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Die Erfindung betrifft eine Ausrückeinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
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Grundsätzlich ist eine Fahrzeugkupplung aus den Baugruppen Kupplung, Ausrückeinrichtung und Betätigung der Ausrückeinrichtung aufgebaut. Auf www.kfz-tech.de/Reibungskupplung.htm wird dazu ausgeführt, dass eine für Fahrzeugkupplungen typische Trockenkupplung eine antriebsseitige Schwungscheibe aufweist, welche zusammen mit einem Anpressring und einer Membranfeder die Kupplung bildet. Eine zwischen Schwungrad und Anpressring angeordnete Kupplungsscheibe ist mit einer abtriebsseitigen Getriebewelle zur Übertragung eines Drehmomentes im Eingriff.
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Zur Betätigung der Kupplung sind zwei Möglichkeiten bekannt. Je nach Ausbildung der Membranfeder wird zwischen einer gedrückten Betätigung und einer gezogenen Betätigung unterschieden. Beiden Typen ist gemeinsam, dass eine Ausrückeinrichtung die Einwirkung der Membranfeder auf die Kupplungsteile aufhebt und damit ein Lüftungsspiel hergestellt, wobei das Trennen der Kupplung ziehend oder drückend erfolgt.
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Kupplungen können als „normaly open“ oder „normaly closed“ ausgeführt sein. In jedem Fall wird eine Ausrückeinrichtung mit einem entsprechenden Betätigungssystem benötigt.
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Die Betätigung der Ausrückeinrichtung wird bei Schaltgetrieben durch den Fahrer mittels Betätigen des Kupplungspedals des Fahrzeuges ausgelöst und durch einen Seilzug, ein Gestänge oder durch Hydraulik vom Pedal auf die Ausrückeinrichtung übertragen. Statt des Betätigens des Kupplungspedals durch den Fahrer ist insbesondere bei Automatikgetrieben auch ein elektrischer oder pneumatischer Stellmotor mit einem geeigneten Steuergerät als Auslöseelement möglich.
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Bekannte Lösungen arbeiten meist mit einer Ausrückeinrichtung, welche die Kupplung entweder ziehend oder drückend betätigt. Dementsprechend vielfältig sind die Ausführungen.
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Aus der Druckschrift
DE3210922 ist eine Variante einer Ausrückeinrichtung bekannt, welche mit einem Freilauf arbeitet. Dabei wird eine ziehende Betätigung mit einem Aktor mittels eines klemmenden Freilaufs erreicht. Der Nachteil ist, dass die Betätigung der Kupplung nur ziehend erfolgen kann.
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Nachteilig ist ebenfalls, dass der Freilauf bei Demontage nur nach einem gewissen Weg des Betätigungssystems gelöst wird.
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In der deutschen Offenlegungsschrift
DE10338558 ist ein Kupplungssystem beschrieben, welches eine drückende und eine ziehende Betätigung erlaubt und mit einem wegabhängig entriegelten Betätigungszylinder arbeitet. Ein systembedingter Leerweg bis zum Schließen der Verbindung muss berücksichtigt werden, was sich in einem zusätzlichen Bauraum bemerkbar macht. Es ist weiterhin nachteilig, dass keine Demontage erfolgen kann, wenn sich der Betätigungsantrieb nicht in der Ruhestellung befindet. Dies ist insbesondere in Havariesituationen von Bedeutung.
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Den bekannten gattungsgemäßen Ausführungen ist gemeinsam, dass diese grundsätzlich in der beschriebenen Baugruppenstruktur aufgebaut sind. Dabei ist die Kupplung mit Ausrücklager an der Kurbelwelle des Motors angeordnet und die Betätigung der Ausrückeinrichtung am Getriebe. Die Anlenkung der Ausrückeinrichtung erfolgt über Bauteile, welche teilweise am Getriebe und teilweise dezentral im Fahrzeug angeordnet sind.
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Die bekannten Bauformen weisen den Nachteil auf, dass die Montage des Motors mit dem Getriebe am Fahrzeug kompliziert ist, weil gleichzeitig beim Einsetzen der Getriebewelle in die Kupplung ein Betätigungshebel der Ausrückeinheit in diese eingefädelt werden muss. Dies gilt sowohl bei der Montage der Motor-Getriebe-Einheit in einem Fahrzeugwerk, vor allem aber auch bei Montage- und Demontagearbeiten zu Servicezwecken im Lebenszyklus des Fahrzeuges.
