DE102016012865A1

DE102016012865A1 - Selbstjustierender pneumatischer Kupplungsaktor

Info

Publication number: DE102016012865A1
Application number: DE102016012865.8A
Authority: DE
Inventors: Ivan Brajdic; Matthias Callesen; Stephan Eisfelder; Frank-Peter Klück; Tobias Schulz; Jens Willms
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-03
Also published as: WO2018077464A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen sich selbst justierenden pneumatischen Kupplungsaktor (10) zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, welcher ein ringzylindrisches, axial einseitig offenes Gehäuse (20) und einen darin axial verschiebbar angeordneten Ringkolben (24) aufweist, zwischen denen ein Druckraum (26) ausgebildet ist, und bei dem der Ringkolben (24) mit einem Ausrücklager (18) verbunden ist, welches an einer Kupplungsfeder (12) zur Verstellung derselben aus einer Nichtbetätigungsstellung in eine Betätigungsstellung axial anliegt, bei welchen die Kupplung geschlossen beziehungsweise geöffnet ist, und bei dem eine Vorrichtung zur Kompensation einer kupplungsverschleißbedingten Änderung des Betätigungsweges zum Öffnen oder Schließen der Kupplung vorhanden ist. Weiter ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Spindel (32) aufweist, welche im nicht betätigten Zustand des Kupplungsaktors (10) frei drehbar und bei betätigtem Kupplungsaktor blockiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen sich selbst justierenden pneumatischen Kupplungsaktor zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, welcher ein ringzylindrisches, axial einseitig offenes Gehäuse und einen darin axial verschiebbar angeordneten Ringkolben aufweist, zwischen denen ein Druckraum ausgebildet ist, und bei dem der Ringkolben mit einem Ausrücklager verbunden ist, welches an einer Kupplungsfeder zur Verstellung derselben aus einer Nichtbetätigungsstellung in eine Betätigungsstellung axial anliegt, bei welchen die Kupplung geschlossen beziehungsweise geöffnet ist, und bei dem eine Vorrichtung zur Kompensation einer kupplungsverschleißbedingten Änderung des Betätigungsweges zum Öffnen oder Schließen der Kupplung vorhanden ist.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Aktoren zur pneumatischen Betätigung von Kraftfahrzeugkupplungen bekannt. Hiermit können Kraftfahrzeuge mit im Vergleich zu hydrodynamischen Drehmomentwandlern besonders kraftstoffsparenden, rein mechanisch wirkenden Kupplungen zur zeitweisen Trennung der Brennkraftmaschine von dem Getriebe des Antriebsstrangs ausgestattet werden. Vielfach weisen derartige Kupplungsaktoren jedoch den Nachteil auf, dass betriebsbedingte Verschleißerscheinungen der mechanischen Kupplung zu einer Veränderung des Betätigungsweges führen. Infolgedessen kann sich das Ansprech- und Betätigungsverhalten des Kupplungsaktors unvorteilhaft verändern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Kupplungsaktor vorzustellen, der unabhängig von etwaigen Verschleißerscheinungen der Kupplung diese stets verzögerungsfrei betätigen kann. Hierzu soll der Kupplungsaktor eine besondere Vorrichtung zur Kompensation verschleißbedingt unterschiedlich langer Betätigungswege aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch einen Kupplungsaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Weiterbildungen.
Demnach geht die Erfindung aus von einem sich selbst justierenden Kupplungsaktor zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, welcher ein ringzylindrisches, axial einseitig offenes Gehäuse und einen darin axial verschiebbar angeordneten Ringkolben aufweist, zwischen denen ein Druckraum ausgebildet ist, und bei dem der Ringkolben mit einem Ausrücklager verbunden ist, welches an einer Kupplungsfeder zur Verstellung derselben aus einer Nichtbetätigungsstellung in eine Betätigungsstellung axial anliegt, bei welchen die Kupplung geschlossen beziehungsweise geöffnet ist, und bei dem eine Vorrichtung zur Kompensation einer kupplungsverschleißbedingten Änderung des Betätigungsweges zum Öffnen oder Schließen der Kupplung vorhanden ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Kupplungsaktuator vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Spindel aufweist, welche im nicht betätigten Zustand des Kupplungsaktors frei drehbar und bei betätigtem Kupplungsaktor blockiert ist.
