DE102015224649B4

DE102015224649B4 - Mechanisches Betätigungssystem für Einfachkupplungen

Info

Publication number: DE102015224649B4
Application number: DE102015224649.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian HONSELMANN; Nadine Bohe
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: DE102015224649A1

Abstract

Einfachkupplung (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem zum mechanischen Aktuieren ausgelegten Betätigungssystem (2), mit einem Betätigungshebel (5)und einem Einrücklager (3) zum axialen Verlagern einer Druckplatte, und einem auf das Einrücklager (3) zumindest im Aktuierungsfall druckaufbringendes Zwischenstück (4), wobei das Zwischenstück (4) als ein auf einer Führungshülse (7) axial verschieblich gelagerter Kolben (6) ausgebildet ist, wobei der Kolben (6) einen Kolbenhauptkörper (8) und ein Kolbenunterteil (9) aufweist, die über einen Form- und/oder Kraftschluss verbunden sind und wobei das Kolbenunterteil (9) Vorsprünge (15) aufweist, die in Kontakt stehen mit wenigstens einer Berührfläche (16) an einem Zapfen (17) des Betätigungshebels (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einfachkupplung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem zum mechanischen Aktuieren / Betätigen ausgelegten Betätigungssystem, das ein bspw. als Wälzlager ausgebildetes Einrücklager zum axialen Verlagern einer Druckplatte besitzt und einem auf das Einrücklager zumindest im Aktuierungs- / Betätigungsfall druckaufbringendes Zwischenstück.
Auch auf solche Einfachkupplungen wird u.a. schon in der DE 10 2010 025 458 A1 Bezug genommen.
Zudem offenbart die Druckschrift DE 10 2009 018 968 A1 einen hydraulisch betätigbaren Kupplungsnehmerzylinder mit einem in einem Druckraum axial verschiebbar gelagerten, einteiligen Kolben.
Einfachkupplungen weisen im Drehmomentenverlauf anders, als Doppelkupplungen, nur eine einzige Kupplungseinrichtung auf, also entweder eine so genannte K1 oder eine K2, wohingegen Doppelkupplungen immer zwei Teilkupplungen besitzen, nämlich eine K1 und eine K2.
Für Doppelkupplungen sind auch Kupplungsbetätigungssysteme bereits bekannt. So offenbart bspw. die WO 2009/046693 A1 ein Betätigungssystem zur Betätigung einer Doppelkupplung mit zwei mittels eines Hebelsystems axial betätigbaren Kupplungen für ein Doppelkupplungsgetriebe, mit einer um zumindest eine Getriebeeingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes angeordneten, am Doppelkupplungsgetriebe aufgenommenen Führungshülse, und zwei auf dieser aufgenommenen, jeweils ein Hebelsystem einer Kupplung beaufschlagenden axial entlang der Führungshülse von jeweils einer Aktoreinheit verlagerbaren Kolben. Dort ist als besonders herausgestellt, dass jeder Kolben radial außen an der Führungshülse verdrehsicher angeordnet ist und sich Funktionselemente der Kolben axial übergreifen.
Solche Doppelkupplungsgetriebe mit Hebelaktoren werden üblicherweise als automatisierte Schaltgetriebe eingesetzt, um mittels zweier Teilgetriebe einen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung zu ermöglichen, indem gleichzeitig eine Kupplung schließt, während die andere öffnet. Um diese beiden Teilgetriebe zu betätigen, wird ein spezielles Einrücksystem (ERS) benötigt, welches mit zwei Einrücklagern und zwei Kolben ausgestattet ist. Da Einrücksystem wird dann in eine K1 und eine K2 unterteilt, entsprechend der Kupplung, die angesteuert wird.
Herkömmliche Einfachkupplungen sind allerdings sehr aufwändig aktuiert, weswegen es das Ziel ist, hier eine Vereinfachung zu erreichen. Eine Einfachkupplung soll mittels eines Hebelaktorantriebes zwar weiter betätigbar werden, doch soll einerseits der Verschleiß niedrig gehalten werden, und andererseits der Aufbau vereinfacht werden, um die Kosten gering zu halten.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einfachkupplung dadurch gelöst, dass das Zwischenstück als ein auf einer Führungshülse axial verschieblich gelagerter Kolben ausgebildet ist und wobei der Kolben einen Kolbenhauptkörper und ein Kolbenunterteil aufweist, die über einen Form- und/oder Kraftschluss verbunden sind, und wobei das Kolbenunterteil Vorsprünge aufweist, die in Kontakt stehen mit wenigstens einer Berührfläche an einem Zapfen des Betätigungshebels.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn der Kolben außenseitig der Führungshülse, diese umgebend, axial verschieblich gelagert ist. Auf diese Weise ist die Montage einfach gestaltbar, da der Kolben auf die Außenseite der Führungshülse nur aufgeschoben werden muss.