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Ein weiterer Nachteil bekannter Bauformen ist, dass die Anlenkung der Ausrückeinheit über dezentral im Fahrzeug angeordnete mechanische Elemente bei jedem neuen Einsatzfall ein erhebliches Maß an Modifikationen und konstruktiven Änderungen mit sich bringt, um die Ausrückeinrichtung und dessen Betätigungseinrichtung mit einer neuen Getriebekonstruktion oder einem neuen Fahrzeugkonzept zu kombinieren. Vorteilhaft wäre eine Ausrückeinrichtung, welche sowohl drückend als auch ziehend arbeiten kann.
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Bei einer drückenden Betätigungsrichtung ist die Gegenkraftabstützung in der Regel unproblematisch. Dagegen ist eine ziehende Betätigungsrichtung nur mit erhöhtem Aufwand realisierbar. Es ist hier erforderlich, dass während der Betätigung eine Kette zwischen Schwungrad (Motorblock), Kupplung, Betätigungslager, Antrieb (Aktorik) und Gehäuse (Kupplungsglocke) geschlossen wird. Eine hierfür geeignete Teillösung ist ein Betätigungslager, welches für eine ziehende Betätigung geeignet ist, auch für eine drückende Betätigung zu befähigen. Nachteil ist jedoch, dass die Montage und/oder Demontage des Gesamtsystems auf Grund von Schnappverschlüssen und Hebelsystemen nicht unproblematisch ist. Eine Kopplung der Hebelsysteme erfordert einen zusätzlichen Montageschritt, was sich sowohl im Montage- als auch Demontageaufwand niederschlägt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausrückeinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges zu entwickeln, welche zwei Kraftwirkungsrichtungen ermöglicht, eine hohe Funktionssicherheit aufweist sowie sicher und unkompliziert montiert und demontiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Als Ausrückeinrichtung wird ein erweiterter Freilauf vorgeschlagen. Ein Antrieb klemmt in einer ersten Richtung einen Klemmkörper des Betätigungslagers ein und kann in dieser Richtung z.B. ziehend betätigt werden. Der Antrieb stößt in der zweiten, entgegen gesetzten Richtung an einen Anschlagbereich des Betätigungslager an und kann so drückend betätigen.
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Der Klemmkörper kann, wenn es nicht zur Klemmung kommt, einfach in den Freilauf der Ausrückeinrichtung hinein geschoben werden, so dass hierdurch eine einfache Montage und Demontage möglich ist.
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Die Ausrückeinrichtung kann mehrteilig aufgebaut sein und über einen weiteren Klemmkörper die Klemmung und über einen Anschlagkörper den Anschlag realisieren.
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Die Verbindungsstelle im Kraftfluss des Kupplungssystems ist als ein selbsttätiger lastabhängiger Verschluss in der Art eines gesteuerten Freilaufs eingerichtet.
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Eine Ausrückeinrichtung, welche ein Ausrücklager einer Kupplung eines Fahrzeuges betätigt und von einem Aktor angetrieben wird, ist an einem Ring des Ausrücklagers zu einer Hülse verlängert, wobei die Hülse eine Schulter aufweist. Dabei ist die Kontur der Hülse mindestens teilweise konisch ausgebildet.
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Am konisch ausgebildeten Teil der Hülse ist mindestens ein Klemmkörper angeordnet, der in einem Käfig geführt ist. Der Käfig weist gleichfalls eine Schulter auf.
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Der Klemmkörper ist an der der Hülse gegenüber liegenden Seite mit einem Stützring in Kontakt, welcher mit einem an der Abtriebsseite angeordneten Führungsrohr wirkverbunden ist. Ein im Wesentlichen ringförmiges Betätigungselement, welches in zwei Richtungen von einem Aktor entlang einer Achse mit einer Kraft beaufschlagt werden kann, übt diese Kraft sowohl gegen die Schulter des Käfigs sowie des Stützrings als auch gegen die Schulter der Hülse aus.
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Eine Feder, welche einerseits zentrisch vom Führungsrohr aufgenommen wird, wirkt an der gegenüberliegenden Seite gegen den Stützring.
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Eine vorteilhafte Ausführung ist gegeben, wenn mehr als ein Klemmkörper am Umfang der Hülse im Wesentlichen gleichmäßig verteilt und vom Käfig geführt sind.