Die Spindel ermöglicht es bei einer vergleichsweise technisch einfachen Ausbildung dieses Kupplungsaktors, dass dessen Kolben beim Ablassen von Druck aus dem Druckraum durch die Kupplungsfeder in seine den aktuellen Kupplungsverschleiß repräsentierende Ausgangsstellung im Druckraum beziehungsweise in Bezug zum Gehäuse zurückgedrückt wird. Die Spindel ist bei dieser Rückstellbewegung des Kolbens vergleichsweise reibungsarm drehbar. Die kupplungsnahe Stirnseite des Kupplungsausrücklagers bleibt am Ende der Rückstellbewegung des Kolbens mit sehr geringem Axialspiel zu dem radial inneren Ende der Kupplungsfeder angeordnet oder steht mit diesen direkt in Kontakt. Bei einer Beaufschlagung des Druckraumes des Kupplungsaktors mit Druckluft gelangt die Spindel aufgrund eines entsprechend gewählten Gewindesteigung in Selbsthemmung oder kann durch das Einwirken anderen Mittel nicht mehr gedreht werden, so dass die Kupplungsbetätigung von dieser, den Kupplungsverschleiß berücksichtigenden Position aus beginnen kann. Die automatische Berücksichtigung des Kupplungsverschleißes bei der Rückstellung des Kolbens führt im Ergebnis zu einem gegen Null reduzierten Leerweg zwischen dem Ausrücklager und der Kupplungsfeder. Hierdurch entsteht im Vergleich zwischen einer neuen und einer verschlissenen Kupplung keine Änderung des Stelleweges bis zum Beginn der Kupplungsbetätigung und damit auch keine Änderung der Dauer bis zum Beginn der Kupplungsbetätigung.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante ist ein sich selbst justierender pneumatischer Kupplungsaktor zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, bei dem ein Ringkolben axial verschiebbar in dem Gehäuse unter Schaffung des Druckraumes aufgenommen ist, bei dem ein ringförmiger Ausrücklagerträger axial verschiebbar radial innerhalb des Ringkolbens angeordnet ist, bei dem der Ausrücklagerträger eine kupplungsnahe Ringkammer aufweist, bei dem in der kupplungsnahe Ringkammer ein Ausrücklager angeordnet ist, dessen drehbarer Lagerring mit der Kupplungsfeder in Kontakt ist oder in Kontakt bringbar ist, und bei dem zum Betätigen der Kupplung durch ein Beaufschlagen des Druckraumes mit einem Druckfluid der Ringkolben zusammen mit dem Ausrücklagerträger entgegen der Federkraft der Kupplungsfeder in Richtung zur Kupplungsfeder axial verschiebbar angeordnet ist. Weiter ist bei diesem Kupplungsaktor vorgesehen, dass radial innerhalb des Ausrücklagerträgers eine hohlzylindrische Spindel angeordnet ist, und dass diese Spindel drehbar sowie bis auf ein geringes Axialspiel axial unverschiebbar mit dem Ringkolben verbunden ist, wobei diese Verbindung derartig ist, dass die Spindel im drucklosen Zustand des Druckraumes um eine Längsmittelachse des Kupplungsaktors drehbar und bei einem einen Überdruck ausgesetztem Druckraum nicht drehbar ist. Die Druckluft gelangt über eine Zuführungsöffnung in einem Gehäuseboden in den Druckraum.