Der Kolben besitzt ein zum Kontaktiertwerden von einem Betätigungshebel, wie einer Gabel, ausgelegtes Kolbenunterteil. Die beiden Bestandteile des Kolbens, also das Kolbenunterteil, und ein Kolbenhauptkörper, können dann bedarfsgerecht ausgelegt werden.
Dabei ist es von Vorteil, wenn das Kolbenunterteil als von dem Kolbenhauptkörper separates / getrenntes / unabhängiges Bauteil ausgebildet ist. Dabei ist es von Vorteil wenn der Kolbenhauptkörper und das Kolbenunterteil aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt ist. So bietet sich für den Kolbenhauptkörper Kunststoff an und für das Kolbenunterteil ein Metal, etwa unter Nutzung eines Sinter- und/oder MIM-Prozesses. Auch eine einstoffliche oder einmaterialige Gestaltung, d.h. aus demselben Werkstoff ist möglich. Jedenfalls kann der Verschleiß dann beim Kolben niedrig gehalten werden, da der Hebel nicht mehr materialabtragend auf den gesamten Kolben einwirkt.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhauptkörper und/oder das Kolbenunterteil aus Kunststoff, vorteilhafterweise umfassend compontiertes Polymer, aufgebaut ist oder diesen Werkstoff umfasst, und/oder die Führungshülse aus Metall, wie einer Stahl- oder Leichtmetalllegierung, etwa einer Aluminiumlegierung, aufgebaut ist oder diesen Werkstoff umfasst. Für die Führungshülse hat sich eine Stahllegierung besonders bewährt. Als Kunststoff bietet sich ein reibwertreduzierter Kunststoff an. Auf diese Weise kann ein Gleiten des Kolbens auf der Außenseite der Führungshülse reibreduziert durchgeführt werden.
Es ist auch von Vorteil, wenn das Kolbenunterteil zum Kolbenhauptkörper mit Spiel in Radialrichtung und/oder Axialrichtung an diesem angebracht ist. Auf diese Weise kann ein Radiallängsausgleich geschaffen werden, der auch eine so genannte LSP-Funktion, also eine Longitudinal Sliding Piston-Funktion übernimmt.
Um die Kombination aus Kolbenunterteil und Kolbenhauptkörper einfach zusammenbauen zu können, ist zwischen dem Kolbenunterteil und dem Kolbenhauptkörper eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung etabliert.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Verbindung als Schnappverbindung ausgebildet ist. So kann bspw. ein schnapphakenförmiges Ende des Kolbenhauptkörpers in eine Ausnehmung des Kolbenunterteils greifen. Ein Hintergriff ermöglicht ein einfaches Kombinieren der zwei Bauteile während der Montage. Die beiden Bauteile lassen sich ferner auch mittels Spritzgussverfahren kostengünstig herstellen.
Wenn das Einrücklager direkt mit dem Kolbenhauptkörper in Anlage steht und/oder in direkter oder indirekter Anlage mit der Druckplatte steht, so können die Kräfte effizient übertragen werden.
Das Abstimmen der Einfachkupplung mit ihren einzelnen Komponenten auf das Betätigungssystem, ist dann besonders einfach möglich, wenn zwischen der Druckplatte und dem Einrücklager eine Z-Scheibe und vorzugsweise eine Beilagscheibe angeordnet ist.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Führungshülse aus Stahl gefertigt ist und vorzugsweise als Tiefziehbauteil ausgebildet ist.
Wenn der Kolben eine der Führungshülse zugewandte konisch ausgebildete Seite besitzt, so können Kupplungsbewegungen ausgeglichen werden.
Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie eines Pkws, eines Lkws oder eines anderen Nutzfahrzeugs, mit einer Einfachkupplung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem für eine Einfachkupplung. Hierfür ist auf einer Stahl-Führung (innen und außen) ein Kunststoffkolben (mit geringem Reibwert) geführt, welcher über eine Schnappverbindung mit einem Kolbenunterteil mit axialem sowie radialem Spiel verbunden ist. Gegenüber einem hydraulisch betätigten CSC hat der Ausrücker Vorteile hinsichtlich des (axialen) Bauraums, des Wirkungsgrades, sowie insbesondere der Kosten.
Das somit vorgestellte neue spezielle Einrücksystem (ERS) umfasst eine Stahl-Führungshülse, welche zentral um eine Getriebeeingangswelle (GEW) angeordnet ist. Desweiteren beinhaltet es einen verschiebbaren Kolben, welcher vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist, wobei der Kunststoff durch eine entsprechend tribologische Compontierung des Grundpolymers gesteigert werden kann. Dieser Kunststoffkolben kann desweiteren am Führungsdurchmesser konisch gestaltet sein, um die Kupplungsbewegung auszugleichen.
