweise gehäusefesten Gewinde in ihrer Position in Verschieberichtung verlagerbare Schraubenmutter, wodurch sich der Verschleiß zusätzlich kompensieren lässt. Beispielsweise kann hierdurch bei Erreichen eines Endwerts für den Rampenmechanismus des Nachstellmechanismus erneut ein Bereich eingestellt werden, innerhalb welchen Bereichs der Rampenmechanismus des Nachstellmechanismus erneut automatisch seine Arbeit eines automatischen Ausgleichs einer verschleißbedingten Lageänderung eines relativ zu einem Abstützelement in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements verrichtet.
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Die Betätigungsvorrichtung kann zusätzlich zum beispielsweise als Kniehebelmechanismus ausgeführten Betätigungsmechanismus ein oder mehrere zusätzliche Übersetzungselemente, wie beispielsweise einen Schneckentrieb oder eine kurz auch als Rampe bezeichnete Vorrichtung, welche sich der Keilwirkung bedient, wie etwa einen Kugelrampenmechanismus, umfassen.
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Ein oder mehrere solche zusätzliche Übersetzungselemente können in Serie zum beispielsweise als Kniehebelmechanismus ausgeführten Betätigungsmechanismus angeordnet sein, wodurch der Kraftverlauf des beispielsweise als Kniehebelmechanismus ausgeführten Betätigungsmechanismus verstärkt werden kann. Beispielsweise können ein oder mehrere solche zusätzliche Übersetzungselemente dazu vorgesehen sein, den beispielsweise als Kniehebelmechanismus ausgeführten Betätigungsmechanismus zu betätigen, oder es kann der beispielsweise als Kniehebelmechanismus ausgeführte Betätigungsmechanismus dafür vorgesehen sein, ein oder mehrere zusätzliche Übersetzungselemente zu betätigen.
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Die Betätigungsvorrichtung kann wenigstens eine Betätigungseinrichtung umfassen, welche auf den Betätigungsmechanismus einwirkt. Im Falle eines mindestens einen Kniehebelmechanismus umfassenden Betätigungsmechanismus kann eine Betätigungseinrichtung beispielsweise via mindestens eines freien Endes wenigstens eines beispielsweise L-förmig ausgebildeten Betätigungshebels, auf mindestens einen Kniehebelmechanismus vorzugsweise an dessen um die dritte Schwenkachse schwenkbarer, gelenkiger Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Betätigungshebel einwirken. Dementsprechend kann die Betätigungseinrichtung alternativ oder zusätzlich via eines oder mehrerer entsprechend ausgebildeter Betätigungshebel oder via der dritten Schwenkachse auf mindestens ein Paar von zwei, oder mindestens eine Gruppe von drei, vier oder mehr mit fluchtenden Schwenkachsen parallel nebeneinander angeordnete Kniehebelmechanismen einwirken.
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Beispielsweise kann die Betätigungseinrichtung einen Elektromotor umfassen, beispielsweise in Verbindung mit einem elektromotorischen Linearantrieb, wie etwa einen Spindelantrieb, bei dem ein Elektromotor beispielsweise im Falle eines mindestens einen Kniehebelmechanismus umfassenden Betätigungsmechanismus über einen Schneckentrieb auf einen beispielsweise an einem freien Ende eines Betätigungshebels eines Kniehebelmechanismus angeordneten Gleitstein eingreift und den entsprechenden Betätigungshebel in einer Betätigungsrichtung verschiebt bzw. verschwenkt, oder in Verbindung mit einem elektro-hydraulischen Linearantrieb, bei dem der Elektromotor eine Pumpe für ein Fluid betreibt, welches eine Linear- oder Rotationsbewegung eines Kolbens oder eines Hydraulikmotors bewirkt.
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Hierdurch wird eine beispielsweise elektro-mechanische Betätigung einer Reibungskupplung, wie etwa einer Lamellenkupplung, ermöglicht.
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Alternativ kann die Betätigungsvorrichtung als Betätigungseinrichtung einen elektromagnetischen Linearantrieb und/oder Aktor umfassen, beispielsweise in Form eines Ringmagnets.