Demnach sorgt die Spindel dafür, dass der Kupplungsaktor bei dessen Rückstellung von seiner Betätigungsstellung in seine Nichtbetätigungsstellung automatisch eine Verschleißkompensation durchführt, derart, dass dessen Betätigungselement unabhängig vom Kupplungsverschleiß stets Kontakt mit einer beispielsweise als Membranfeder ausgebildeten Kupplungsfeder hat, oder zumindest unmittelbar neben diese steht. Hierdurch bleibt das Ansprechverhalten, insbesondere die Betätigungsdauer, des Kupplungsaktors auch bei zunehmender Abnutzung der Kupplungsbeläge weitgehend konstant. Der sich dabei einstellende Ausgleichsabstand bildet einen dem aktuellen Abnutzungsgrad der Kupplung jeweils angepassten axialen Offset. Ein pneumatisches Totvolumen beziehungsweise ein leerer Betätigungsweg des Kupplungsaktor wird geschickt vermieden. Das erwähnte Gehäuse bildet zwar zusammen mit dem Ringkolben den erwähnten Druckraum, es verkörpert zugleich aber auch das Gehäuse des Kupplungsaktors.
Um den beschriebenen Kupplungsaktor möglichst kompakt ausbilden zu können, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung desselben vorgesehen sein, dass der Ausrücklagerträger eine kupplungsferne Ringkammer aufweist, in der mindestens eine Vorspannfeder angeordnet ist, dass die Vorspannfeder mit ihrem einem axialen Ende an einem Ringkolbenboden des Ringkolbens sowie mit ihrem anderen axialen Ende an einen die kupplungsnahe Ringkammer und die kupplungsferne Ringkammer des Ausrücklagerträgers trennenden Boden des Ausrücklagerträger anliegt, und dass die Federkraft dieser Vorspannfeder so gewählt ist, dass diese das Ausrücklager in einem Kräftegleichgewicht mit der Federkraft der Kupplungsfeder an diese Kupplungsfeder in deren unbetätigten Stellung bei überdrucklosen Druckraum drückt, derart, dass zwischen dem Ringkolben und dem Ausrücklagerträger ein zur selbsttätigen Verschleißkompensation der Kupplung geeigneter axialer Ausgleichsabstand einstellt ist. Demnach sorgt die Vorspannfeder dafür, dass der Ausrücklagerträger im unbetätigten Zustand des Kupplungsaktors an der Kupplungsfeder axial anliegt, ohne diese wegen des beschrieben Kräftegleichgewichtes in deren Kupplungsbetätigungsrichtung auszulenken.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen einem radial einwärts gerichteten Spindelboden der Spindel und dem Ringkolbenboden des Ringkolbens ein Reibelement und/oder ein Formschlusselement angeordnet. Hierdurch wird ein unkontrolliertes Drehen der Spindel im druckbeaufschlagten Zustand der Druckkammer des Kupplungsaktors und damit eine Veränderung des axialen Ausgleichsabstands in Bezug zur Kupplungsfeder verhindert.
Zur mechanischen Kopplung des Ausrücklagerträgers mit der Spindel ist bevorzugt vorgesehen, dass letztere einen radial auswärts gerichteten und gewendelten Vorsprung aufweist, welcher in eine dazu korrespondierend ausgebildete sowie radial einwärts gerichtete Nut einer Außenringwand des Ausrücklagerträgers eingreift. Hierdurch ist eine verlässliche mechanische Kopplung zwischen der Spindel und dem Ausrücklagerträger nach Art eines Spindeltriebs beziehungsweise Schraubantriebs gegeben. Die Anordnung der Verbindungsmittel hierfür radial innerhalb des Ausrücklagerträgers sorgt für eine radial kompakte Ausbildung des Kupplungsaktors.
Eine andere günstige Weiterbildung eines Kupplungsaktors mit den Merkmalen der Erfindung sieht vor, dass zur Gleitführung des Ringkolbens zwischen dem Ringkolben und einer radialen Außenwand des Gehäuses mindestens zwei Führungselemente angeordnet sind. Infolgedessen ist eine leichtgängige und zugleich verkippungssichere axiale Verschiebbarkeit des Ringkolbens gewährleistet.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine radial innen angeordnete hohlzylindrische Innenwand aufweist, welche koaxial von der hohlzylindrischen radialen Außenwand des Gehäuses umgeben ist, und dass der Ringkolben mittels eines ersten Dichtelements gegenüber der radialen Außenwand des Gehäuses sowie mittels eines zweiten Dichtelements gegenüber der radialen Innenwand des Gehäuses abgedichtet ist. Hierdurch ist der Druckraum des Kupplungsaktors hermetisch dicht nach außen abgeschlossen.