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In einer Variante der Erfindung ist das Ausrücklager als baulich besonderes Lager ausgeführt, indem dieses in Form einer Hülse verlängert ist. Es ist ebenso möglich, das Ausrücklager mit einer gesonderten Hülse zu verbinden.
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Die Hülse ist vorzugsweise innen konisch ausgebildet. In einer weiteren Variante ist die Hülse außen konisch ausgebildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel mit Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein bekanntes Kupplungssystem mit Ausrückeinrichtung und Aktor
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2 ein Kupplungssystem mit Ausrückeinrichtung mit konischer Außenkontur des Ausrücklagerringes in demontierter Stellung
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2 ein Kupplungssystem mit Ausrückeinrichtung mit konischer Außenkontur des Ausrücklagerringes in Betriebslage
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4 eine Ausrückeinrichtung in Betriebslage mit konischer Innenkontur des Ausrücklagerringes
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5 einen schematischen Aufbau mit einem Freilauf
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6 einen schematischen Aufbau eines alternativen Klemmkörperfreilaufes mit belastungsabhängiger Betätigung des Klemmkörpers
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7 einen schematischen Aufbau eines Klemmkörperfreilaufes mit zweiseitiger Betätigung des Klemmkörpers
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8 einen schematischen Aufbau einer Freilaufvariante mit einer Entkopplung des Klemmkörpers
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9 einen schematischen Aufbau eines Klemmkörperfreilaufes mit direktem Antrieb des bewegten Führungsteiles
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10 eine Ausführung eines Klemmkörperfreilaufes mit alternativer Form zur Führung des bewegten Lagerteiles
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Ein Kupplungssystem besteht aus einer Kupplung 1, einer Betätigungseinheit 2 sowie einem Aktor 3. Diese Hauptbaugruppen sind immer erforderlich, um ein gattungsgemäßes Kupplungssystem zum Einsatz zu bringen.
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Um die Kupplung 1 sowohl gezogen als auch gedrückt betätigen zu können und darüber hinaus die Montage und Demontage einfacher zu gestalten als bei bekannten Lösungen, wird ein erweiterter klemmender Freilauf vorgeschlagen.
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Dazu besteht gemäß 2 die Kupplung 1 im Wesentlichen aus einem Schwungrad 4 und einer Kupplungsdruckplatte 5, zwischen denen eine Kupplungsscheibe 6 angeordnet ist. Von einem Kupplungsdeckel 7 wird eine Membranfeder 8 gehalten, welche Federzungen 8.1 aufweist.
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Die Federzungen 8.1 übertragen die Bewegung eines Ausrücklagers 9 auf die Kupplungsbauteile. Das Ausrücklager 9 ist als baulich besonderes Lager ausgeführt, indem der Außenring 9.1 zu einer Hülse 10 verlängert ist, welche eine Schulter 10.1 aufweist. An der Außenkontur der Hülse 10 ist ein Teil der Kontur konisch 10.2 ausgebildet, wohingegen die Innenkontur 10.3 der Hülse 10 zylindrisch ausgebildet ist.
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Diese Bauteile sind am Antrieb, insbesondere der Kurbelwelle eines nicht dargestellten Motors in einem Kraftfahrzeug, montiert.
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An der Abtriebsseite, insbesondere einem nicht dargestellten Getriebe eines Kraftfahrzeuges, befindet sich ein Führungsrohr 11, welches an der Außenseite einen Käfig 12 aufnimmt. Der Käfig 12 ist entlang einer Achse A verschiebbar ausgeführt und weist eine Schulter 12.1 auf. Eine Feder 13, welche einerseits zentrisch vom Führungsrohr 11 aufgenommen wird, wirkt an der gegenüberliegenden Seite gegen einen Stützring 14, welcher ebenfalls entlang der Achse A beweglich ist.
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Der Käfig 12 führt über den Umfang zur Achse A verteilte Klemmkörper 15, welche mit der Innenseite des Stützringes 14 in Kontakt sind.
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Ein ringförmiges Betätigungselement 16 befindet sich zwischen der Schulter 12.1 des Käfigs 12 und der Schulter 10.1 der Hülse 10. Es ist durch einen nicht dargestellten Aktor entlang der Achse A verschiebbar.