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Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich neben einer vollständigen Lösung der gestellten Aufgabe unter Behebung sämtlicher Nachteile des Standes der Technik unter anderem dadurch, dass durch den beispielsweise als Kniehebelmechanismus ausgeführten Betätigungsmechanismus sowie gegebenenfalls vorgesehene zusätzliche Übersetzungselemente die Charakteristik der Übersetzung an die axiale Steifigkeitskennlinie einer Reibungskupplung, beispielsweise einer Lamellenkupplung angepasst werden kann. Somit kann erreicht werden, dass das Betätigungsmoment oder die Betätigungskraft, welches bzw. welche vermittels der Betätigungsvorrichtung aufgebracht wird, um eine Reibungskupplung zu betätigen, über den gesamten Verstellbereich in Verschieberichtung konstant bleibt. Ein zur Betätigung der Betätigungsvorrichtung vorgesehener Antrieb, beispielsweise in Form eines Elektromotors, eines Hubmagnets, eines Linearantriebs, eines Spindelantriebs, um nur einige denkbaren Ausgestaltungen zu nennen, kann dadurch kleiner dimensioniert werden, wodurch Gewicht und Kosten eingespart werden können. Dementsprechend ermöglicht die Betätigungsvorrichtung eine bessere Ausnutzung der Kraft-Hub-Kennlinie eines Antriebs einer Betätigungseinrichtung.
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Ein dritter Gegenstand der Erfindung betrifft eine mit einer zuvor beschriebenen Betätigungsvorrichtung ausgestattete, als eine Lamellenkupplung ausgeführte Reibungskupplung zur Drehmomentübertragung zwischen einer angetriebenen und einer anzutreibenden Welle. Die Lamellenkupplung umfasst mehrere in Reihe angeordnete Reibscheiben. Dabei ist eine erste Reibscheibe entlang der Reihe gesehen mit der angetriebenen Welle, eine zweite Reibscheibe mit der anzutreibenden Welle, eine dritte Reibscheibe wieder mit der angetriebenen Welle und so weiter immer im Wechsel unverdrehbar verbunden. Eine mit der angetriebenen Welle unverdrehbar verbundene Reibscheibe und eine mit der anzutreibenden Welle unverdrehbar verbundene Reibscheibe bilden ein Reibpaar. Werden die Reibscheiben der angetriebenen Welle und der anzutreibenden Welle mit einer vorgegebenen Anpresskraft axial zusammengepresst, wirkt die gleiche Anpresskraft auf alle Reibpaare. Die Reibscheiben eines Reibpaares bilden beispielsweise eine Innen- und eine Außenlamelle. Die Innenlamellen der Reibpaare sind mit einer der beiden Wellen verzahnt und die Außenlamellen der Reibpaare werden von einem innenverzahnten, rohrförmigen Träger aufgenommen, der mit der verbleibenden Welle verbunden ist.
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Mit anderen Worten umfasst die Lamellenkupplung mehrere entlang einer gemeinsamen Achse gesehen in Reihe angeordnete erste und zweite Reibscheiben, wobei eine erste Reibscheibe entlang der Reihe gesehen mit der angetriebenen Welle, eine zweite Reibscheibe mit der anzutreibenden Welle, dann wieder eine erste Reibscheibe mit der angetriebenen Welle und so weiter immer im Wechsel unverdrehbar verbunden ist und die ersten und zweiten Reibscheiben vermittels einer zuvor beschriebenen Betätigungsvorrichtung axial entlang der gemeinsamen Achse gegeneinander gepresst werden können.
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Dabei presst das Verschiebelement bei einer Betätigung der Betätigungsvorrichtung die entlang der Reihe gesehen abwechselnd mit der angetriebenen und der anzutreibenden Welle verbundenen Reibscheiben gegeneinander.
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Die Reibungskupplung erlaubt die Vorteile der zuvor beschriebenen Betätigungsvorrichtung in Verbindung mit einer Lamellenkupplung zu nutzen.
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Insbesondere weist die Lamellenkupplung mit automatischer, verschleißbedingter Nachstellung geringe Betriebs- und Herstellungskosten auf.
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Die Erfindung und deren Vorteile werden im Nachfolgenden anhand von in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander entsprechen in den Figuren nicht immer den realen Größenverhältnissen, da in den Figuren einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung oder die erfindungsgemäße Lamellenkupplung ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine mit einer einen Kniehebelmechanismus als Betätigungsmechanismus umfassenden Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung ausgestattete Lamellenkupplung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht.
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2 die Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung aus 1 ohne die dort dargestellte Lamellenkupplung in einer Seitenansicht.
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3 eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung umfassend ein Paar von zwei mit fluchtenden Schwenkachsen parallel nebeneinander angeordneten Kniehebelmechanismen als Betätigungsmechanismus in einer Draufsicht.