Gemäß einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass an der radialen Innenwand des Gehäuses am axialen Ende des Betätigungsweges des Ausrücklagerträgers ein axiales Anschlagelement angeordnet ist. Hierdurch ist eine zuverlässige mechanische Begrenzung des Ausfahrwegs des Kupplungsaktors gegeben.
Schließlich kann bei dieser ersten Variante des Kupplungsaktors vorgesehen sein, dass eine Innenringwand des Ausrücklagerträgers koaxial von der Außenringwand des Ausrücklagerträgers umschlossen ist, und dass die Innenringwand sowie die Außenringwand des Ausrücklagerträgers mittels des senkrecht zur Längsmittelachse verlaufenden sowie kreisringförmigen Bodens des Ausrücklagerträgers zur Ausbildung der kupplungsnahen Ringkammer sowie der kupplungsfernen Ringkammer miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine verkippsichere axiale Führung des Ausrücklagerträgers im Ringkolben des Kupplungsaktors gegeben, und zugleich ist durch den kreisringförmigen, radial ausgerichteten Boden des Ausrücklagerträgers zwischen den beiden hohlzylindrischen, axial ausgerichteten Wänden des Ausrücklagerträgers Raum zur Aufnahme des Ausrücklagers sowie Raum zum Aufnehmen eines axialen Endes der Vorspannfeder geschaffen.
Ein Kupplungsaktor gemäß einer zweiten Variante, welcher ebenfalls von dem Grundprinzip der Erfindung Gebrauch macht, nämlich die Nutzung eines Spindeltriebs für eine Verschleißkompensation, ist durch die Merkmale des Anspruchs 10 definiert.
Diese zweite Variante betrifft einen sich selbst justierenden pneumatischen Kupplungsaktor zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem ringzylindrischen, axial einseitig offenen Gehäuse, welches eine zylindrische Gehäuseinnenwand, eine radiale Bodenwand und eine diese koaxial umgebende zylindrische Gehäuseaußenwand aufweist, bei dem in dem Gehäuse ein an der Bodenwand des Gehäuses mittels mindestens einer Vorspannfeder axial abgestützter Ringzylinder axial verschiebbar angeordnet ist, bei dem der Ringzylinder eine zylindrische Außenwand und eine radiale Bodenwand aufweist, bei dem die Bodenwand des Ringzylinders radial innen eine axiale Bohrung aufweist, bei dem radial innerhalb des Ringzylinders ein ringförmiger Ausrücklagerträger angeordnet ist, welcher als Kolben wirksam in Bezug zum Ringzylinder und zum Gehäuse axial verschiebbar angeordnet ist, bei dem der Ausrücklagerträger eine kupplungsnahe Ringkammer aufweist, in welcher ein Ausrücklager angeordnet ist, dessen drehbarer Lagerring mit einer Kupplungsfeder in Kontakt ist oder in Kontakt bringbar ist, bei dem axial zwischen dem Ringzylinder und dem Ausrücklagerträger ein Druckraum ausbildet ist, und bei dem zum Betätigen der Kupplung durch ein Beaufschlagen des Druckraumes mit einem Druckfluid der Ausrücklagerträger entgegen der Federkraft der Kupplungsfeder in Richtung zur Kupplungsfeder axial verschiebbar ist.