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Die beiden Baugruppen lassen sich problemlos ineinander schieben (Montage) als auch trennen (Demontage). Es sind keine zusätzlichen Arbeitsgänge notwendig, wie z.B. das Anfädeln von Hebeln.
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Gemäß 3 ist das Kupplungssystem montiert in Betriebslage. Dabei befindet sich das Betätigungselement 16 zwischen der Schulter 10.1 der Hülse 10 und der Schulter 12.1 des Käfigs 12 und kann von einem nicht dargestellten Aktor entlang der Achse A bewegt werden und sowohl gegen die Schulter 10.1 der Hülse 10 als auch gegen die Schulter 12.1 des Käfigs 12 eine Kraft ausüben.
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Wird das Betätigungselement 15 mittels des nicht dargestellten Aktors gegen die Schulter 10.1 der Hülse 10 bewegt, übt dieses direkt eine drückende Kraft F1 auf das Ausrücklager 9 aus.
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Wird das Betätigungselement 16 mittels des nicht dargestellten Aktors gegen die Schulter 12.1 des Käfigs 12 bewegt, übt dieses eine ziehende Kraft F2 aus das Ausrücklager 9 aus, indem der Kraftschluss vom Käfig 12 über die Klemmkörper 15 zur Hülse 10 und den Stützring 14 ebenfalls auf das Ausrücklager 9 erfolgt.
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In 4 ist eine Variante ausgeführt, bei welcher die Innenkontur des Außenringes 9.1 des Ausrücklagers 9 konisch ausgeführt ist. Dementsprechend liegen die Klemmkörper 15 und der Käfig 12 innerhalb der Hülse 10.
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Die Betätigung der Ausrückeinrichtung ist gleich: Das Betätigungselement 16, bewegt durch den nicht dargestellten Aktor, übt die drückende Kraft F1 auf die Schulter 10.1 der Hülse 10 und die ziehende Kraft F2 auf die Schulter 12.1 des Käfigs 12 aus.
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Je nach konstruktiver Ausführung der Kupplung ist es mithin möglich, mit der gleichen Ausrückeinrichtung Kupplungen drückend oder ziehend zu betätigen. Das reduziert die Variantenvielfalt und lässt eine universelle Verwendbarkeit zu. Durch die leichte Montage und Demontage ergeben sich Vorteile und Einsparungen sowohl im Fahrzeugwerk als auch im Servicefall während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeuges.
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Es ist auch möglich, die Ausrückeinrichtung doppelt wirkend im Fahrzeug einzusetzen, indem die eine Betätigungsrichtung zum Ausrücken der Kupplung benutzt wird, wohingegen die andere Betätigungsrichtung als zusätzliche Anpresskraft genutzt werden kann, was zur Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes bei gleicher Baugröße der Kupplung führt oder zur Reduzierung der Baugröße bei gleichem Drehmoment.
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5 zeigt schematisch einen Aufbau mit einem Freilauf. Durch den Anschlag wird der Klemmkörper zurück gehalten. Ein bewegliches Teil kann einfach in das Verbindungsteil eingeführt werden (Teilfigur 5.1). Damit ist eine Montage/Demontage möglich.
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Durch den direkten Anschlag kann die Antriebskraft in die erste, drückende Richtung übertragen werden (Teilfigur 5.2).
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Durch die Klemmeinrichtung wird ein Kraftschluss hergestellt; die Übertragung der Antriebskraft erfolgt so auch in die zweite, ziehende Richtung (Teilfigur 5.3).
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Es wird vorgeschlagen, eine Verbindungsstelle im Kraftfluss des Kupplungssystems mit einem selbsttätigen, lastabhängigen Verschluss in der Art eines gesteuerten Freilaufes einzurichten.
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Es soll dabei ebenfalls eine zweiseitige Betätigungsrichtung ermöglicht werden.
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Als Kopplungsstelle kann ebenso vorteilhaft eine Verbindung zwischen Betätigungslager und Aktorik (z.B. Hebelsystem) genutzt werden. Alternativ können aber auch die Verbindung vom Betätigungslager zu den Tellerfederzungen oder andere Stellen realisiert werden.
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Eine Betätigungskraftrichtung kann durch einen einfachen Anschlag der Verbindungsteile realisiert werden. Diese einfache Variante wird z.B. auch bei aufgedrückten Kupplungen angewendet und ermöglicht eine sehr einfache Montage. Diese Richtung sollte z.B. genutzt werden, um das Öffnen der Kupplung zu bewirken. Es ist so gesichert, dass diese Teilfunktion mit höchster Sicherheit funktioniert (Vermeidung kritischer Situationen).