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4 eine Detailansicht eines automatischen Nachstellmechanismus einer beispielsweise einen Kniehebelmechanismus als Betätigungsmechanismus umfassenden Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung umfassend ein translatorisch quer zu einer Verschieberichtung federbelastetes Rampenelement in 4a) sowie in 4b) umfassend ein rotatorisch um eine parallel zu einer Verschieberichtung verlaufende Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelastetes Rampenelement, jeweils in vergrößerter, teils geschnittener Seitenansicht
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5 eine Detailansicht einer zu einem automatischen Nachstellmechanismus in
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4 alternativen oder zusätzlichen, manuellen, auch als Verschleißnachstellung bezeichneten Verschleißkompensation in vergrößerter, teils geschnittener Seitenansicht.
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6 einen Nachstellmechanismus zum automatischen Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung eines in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements in einem ersten Zustand ohne verschleißbedingte Lageänderung des Verschiebeelements in einer Seitenansicht.
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7 den Nachstellmechanismus aus 6 in einem zweiten Zustand ohne verschleißbedingte Lageänderung des Verschiebeelements in einer Seitenansicht.
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8 den Nachstellmechanismus aus 6 in einem einen ersten Schritt eines automatischen Ausgleichs einer verschleißbedingten Lageänderung des Verschiebeelements darstellenden dritten Zustand in einer Seitenansicht.
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9 den Nachstellmechanismus aus 6 in einem einen zweiten Schritt eines automatischen Ausgleichs einer verschleißbedingten Lageänderung des Verschiebeelements darstellenden vierten Zustand in einer Seitenansicht.
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10 den Nachstellmechanismus aus 6 in einem einen abschließenden Schritt eines automatischen Ausgleichs einer verschleißbedingten Lageänderung des Verschiebeelements darstellenden fünften Zustand in einer Seitenansicht.
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Eine in 1 bis 4 und in 6 bis 10 ganz oder in Teilen dargestellte Betätigungsvorrichtung 01 für eine Reibungskupplung, wie beispielsweise eine in 1 dargestellte Lamellenkupplung 100 umfasst im Wesentlichen:
- – ein Abstützelement 02
- – ein in einer durch einen Doppelpfeil 03 in 1 angedeuteten Verschieberichtung relativ zum Abstützelement 02 verlagerbar geführtes Verschiebeelement 04,
- – einen Betätigungsmechanismus 05, und
- – wenigstens einen zwischen dem Abstützelement 02, dem Verschiebeelement 04 und dem Betätigungsmechanismus 05 angeordneten, in 4a) dargestellten Nachstellmechanismus 06 zum automatischen Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung des relativ zum Abstützelement 02 in der durch den Doppelpfeil 03 in 1, 6, 7, 8, 9, 10 angedeuteten Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements 04.
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Dabei kann:
- – zwischen dem Betätigungsmechanismus 05 und dem Abstützelement 02, oder
- – zwischen dem Betätigungsmechanismus 05 und dem Verschiebeelement 04, oder
- – beidseits des Betätigungsmechanismus 05 zwischen dem Betätigungsmechanismus 05 und dem Abstützelement 02 und zwischen dem Betätigungsmechanismus 05 und dem Verschiebeelement 04 jeweils
ein Nachstellmechanismus 06 angeordnet sein.
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Der Betätigungsmechanismus
05 kann wie in
1,
2,
3 dargestellt mindestens einen Kniehebelmechanismus
50 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Betätigungsmechanismus
05 beispielsweise einen Kugelrampenmechanismus umfassen, der beispielsweise ausgeführt sein kann, wie durch
DE 11 2010 001 124 T5 bekannt. Der mindestens eine Kniehebelmechanismus
50 kann wie in
1,
2,
3 dargestellt mit mindestens zwei Betätigungshebeln
51,
52 ausgestattet sein, einem ersten, beispielsweise L-förmigen Betätigungshebel
51, der um eine quer zur Verschieberichtung verlaufende erste Schwenkachse
15 schwenkbar mit dem Abstützelement
02 verbunden ist, und einem zweiten, beispielsweise I-formigen Betätigungshebel
52, der um eine parallel zur ersten Schwenkachse
15 verlaufende zweite Schwenkachse
25 schwenkbar mit dem in der durch den Doppelpfeil
03 in
1 angedeuteten Verschieberichtung relativ zum Abstützelement
02 verlagerbar geführten Verschiebeelement
04 verbunden ist. Der erste Betätigungshebel
51 und der zweite Betätigungshebel
52 des mindestens einen Kniehebelmechanismus
50 sind hierbei um eine parallel zu den beiden anderen Schwenkachsen
15,
25 verlaufende, dritte Schwenkachse
35 schwenkbar miteinander verbundenen.