Bei dieser Ausführungsvariante ist von Vorteil, dass der Kolben des Kupplungsaktors und der Ausrücklagerträger als ein einziges Bauteil ausgebildet sind.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Ringzylinder mittels einer im drucklosen Zustand des Druckraumes um eine Längsmittelachse des Kupplungsaktors drehbaren hohlzylindrischen Spindel axial in dem Gehäuse verschiebbar ist, dass im drucklosen Zustand des Druckraumes ein mechanisches Gleichgewicht zwischen der Federkraft der Kupplungsfeder und der Vorspannkraft der mindestens einen Vorspannfeder herrscht, derart, dass sich zwischen dem Ringzylinder und dem Gehäuse ein zur selbsttätigen Verschleißkompensation der Kupplung geeigneter axialer Ausgleichsabstand einstellt.
Durch die selbsttätige Verschleißkompensation beziehungsweise Selbstjustierung des Kupplungsaktors bleibt das zeitliche Ansprechverhalten des Kupplungsaktors weitgehend unbeeinflusst von etwaigen betriebsbedingten Abnutzungserscheinungen der mittels des Aktors zu betätigenden Reibungskupplung.
Gemäß einer anderen Weiterbildung dieser zweiten Variante des Kupplungsaktors kann vorgesehen sein, dass in der Bodenwand des Ringszylinders zumindest eine zum Druckraum führende Bohrung ausgebildet ist, dass dieser Bohrung mit einem Ende einer axial teleskopierbaren Leitung verbunden ist, und dass das andere Ende der teleskopierbaren Leitung mit einer Zuführungsbohrung im Gehäuseboden verbunden ist. Dies ermöglicht eine von der axialen Position des Ringszylinders unabhängige Versorgung des Druckraumes mit der zum Betätigen des Kupplungsaktors notwendigen Druckluft.
Vorzugsweise ist eine Innenringwand des Ausrücklagerträgers mittels mindestens zwei Führungselementen axial verschiebbar entlang der Gehäuseinnenwand geführt und mittels mindestens eines Dichtelements gegenüber der Gehäuseinnenwand abgedichtet. Hierdurch kann der Ausrücklagerträger den beim Betätigen der Kupplung auftretenden Kräften zuverlässig und dauerhaft standhalten.
Gemäß einer anderen technisch günstigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Außenringwand des Ausrücklagerträgers mittels mindestens eines Dichtelements gegenüber einer Gehäusewand des Ringzylinders abgedichtet ist. Infolgedessen ist die Druckdichtigkeit des durch den Ausrücklagerträger und das Gehäuse definierten Druckraumes sichergestellt.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die hohlzylindrische Außenwand des Ringzylinders zur mechanischen Kopplung des Ringzylinders mit der Spindel einen radial auswärts gerichteten und gewendelten Vorsprung aufweist, und dass dieser Vorsprung in eine radial einwärts gerichtete Nut an der radialen Innenseite der Spindel eingreift. Hierdurch ist eine verlässliche mechanische Kopplung zwischen der Spindel und dem Ausrücklagerträger nach Art eines Spindeltriebs beziehungsweise eines Schraubantriebs realisiert.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass radial zwischen der Spindel und der Gehäuseaußenwand mindestens ein Führungselement zur drehbaren Führung der Spindel um die Längsmittelachse des Kupplungsaktors vorgesehen ist. Hierdurch ist eine zuverlässige Lagesicherung der Spindel innerhalb des Gehäuses des Kupplungsaktors gegeben.