Der Kunststoffkolben sitzt auf einem Kolbenunterteil. Dieses kann als Stahlbauteil, z.B. als MIM- oder Sinter-Bauteil ausgelegt sein. Der Kolben ist mittels eines Schnapphakens am Kolbenunterteil befestigt und radial sowie axial leicht beweglich, um die LSP-Funktion zu gewährleisten. Durch die LSP-Funktion wird eine, durch die Betätigung des Systems mittels des Hebelaktors verursachte Schiefstellung des Kolbens und des daran befestigten Lagers ausgeglichen.
Das Einrücklager kann dank einer speziellen Geometrie einer Kolbenoberseite, direkt am Kolben angebunden werden.
Um eventuelle Bauraumdifferenzen im Bereich von Tellerfederzungen bzgl. Höhenunterschiede und/oder unterschiedlicher Kontaktdurchmesser auszugleichen, kann das ERS mit einer so genannten Z-Scheibe und verschiedenen „shims“ / Beilagscheiben in unterschiedlichen Stärken ausgeliefert werden. Hierbei ist es zum einen denkbar, dass die Beilagscheiben direkt auf das Einrücklager aufgelegt werden, also ohne Z-Scheiben / Z-Scheibe und zum anderen ist es denkbar, dass das ERS nur mit der Z-Scheibe, also ohne Beilagscheiben, ausgeliefert wird, je nach Bauraumbegebenheit und Kundenanforderung. Auch ein direkter Kontakt zwischen der Tellerfeder und dem Einrücklager ist möglich. Das spezielle ERS kann für eine Anbindung bei einer K1 sowie einer K2 ausgelegt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Abschnitt einer Einfachkupplung im Bereich eines Betätigungssystems in einer dreidimensionalen Darstellung,
2 ein zur 1 vergleichbaren Abschnitt einer Einfachkupplung in einer weiteren, aber zur Darstellungsweise der 1 gedrehten 3D-Darstellungsart,
3 das in dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 eingesetzte Betätigungssystem in einer 3D-Darstellung,
4 eine Längsschnittdarstellung des Betätigungssystems aus 3,
5 eine Vergrößerung des Bereiches V aus 4,
6 eine Vergrößerung des Bereiches VI aus 4, und
7 und 8 eine zur 6 vergleichbare Längsschnittdarstellung einmal ohne Beilagscheibe (7) und einmal mit Beilagscheibe.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Einfachkupplung 1 im Ausschnitt dargestellt, enthaltend ein Betätigungssystem 2. Das Betätigungssystem 2 weist ein Einrücklager 3 und ein Zwischenstück 4 auf, das zwischen dem Einrücklager und einem Hebel / Betätigungshebel 5 angeordnet ist. Das Zwischenstück 4 ist als Kolben 6 ausgebildet. Der Kolben 6 ist gleitfähig auf der Außenseite einer Führungshülse 7 aufgesetzt. Der Kolben 6 weist einen Kolbenhauptkörper 8 und ein Kolbenunterteil 9 auf.
Das Einrücklager 3 drückt auf eine Z-Scheibe 10 bei deren Aktivierung bzw. Axialverlagerung, entlang einer Längsachse 11. Zu dieser Längsachse 11 gibt es auch eine Radialrichtung, die mit dem Bezugszeichen 12 versehen ist. Die Axialrichtung ist mit dem Bezugszeichen 13 versehen.
Der Kolben 6 sitzt auf einer Außenseite 14, also einer Außenoberfläche des Zwischenstücks 4, also des Kolbens 6 auf. Der Kolben 6 ist vorzugsweise dort verdrehsicher gelagert.
Der Kolben 6 ist aus Kunststoff gefertigt und das Kolbenunterteil 9 ist als MIM- oder Sinterbauteil ausgebildet. Am Kolbenunterteil 9 sind Vorsprünge 15 ausgebildet, die in Kontakt stehen mit wenigstens einer Berührfläche 16 an einem Zapfen 17 des Betätigungshebels 5. Am anderen Ende des Kolbens 6, durch die Z-Scheibe 10 und das Einrücklager 3 beabstandet, ist eine Beilagscheibe 18 eingesetzt.
Das gabelartige Umgreifen des Kolbenunterteils 9 durch den Betätigungshebel 5 mit seinen zwei Zapfen 17 ist der 2 gut zu entnehmen.
In der 3 ist das Betätigungssystem 2 mit der Führungshülse 7 und dem radial abstehenden Flansch 19 visualisiert, wobei im Flansch 19 Durchgangslöcher 20 enthalten sind, um eine Befestigung an einem feststehenden Bauteil zu ermöglichen. Die in 2 gezeigte Z-Scheibe 10 ist dabei ausgeblendet.
Das als Wälzlager, insbesondere Schrägkugellager ausgebildete Einrücklager 3 mit seinen zwei Lagerschalen ist der 4 zu entnehmen. Dabei kann die innere Lagerschale 21 fest mit der Z-Scheibe 10 verbunden sein, wobei eine Beilagscheibe 18 auf der einrücklagerfernen Seite der Z-Scheibe 10 vorhanden ist.
Es ist eine Schnappverbindung 22 unter Verweis auf 5 eingesetzt, wobei ein Haken 23 hinter eine Hintergrifffläche 24, die durch das Kolbenunterteil 9 gestellt wird, greift. Der (Schnapp-)Haken 23 ist ein integraler Bestandteil des Kolbenhauptkörpers 8 und weist an seinem distalen Ende einen Kopf 25 auf. Zumindest der Kopf 25 ist in Radialrichtung beweglich.
Die Anbindung des Einrücklagers 3 am Kolben 6 sowie die Anbindung an die Z-Scheibe 10 sind in der 6 visualisiert. Dort wird auch auf den Einsatz einer Beilagscheibe verzichtet.
In Zusammenschau der 7 und 8 wird die Kolben-Lageranbindung räumlich fassbar.
Bezugszeichenliste