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Der Nachstellmechanismus 06 umfasst wie in 4, 6, 7, 8, 9, 10 dargestellt einen Rampenmechanismus 60 mit einem quer zur Verschieberichtung federbelasteten Rampenelement 61. Das Rampenelement 61 stützt sich einerseits gegenüber dem Betätigungsmechanismus 05, beispielsweise auf dessen dem Abstützelement 02 zugewandter Seite gegenüber einem der Stützung und/oder Lagerung der ersten Schwenkachse 15 eines beispielsweise als Kniehebelmechanismus 50 ausgeführten und/oder einen Kniehebelmechanismus 50 umfassenden Betätigungsmechanismus 05 dienenden Nachstellelement 10 oder beispielsweise auf dessen dem Verschiebeelement 04 zugewandter Seite einem der Stützung und/oder Lagerung der zweiten Schwenkachse 25 eines beispielsweise als Kniehebelmechanismus 50 ausgeführten und/oder einen Kniehebelmechanismus 50 umfassenden Betätigungsmechanismus 05 dienenden Nachstellelement, und andererseits gegenüber dem Abstützelement 02 oder dem Verschiebeelement 04 ab.
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Der Rampenmechanismus 60 bedient sich der Keilwirkung. Infolge der Keilwirkung einer gegenüber einer Basisfläche 62 verlaufenden schiefen Ebene 63 wird bei einer Bewegung der schiefen Ebene 63 in Richtung parallel zur Basisfläche 62 eine kleine angewendete Verschiebekraft parallel zur Basisfläche 62 zu einer größeren Kraft normal zur Basisfläche 62 verstärkt. Andererseits wird eine große Bewegung in Richtung parallel zur Basisfläche 62 in eine kleine Bewegung normal zur Basisfläche 62 umgewandelt (4a)).
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Der Rampenmechanismus 60 kann ein Rampenelement 61 umfassen, welches translatorisch quer zur durch einen Doppelpfeil 03 in 1 angedeuteten Verschieberichtung federbelastet ist, wie in 4a), 6, 7, 8, 9, 10 dargestellt, oder welches wie in 4b) dargestellt rotatorisch um eine parallel zur Verschieberichtung verlaufende Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelastet ist.
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Eine denkbare Ausgestaltung eines rotatorisch um eine parallel zur Verschieberichtung verlaufende Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelasteten Rampenelements 61 umfasst wie in 4b) dargestellt eine beispielsweise vermittels einer Torsionsfeder 640 federbelasteten, durch Verdrehen gegenüber einem relativ zum Abstützelement 02 ortsfesten, beispielsweise gehäusefesten Gewinde 660 in ihrer Position in Verschieberichtung verlagerbare Schraubenmutter 610.
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Durch die federbelastete Vorspannung wird das Rampenelement 61 in lastfreiem Zustand quer zur Verschieberichtung verschoben und somit der Verschleiß kompensiert, indem das Rampenelement 61 mit zunehmendem Verschleiß im Falle eines translatorisch quer zur durch einen Doppelpfeil 03 in 1 angedeuteten Verschieberichtung federbelasteteten Rampenelements 61 (4a), 6, 7, 8, 9, 10) immer tiefer zwischen Kniehebelmechanismus 50, beispielsweise der Stützung und/oder Lagerung dessen erster Schwenkachse 15 oder zweiter Schwenkachse 25, und das Abstützelement 02 oder das Verschiebeelement 04 eindringt, oder im Falle eines rotatorisch um eine parallel zur durch einen Doppelpfeil 03 in 1, 6, 7, 8, 9, 10 angedeuteten Verschieberichtung verlaufende Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelasteten Rampenelements 61 (4b)) immer weiter um die parallel zur Verschieberichtung verlaufende Achse gedreht wird und dadurch immer weiter in Verschieberichtung nachrückt.
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Der Rampenmechanismus 60 kann – sowohl in der beschriebenen, in 4a), 6, 7, 8, 9, 10 dargestellten Ausführung mit einem translatorisch quer zur Verschieberichtung federbelasteteten Rampenelement 61, als auch in der beschriebenen, in 4b) dargestellten Ausführung mit einem rotatorisch um eine parallel zur Verschieberichtung verlaufenden Achse und damit wiederum quer zur Verschieberichtung federbelasteten Rampenelements 61 – als ein Kugelrampenmechanismus ausgeführt sein oder einen solchen umfassen oder von einem solchen umfasst werden.