Vorzugsweise weist die Gehäuseaußenwand ein axiales Anschlagelement für die Spindel auf. Hierdurch ist in Verbindung mit dem Gehäuseboden eine beidseitige axiale Lagesicherung der Spindel gegeben, wobei dennoch deren leichtgängige Drehbarkeit der Spindel um die Längsmittelachse des Kupplungsaktors gewährleist ist.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass axial zwischen dem Gehäuseboden und der Spindel ein Reibelement und/oder Formschlusselement angeordnet ist, derart, dass die Spindel bei druckbeaufschlagtem Druckraum am Drehen gehindert und bei überdrucklosem Druckraum frei drehbar ist. Infolgedessen wird eine unkontrollierte Drehung der Spindel im druckbeaufschlagten Zustand sicher verhindert.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In der Zeichnung zeigt

1 einen schematischen axialen Teilschnitt durch einen unbetätigten Kupplungsaktor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung bei einer nicht verschlissenen Kupplung,
2 einen schematischen axialen Teilschnitt durch den betätigten Kupplungsaktor gemäß 1 im Fall einer nicht verschlissenen Kupplung,
3 einen schematischen axialen Teilschnitt durch den unbetätigten Kupplungsaktor gemäß 1 im Fall einer verschlissenen Kupplung,
4 einen schematischen axialen Teilschnitt durch den betätigten Kupplungsaktor gemäß 1 im Fall einer verschlissenen Kupplung, und
5 einen schematischen axialen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kupplungsaktor gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Bei den beiden Ausführungsformen gemäß den 1 bis 5 wird ein sich selbst justierender pneumatischer Kupplungsaktor 10; 100 zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs beschrieben, welcher ein ringzylindrisches Gehäuse 20; 104 und einen darin axial verschiebbar angeordneten Ringkolben 24; 116 aufweist, zwischen denen ein Druckraum 26; 122 ausgebildet ist. Zudem trägt bei diesen beiden Ausführungsformen der Kolben 24; 116 ein Ausrücklager 18; 110, welches an einer Kupplungsfeder 12, 112 zur Verstellung derselben aus einer Nichtbetätigungsstellung in eine Betätigungsstellung axial anliegt, bei welchen die Kupplung geschlossen beziehungsweise geöffnet ist. Zudem ist bei den beiden Ausführungsformen des pneumatischen Kupplungsaktors 10; 100 eine Vorrichtung zur Kompensation einer kupplungsverschleißbedingten Änderung des Betätigungsweges zum Öffnen oder Schließen der Kupplung vorhanden. Diese Vorrichtung weist gemäß der Erfindung eine Spindel 32, 136 auf, welche im nicht betätigten Zustand des Kupplungsaktors 10; 100 frei drehbar und bei betätigtem Kupplungsaktor 10; 100 blockiert ist.
Die 1 und 2, auf die im weiteren Verlauf der Beschreibung zunächst Bezug genommen wird, zeigen einen schematischen axialen Teilschnitt durch einen unbetätigten beziehungsweise einen betätigten Kupplungsaktor gemäß einer ersten Ausführungsform, und zwar jeweils im Fall einer nicht verschlissenen beziehungsweise neuen Kupplung.
Der Kupplungsaktor 10 weist ein ringförmiges, axial einseitig offenes Gehäuse 20 mit einer hohlzylindrischen Innenwand 66 und eine diese Innenwand 66 koaxial umgebende hohlzylindrische Außenwand 64 auf, welche axial endseitig und kupplungsfern durch einen sich radial erstreckenden Gehäuseboden 90 verbunden sind. In dem Gehäuseboden 90 ist eine Zuführungsöffnung 22 zur Durchleitung von Druckluft ausgebildet. In dem Gehäuse 20 ist ein Ringkolben 24 axial verschiebbar aufgenommen, der eine radial außen angeordnete hohlzylindrische Ringkolbenwand 25 und einen sich hiervon radial nach innen erstreckenden Ringkolbenboden 44 aufweist. Der Ringkolben 24 ist gegen das Gehäuse 20 abgedichtet, so dass zwischen dem Ringkolben 24 und dem Gehäuse 20 ein Druckraum 26 veränderlicher Größe ausgebildet ist. Die erwähnte Zuführungsöffnung 22 im Gehäuseboden 90 mündet in diesen Druckraum 26, so dass dieser zur Kupplungsbetätigung mit Druckluft beaufschlagbar ist.
Radial zwischen der hohlzylindrischen Ringkolbenwand 25 und der Innenwand 66 des Gehäuses 20 ist ein ringförmiger Ausrücklagerträger 14 angeordnet, der im Wesentlichen aus einer hohlzylindrischen Innenringwand 76, einer diese Innenringwand 76 radial umgebenden hohlzylindrischen Außenringwand 40 und einen diese beiden verbindenden, sich kreisförmig und radial erstreckenden Boden 80 besteht. Der Boden 80 des Ausrücklagerträgers 14 ist in etwa in der axialen Mitte desselben angeordnet, so dass hierdurch eine kupplungsnahe Ringkammer 16 und eine kupplungsferne Ringkammer 17 an dem Ausrücklagerträger 14 ausgebildet sind.