1: Einfachkupplung
2: Betätigungssystem
3: Einrücklager
4: Zwischenstück
5: Hebel / Betätigungshebel
6: Kolben
7: Führungshülse
8: Kolbenhauptkörper
9: Kolbenunterteil
10: Z-Scheibe
11: Längsachse
12: Radialrichtung
13: Axialrichtung
14: Außenseite des Kolbens
15: Vorsprung
16: Berührfläche
17: Zapfen
18: Beilagscheibe
19: Flansch der Führungshülse
20: Durchgangsloch
21: innere Lagerschale
22: Schnappverbindung
23: Haken
24: Hintergrifffläche
25: Kopf des Hakens

Claims

Einfachkupplung (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem zum mechanischen Aktuieren ausgelegten Betätigungssystem (2), mit einem Betätigungshebel (5)und einem Einrücklager (3) zum axialen Verlagern einer Druckplatte, und einem auf das Einrücklager (3) zumindest im Aktuierungsfall druckaufbringendes Zwischenstück (4), wobei das Zwischenstück (4) als ein auf einer Führungshülse (7) axial verschieblich gelagerter Kolben (6) ausgebildet ist, wobei der Kolben (6) einen Kolbenhauptkörper (8) und ein Kolbenunterteil (9) aufweist, die über einen Form- und/oder Kraftschluss verbunden sind und wobei das Kolbenunterteil (9) Vorsprünge (15) aufweist, die in Kontakt stehen mit wenigstens einer Berührfläche (16) an einem Zapfen (17) des Betätigungshebels (5).
Einfachkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) außenseitig der Führungshülse (7), diese umgebend, axial verschieblich gelagert ist.
Einfachkupplung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenunterteil (9) als von einem Kolbenhauptkörper (8) separates Bauteil ausgebildet ist.
Einfachkupplung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhauptkörper (8) und/oder das Kolbenunterteil (9) aus Kunststoff aufgebaut ist oder diesen Werkstoff umfasst, und/oder die Führungshülse (7) aus Metall aufgebaut ist oder diesen Werkstoff umfasst.
Einfachkupplung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenunterteil (9) zum Kolbenhauptkörper (8) mit Spiel in Radialrichtung (12) und/oder in Axialrichtung (13) an diesem angebracht ist.
Einfachkupplung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Kolbenhauptkörper (8) und Kolbenunterteil (9) als Schnappverbindung (22) ausgebildet ist.
Einfachkupplung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhauptkörper (8) einen Haken (23) aufweist, der integraler Bestandteil des Kolbenhauptkörpers (8) ist, und wobei der Haken (23) an seinem distalen Ende einen Kopf (25) aufweist, der in Radialrichtung beweglich ist.
Einfachkupplung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrücklager (3) direkt mit dem Kolbenhauptkörper (8) in Anlage steht und/oder in direkter oder indirekter Anlage mit der Druckplatte steht.