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Die zweite Betätigungskraftrichtung soll durch den lastabhängig gesteuerten Freilauf realisiert werden. Durch die Betätigungskraft soll eine Klemmung erfolgen und somit durch Kraftschluss eine Übertragung erfolgen. Dies bedeutet aber auch, dass, wenn keine Betätigungskraft in die zweite Richtung arbeitet, auch keine hemmende Wirkung einer Demontage entgegensteht.
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6 zeigt einen schematischen Aufbau eines alternativen Klemmkörperfreilaufes mit belastungsabhängiger Betätigung (Ansteuerung) des Klemmkörpers. Ein bewegliches Teil kann einfach in das Verbindungsteil bis auf Anschlag eingeführt werden (Montage möglich – Teilfigur 6.1). Der Anschlag wirkt nicht hemmend, das bewegliche Teil kann ohne Probleme entnommen werden (Demontage möglich – Teilfigur 6.2). Durch den direkten Anschlag kann die Antriebskraft in die erste Richtung übertragen werden (Teilfigur 6.3). Durch die Ansteuerung der Klemmeinrichtung wird ein Kraftschluss hergestellt, die Übertragung der Antriebskraft erfolgt so auch in die zweite Richtung (Teilfigur 6.4).
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Für die Ausführung der Freiläufe sind verschiedene, auch schon bekannte Varianten anwendbar. Einige Details sollen dennoch aufgeführt werden.
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Die Klemmeinrichtung wird durch eine bestimmte Richtung des Antriebs in Wirkung gebracht.
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Die Einrichtung kann ein Rückstellelement (z.B. Feder) besitzen, um ohne Auslöse-/Betätigungskraft in die geöffnete Stellung zu gelangen. Ebenso kann aber auch durch den Antrieb selbst jederzeit ein sicheres Lösen der Klemmung erfolgen. Hierzu kann z.B. ein zweiter Anschlag an der Klemmeinrichtung genutzt werden (7).
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8 zeigt eine weitere schematische Freilaufvariante mit einer Entkopplung de Klemmkörpers. Durch eine Trennung der Klemmeinrichtungsteile können unter Umständen weitere Funktionsvorteile erzielt werden. Um z.B. eine Rückwirkung der Reibkräfte (Querkräfte) zwischen Antrieb und Klemmeinrichtung auszuschließen, können die Klemmkörper in einer Art Führungsteil (Käfig) eingesetzt werden. Die Klemmkörper können dabei als ein Ring (auch einteilig) oder in bekannten Klemmkörperformen (Kugeln, Rollen usw.) ausgeführt werden.
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Eine schematische Ausführung wird beispielhaft in 9 als Schema eines Klemmkörperfreilaufes mit direktem Antrieb des bewegten Führungsteiles (Käfig) gezeigt.
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10 zeigt eine Ausführung eines Klemmkörperfreilaufes mit alternativer Form zur Führung des bewegten Lagerteiles. Dabei zeigen die Teilfiguren 10.1 und 10.2 die jeweils demontieren Teilbaugruppen. Sie können problemlos montiert werden und ergeben dann die zusammengesetzte Baugruppe der Teilfigur 10.3 im montierten Zustand.
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Die Teilfiguren 10.4 und 10.5 veranschaulichen, wie eine Betätigung in beide Richtungen erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung
- 2
- Betätigungseinheit
- 3
- Aktor
- 4
- Schwungrad
- 5
- Kupplungsdruckplatte
- 6
- Kupplungsscheibe
- 7
- Kupplungsdeckel
- 8
- Membranfeder
- 8.1
- Federzungen
- 9
- Ausrücklager
- 9.1
- Außenring
- 10
- Hülse
- 10.1
- Schulter
- 10.2
- konische Kontur
- 10.3
- Innenkontur
- 11
- Führungsrohr
- 12
- Käfig
- 12.1
- Schulter
- 13
- Feder
- 14
- Stützring
- 15
- Klemmkörper
- 16
- Betätigungselement
- A
- Achse
- F1
- drückende Kraft
- F2
- ziehende Kraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3210922 [0007]
- DE 10338558 A [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- www.kfz-tech.de/Reibungskupplung.htm [0002]