In der kupplungsnahen Ringkammer 16 ist ein Ausrücklager 18 angeordnet, welches eine drehbar gelagerten Innenring 19, einen mit dem Ausrücklagerträger 14 fest verbundenen Außenring 19a und radial dazwischen angeordnete kugelförmige Wälzkörper 19b aufweist. Der drehbare Innenring 19 liegt mit seiner kupplungsseitigen Stirnseite an einer als Membranfeder ausgebildeten Kupplungsfeder 12 sowohl im unbetätigten als auch im betätigten Zustand des Kupplungsaktors 10 an. Der Kupplungsaktor 10 ist gemäß der Erfindung mit einer Verschleißkompensationsvorrichtung versehen, so dass der Kontakt des Innenrings 19 des Ausrücklagers 18 sowohl bei einer neuen als auch bei einer hinsichtlich deren Reibbeläge stark abgenutzten Kupplung gegeben ist.
In der kupplungsfernen Ringkammer 17 des Ausrücklagerträgers 14 ist mindestens eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Vorspannfeder 55 angeordnet, welche sich mit ihrem kupplungsnahen axialen Ende an dem Boden 80 des Ausrücklagerträgers 14 und mit ihrem kupplungsfernen axialen Ende an den radial ausgerichteten Ringkolbenboden 44 abstützt.
In dem in 1 gezeigten Zustand befindet sich ein neuer Kupplungsaktor 10 im unbetätigten beziehungsweise drucklosen Zustand. Die unverschlissene Kupplung des Kraftfahrzeugs ist geschlossen beziehungsweise eingekuppelt, sodass die Antriebskraft einer Brennkraftmaschine über die Kupplung zu einem antriebstechnisch nachgeordneten Getriebe gelangt.
Der Ausrücklagerträger 14 ist mit dem Ringkolben 24 mittels einer im drucklosen Zustand des Druckraums 26 um eine Längsmittelachse 30 des Kupplungsaktors 10 drehbaren, weitgehend hohlzylindrisch ausgebildeten Spindel 32 mechanisch gekoppelt. Die Spindel 32 weist hierzu eine hohlzylindrische Spindelwand 34 auf, von der sich kupplungsfern ein kurzer Spindelboden 42 radial nach innen erstreckt. Die Spindel 32 ist radial und axial teilweise innerhalb des Bauraumes der kupplungsfernen Ringkammer 17 angeordnet. Der Spindelboden 42 befindet sich erkennbar außerhalb der kupplungsfernen Ringkammer 17.
Zur mechanischen Kopplung der Spindel 32 mit dem Ausrücklagerträger 14 ist an der hohlzylindrischen Spindelwand 34 ein radial auswärts gerichteter und gewendelter Vorsprung 36 ausgebildet, der in eine geometrisch korrespondierend ausgebildete sowie radial einwärts gerichtete Nut 38 in der hohlzylindrischen Außenringwand 40 des Ausrücklagerträgers 14 nach Art eines Spindeltriebs beziehungsweise eines Gewindetriebs eingreift.
Axial zwischen dem Spindelboden 42 und dem Ringkolbenboden 44 ist hier exemplarisch ein ringförmiges Reibelement 46 angeordnet, mittels dem ein unkontrolliertes Drehen der Spindel 32 in dem in 1 nicht vorliegenden, druckbeaufschlagten Zustand des Druckraums 26 zuverlässig verhinderbar ist, welches zu einer unerwünschten, da nicht vom Kupplungsverschleiß abhängigen Veränderung eines axialen Ausgleichsabstandes A1 zwischen dem kupplungsnahen axialen Ende 58 des Gehäuses 20 und dem kupplungsnahen axialen Ende 88 des Ausrücklagerträgers 14 führen würde.