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Wichtig ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, dass der Ausdruck Federbelastung keinesfalls als eine Einschränkung dahingehend zu verstehen ist, dass wie in 4a), 6, 7, 8, 9, 10 angedeutet eine Feder 64 zur Herstellung einer Vorspannung vorgesehen sein muss. Ebenso können auch andere Maßnahmen, wie etwa die Verwendung eines kompressiblen Mediums, wie etwa eines unter Druck stehenden, in einem Kolben eingeschlossenen Gases vorgesehen sein, um eine Federbelastung und/oder Vorspannung zu erzeugen.
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Der Nachstellmechanismus 06 kann eine zusätzliche, manuell zu betätigende Verschleißkompensation 65 umfassen. Die manuell zu betätigende Verschleißkompensation 65 kann eine durch Verdrehen gegenüber einem relativ zum Abstützelement 02 ortsfesten, beispielsweise gehäusefesten Gewinde 66 in ihrer Position in Verschieberichtung verlagerbare Schraubenmutter 67 umfassen. Hierdurch lässt sich der Verschleiß zusätzlich kompensieren. Beispielsweise kann hierdurch bei Erreichen eines Endwerts für den Rampenmechanismus 60 des Nachstellmechanismus 06 durch entsprechendes Verdrehen der Schraubenmutter 67 erneut ein Bereich eingestellt werden, innerhalb welchen Bereichs der Rampenmechanismus 60 des Nachstellmechanismus 06 seine Arbeit in Form eines automatischen Ausgleichs einer verschleißbedingten Lageänderung eines relativ zu einem Abstützelement 02 in einer Verschieberichtung verlagerbar geführten Verschiebeelements 04 erneut verrichtet.
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Die Betätigungsvorrichtung 01 kann wie in 3 dargestellt mindestens ein Paar von zwei, oder mindestens eine Gruppe von drei, vier oder mehr mit fluchtenden Schwenkachsen 15, 25, 35 parallel nebeneinander angeordnete Kniehebelmechanismen 50 als Betätigungsmechanismus 05 umfassen, welche beispielsweise via der dritten Schwenkachse 35 miteinander verbunden sein können, oder wie in 3 dargestellt via deren erster Betätigungshebel 51.
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Sich hieraus ergebende Vorteile sind eine exakte Führung der zweiten Schwenkachse 25, um welche die zweiten Betätigungshebel 52 schwenkbar mit dem Verschiebeelement 04 gelenkig verbunden sind.
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Die Betätigungsvorrichtung 01 kann zusätzlich zu dem mindestens einen Kniehebelmechanismus 50 ein oder mehrere in den Zeichnungen nicht näher dargestellte zusätzliche Übersetzungselemente, wie beispielsweise einen Schneckentrieb oder eine kurz auch als Rampe bezeichnete Vorrichtung, welche sich der Keilwirkung bedient, wie etwa einen Kugelrampenmechanismus, als Teile eines Betätigungsmechanismus 05 umfassen. Ein oder mehrere solche zusätzliche Übersetzungselemente können in Serie beispielsweise zu einem vom Betätigungsmechanismus 05 umfassten Kniehebelmechanismus 50 angeordnet sein, beispielsweise um:
- – den Kraftverlauf des Kniehebelmechanismus 50 zu verstärken, und/oder
- – den Kniehebelmechanismus 50 zu betätigen und/oder
- – vermittels des Kniehebelmechanismus 50 betätigt zu werden.
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Die Betätigungsvorrichtung 01 kann wenigstens eine nicht näher dargestellte Betätigungseinrichtung umfassen, welche auf den Betätigungsmechanismus 05 einwirkt.
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Im Falle eines mindestens einen Kniehebelmechanismus 50 umfassenden Betätigungsmechanismus 05 kann eine Betätigungseinrichtung beispielsweise via mindestens ein freies Ende 55 wenigstens eines beispielsweise L-förmig ausgebildeten Betätigungshebels 51, 52, auf mindestens einen Kniehebelmechanismus 50 vorzugsweise an dessen um die dritte Schwenkachse 35 schwenkbarer, gelenkiger Verbindung zwischen dem ersten Betätigungshebel 51 und dem zweiten Betätigungshebel 52 einwirken. Dementsprechend kann die Betätigungseinrichtung alternativ oder zusätzlich via eines oder mehrerer entsprechend ausgebildeter Betätigungshebel oder via der dritten Schwenkachse 35 auf mindestens ein Paar von zwei, oder mindestens eine Gruppe von drei, vier oder mehr mit fluchtenden Schwenkachsen 15, 25, 35 parallel nebeneinander angeordnete Kniehebelmechanismen 50 eines mehrere Kniehebelmechanismen 50 umfassenden Betätigungsmechanismus 05 einwirken (3). Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise einen Elektromotor umfassen, beispielsweise in Verbindung mit einem elektro-hydraulischen Linearantrieb oder in Verbindung mit einem elektromotorischen Linearantrieb, wie etwa einen Spindelantrieb, bei dem ein Elektromotor über einen Schneckentrieb auf einen beispielsweise an einem freien Ende 55 eines Betätigungshebels 51, 52 eines Kniehebelmechanismus 50 angeordneten Gleitstein 07 eingreift und den entsprechenden Betätigungshebel 51, 52 in einer Betätigungsrichtung verschiebt bzw. verschwenkt.
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Die in 1 dargestellte Lamellenkupplung 100 ist zur Drehmomentübertragung zwischen einer angetriebenen und einer anzutreibenden Welle 101, 102 vorgesehen. Die Lamellenkupplung 100 ist mit mehreren entlang einer gemeinsamen Achse 110 gesehen in Reihe angeordneten ersten Reibscheiben 103 und zweiten Reibscheiben 104, wobei eine erste Reibscheibe 103 entlang der Reihe gesehen mit der angetriebenen Welle 101, eine zweite Reibscheibe 104 mit der anzutreibenden Welle 102, dann wieder eine erste Reibscheibe 103 mit der angetriebenen Welle 101 und eine zweite, eine erste und im Wechsel immer so weiter unverdrehbar verbunden ist. Die ersten Reibscheiben 103 und zweiten Reibscheiben 104 sind vermittels einer Betätigungsvorrichtung 01 entlang der gemeinsamen Achse 110 axial gegeneinander pressbar.
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Bei einer Betätigung der Betätigungsvorrichtung 01 presst deren Verschiebelement 04 die ersten Reibscheiben 103 und zweiten Reibscheiben 104 der Lamellenkupplung 100 entlang der gemeinsamen Achse 110 axial gegeneinander.
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Dabei presst das Verschiebelement 04 bei einer Betätigung der Betätigungsvorrichtung 01 die entlang der Reihe gesehen abwechselnd mit der angetriebenen Welle 101 und der anzutreibenden Welle 102 verbundenen Reibscheiben 103, 104 gegeneinander.
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Die hierfür erforderliche Axialkraft wird über den beispielsweise mindestens einen Kniehebelmechanismus 50 umfassenden Betätigungsmechanismus 05 aufgebracht.
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Eine Druckscheibe 08 und ein Axiallager 09 entkoppeln rotatorisch.
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Das Verschiebeelement 04 verteilt die punktuelle Kraft des beispielsweise mindestens einen Kniehebelmechanismus 50 umfassenden Betätigungsmechanismus 05 gleichmäßig auf das Axiallager 09 und die Druckscheibe 08.
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Wichtig ist hervorzuheben, dass sich der beispielsweise mindestens einen Kniehebelmechanismus 50 umfassende Betätigungsmechanismus 05 vorzugsweise auf seiner dem Abstützelement 02 zugewandten Seite via des Nachstellmechanismus 06 am Abstützelement 02 abstützt.
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Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich unter anderem durch einen annähernd parallelen Verlauf der Kraft-Hub-Charakteristik des beispielsweise mindestens einen Kniehebelmechanismus 50 umfassenden Betätigungsmechanismus 05 zur Steifigkeitskennlinie einer Lamellenkupplung 100. Dadurch ergibt sich ein annähernd konstantes Verhältnis zwischen Betätigungskraft und Kupplungs-Axialkraft.
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Weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind:
- – Hohe mögliche Luftspiele,
- – Hohe Dynamik in der Betätigung
- – geringe Haslteströme bei einer beispielsweise elektromotorischen oder elektromagnetischen, elektromechanischen Betätigung,
- – Disconnect-fähig
- – Gute Genauigkeit bei hohen Momenten und/oder Stellkräften, da das Losbrechmoment gering ist,
- – Geringe Herstellungskosten durch nur kleine und leistungsschwache erforderliche Betätigungseinrichtungen,
- – Elektromotor oder Ringmagnet kann parallel zur gemeinsamen Achse 110 angeordnet werden, dadurch geringer Bauraumbedarf.
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Ein in 6, 7, 8, 9 und 10 dargestellter Nachstellmechanismus 06 zum automatischen Ausgleich einer verschleißbedingten Lageänderung eines in einer Verschieberichtung 03 verlagerbar geführten Verschiebeelements 04 umfasst einen Rampenmechanismus 60 mit einem quer zur in 6, 7, 8, 9 und 10 durch einen Doppelpfeil 03 dargestellten Verschieberichtung federbelasteten Rampenelement 61.
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Das Rampenelement 61 kann translatorisch quer zur in 6, 7, 8, 9 und 10 durch einen Doppelpfeil 03 dargestellten Verschieberichtung federbelastet sein, oder es kann rotatorisch um eine parallel zur in 6, 7, 8, 9 und 10 durch einen Doppelpfeil 03 dargestellten Verschieberichtung verlaufende Achse 16 und damit wiederum quer zur in 6, 7, 8, 9 und 10 durch einen Doppelpfeil 03 dargestellten Verschieberichtung federbelastet sein.
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Der Rampenmechanismus 60 kann ein Kugelrampenmechanismus sein oder einen solchen umfassen oder von einem solchen umfasst werden, dessen Rampenelement 61 quer zur Verschieberichtung federbelastet ist.
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Der Nachstellmechanismus 06 umfasst bevorzugt:
- – ein Abstützelement 02,
- – ein relativ zu dem Abstützelement 02 verlagerbar geführtes Verschiebeelement 04,
- – ein relativ zum Abstützelement 02 verlagerbar geführtes Nachstellelement 10,
- – ein Stangenelement 11, welches in der in 6, 7, 8, 9 und 10 durch einen Doppelpfeil 03 dargestellten Verschieberichtung beweglich am oder im Verschiebeelement 04 geführt ist, außerdem in Verschieberichtung am oder im Nachstellelement 10 geführt ist und darüber hinaus in Verschieberichtung am oder im Abstützelement 02 geführt ist, und
- – ein zwischen Abstützelement 02 und Stangenelement 11 wirksames Reibelement 14, welches einer Bewegung des Stangenelements 11 gegenüber dem Abstützelement 02 in Verschieberichtung eine vorgegebene Kraft entgegensetzt.
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Das Stangenelement 11 weist einen ersten, die Bewegung des Stangenelements 11 relativ zum Verschiebeelement 04 in Richtung zum Abstützelement 02 hin begrenzenden Anschlag 12 auf, sowie einen zweiten Anschlag 13, welcher die Bewegung des Stangenelements 11 relativ zum Nachstellelement 10 in Richtung zum Abstützelement 02 hin begrenzt.
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Das Abstützelement 02 und/oder das Verschiebeelement 04 können Teile einer Betätigungsvorrichtung 01 für eine Reibungskupplung bilden oder umfassen oder von Teilen einer Betätigungsvorrichtung 01 für eine Reibungskupplung umfasst werden.
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Grundsätzlich kann der Rampenmechanismus 60 zwischen Abstützelement 02 und Nachstellelement 10 und/oder zwischen Verschiebeelement 04 und Nachstellelement 10 angeordnet sein. Hierbei sind dann in der vorangehenden Beschreibung zur Anordnung des Stangenelements 11 und des Reibelements 14, sowie in der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsweise des Nachstellmechanismus 06 das Abstützelement 02 und das Verschiebeelement 04 zu vertauschen. Hierbei werden dann auch die Anschläge 12, 13 vertauscht, von denen dann der erste Anschlag 12 eine Bewegung des Stangenelements 11 relativ zum Abstützelement 02 in Richtung des Verschiebeelements 04 hin begrenzt, und der zweite Anschlag 13 die Bewegung des Stangenelements 11 relativ zum Nachstellelement 10 in Richtung zum Verschiebeelement 04 hin begrenzt. Der Betätigungsmechanismus 05 ist in dann zwischen Abstützelement 02 und Nachstellelement 10 angeordnet. Das Reibelement 14 wirkt dann zwischen Verschiebeelement 04 und Stangenelement 11.
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Vorzugsweise wirkt das Nachstellelement 10 mit dem Rampenelement 61 des Rampenmechanismus 60 zusammen. Dabei kann das Nachstellelement 10 wie in 7, 8, 9 und 10 dargestellt, eine mit der schiefen Ebene 63 des Rampenelements zusammenwirkende, schiefe Ebene 18 aufweisen.
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Der Nachstellmechanismus 06 ist wegsensierend. Er erkennt den Verschleiß und stellt wenigstens einen Aufstandspunkt 17 des Betätigungsmechanismus 05 einer Betätigungsvorrichtung 01 für eine Reibungskupplung entsprechend nach.
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Die Sensierung erfolgt bei aktuierter, die Nachstellung bei geöffneter Reibungskupplung, wie nachfolgend anhand eines in den 6, 7, 8, 9 und 10 in seiner Abfolge dargestellten Nachstellvorgangs beschrieben.
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In 6 wird das Verschiebeelement 04 mit Hilfe des Betätigungsmechanismus 05 ganz nach links gedrückt. Eine mit der Betätigungsvorrichtung 01 betätigte Reibungskupplung ist hierdurch betätigt bzw. eingerückt.
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7 zeigt einen Zustand bei geöffneter bzw. ausgerückter Reibungskupplung. Dabei ist das Verschiebeelement 04 gegenüber der Darstellung in 6 nach rechts gezogen. Das beispielsweise als ein Stift mit einem ersten Anschlag 12 und mit einem zweiten Anschlag 13 ausgebildete Stangenelement 11 wird am Abstützelement 02 durch ein Reibelement 14, welches beispielsweise durch eine Feder 15 vorgespannt sein kann in seiner ursprünglichen Position gehalten.
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Im unverschlissenen Normalbetrieb findet eine Betätigung und eine Lösung der Reibungskupplung durch einen Wechsel der in 6 und 7 dargestellten Zustände statt.
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Wenn die Lamellen der Reibungskupplung verschleißen, fährt das Verschiebeelement 04 bei einer Betätigung der Reibungskupplung über die in 6 dargestellte Position nach links hinaus. Dabei stößt das Verschiebeelement 04 an den ersten Anschlag 12 des Stangenelements 11 und zieht das durch das Reibelement 14 an seiner Bewegung in der in 6, 7, 8, 9 und 10 durch einen Doppelpfeil 03 dargestellten Verschieberichtung gegenüber dem Abstützelement 02 zwar gehemmte, jedoch nicht verhinderte Stangenelement 11 ein Stück nach links aus dem Abstützelement 02 heraus.
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Hierdurch entfernt sich der in 6 und 7 am Nachstellelement 10 anliegende, zweite Anschlag 13 des Stangenelements 11 vom Nachstellelement 10. Dadurch entsteht ein Spalt zwischen dem zweiten Anschlag 13 des Stangenelements 11 und dem Nachstellelement 10.
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Der in 9 dargestellte Zustand folgt auf den in 8 dargestellten Zustand, wenn das Betätigungselement 05 sich wieder zusammenzieht und das Verschiebeelement 04 gegenüber der Darstellung in 8 wieder nach rechts gerückt ist.
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Der Nachstellmechanismus 06 ist im in 9 dargestellten Zustand entlastet und das beispielsweise als Keil ausgebildete Rampenelement 61 des Rampenmechanismus 60 wird mittels der beispielsweise durch eine Feder 64 erzeugten Federbelastung tiefer zwischen das Nachstellelement 10 und das Abstützelement 02 hineingedrückt.
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In 10 schließlich ist der in 8 dargestellte Spalt zwischen dem zweiten Absatz 13 des Stangenelements 11 und dem Nachstellelement 10 nunmehr geschlossen. Es ist hiermit eine neue Ausgangsposition, entsprechend einem in 6 dargestellten Zustand entstanden. Die absolute Position des Verschiebeelements 04 ebenso wie des Aufstandspunkts 17 des Betätigungsmechanismus 05 befinden sich nun allerdings im Vergleich zum in 6 dargestellten Zustand um den Verschleißweg weiter nach links versetzt.
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Wichtig ist hervorzuheben, dass der Nachstellmechanismus 06 im Wesentlichen zwei Elemente umfasst. Ein erstes Element bildet die Verschleißerfassung via das Stangenelement 11, ein zweites Element die Verschleißnachstellung via des Rampenmechanismus 60.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112010001124 T5 [0013, 0040, 0078]
- DE 10244030 B3 [0014]
- DE 1025218 [0015]
- GB 141910 [0016]
- GB 393703 [0017]
- DE 19729997 A1 [0018]
- DE 2904791 [0020]