Das Reibelement 46 kann an dem Spindelboden 42 oder an der kupplungsnahen Seite des Ringkolbenbodens 44 befestigt sein. Anstelle des Reibelements 46 oder zusätzlich zu diesem kann ein nicht dargestelltes Formschlusselement beziehungsweise eine geeignete Formschlussverbindung vorhanden sein. Ein solches Formschlusselement kann beispielsweise eine Stirnverzahnung sein.
Das Reibelement 46 ist in einer Ringnut 48 des Ringkolbenbodens 44 angeordnet, welche nach radial innen durch eine Mittelwand 52 des Ringkolbenbodens 44 begrenzt ist. Diese Mittelwand 52 des Ringkolbenbodens 44 erstreckt sich in Richtung zur Kupplungsfeder 12. Der Spindelboden 42 ist gleichfalls in der zur Kupplung hin offenen Ringnut 48 axial so tief angeordnet, dass die Spindel 32 dort kippsicher gehalten ist und gedreht werden kann.
Der Spindelboden 42 und damit die Spindel 32 sind in der Ringnut 48 mittels eines Sicherungselements 54 in Form eines in die Mittelwand 52 eingesetzten Sicherungsringes axial lagegesichert. Hierdurch ist die Spindel 32 bei unbelastetem Reibelement 46 um die Längsmittelachse 30 des Kupplungsaktors 10 drehbar gelagert angeordnet, aber in axialer Richtung beiderseits zuverlässig in der Ringnut 48 des Ringkolbens 24 fixiert. In dem in 1 dargestellten drucklosen Zustand des Druckraumes 26 beziehungsweise im unbetätigten Zustand des Kupplungsaktors 10 besteht zwischen dem Spindelboden 42 der Spindel 32 und dem Reibelement 46 ein geringes Axialspiel in Form eines schmalen axialen Spalts 50, sodass sich die Spindel 32 leichtgängig drehen kann.
Die axial zwischen dem Ausrücklagerträger 14 und dem Ringkolbenboden 44 angeordnete mindestens eine Vorspannfeder 55 übt auf den Ausrücklagerträger 14 eine Vorspannkraft Fv aus, welche entgegengesetzt zu einer Federkraft Fk der Kupplungsfeder 12 wirkt. In dem hier gezeigten drucklosen Zustand des Kupplungsaktors 10 besteht ein Kräftegleichgewicht zwischen der Federkraft Fk der Kupplungsfeder 12 und der Vorspannkraft Fv der Vorspannfeder 55, wobei sich unter vorheriger Herbeiführung einer entsprechenden Rotation der Spindel 32 zwischen einer kupplungsnahen Stirnfläche 56 des Ringkolbens 24 und einer kupplungsnahen Stirnfläche 58 des Ausrücklagerträgers 14 erfindungsgemäß der für eine neuwertige beziehungsweise nicht verschlissene Kupplung optimale Ausgleichsabstand A1 selbsttätig eingestellt hat.
Der Ringkolben 24 ist mit Hilfe von mindestens zwei Führungselementen 60, 62 an der hohlzylindrischen Außenwand 64 des Gehäuses 20 axial verschiebbar geführt. Der Ringkolben 24 ist im Bereich des Ringkolbenbodens 44 mit einem ersten Abdichtungselement 68 und einem zweiten Abdichtungselement 70 gegenüber dem Gehäuse 20 abgedichtet. Zur Begrenzung eines maximalen axialen Betätigungsweges des Kupplungsaktors 10 beziehungsweise dessen Ausrücklagerträgers 18 ist im Bereich eines freien, kupplungsnahen Endes 72 der Innenwand 66 des Gehäuses 20 ein Anschlagelement 74 befestigt. Das Anschlagelement 74 kann zum Beispiel ein Sicherungsring sein. Der Boden 80 des Ausrücklagerträgers 14 dient als axiales Widerlager für das Ausrücklager 18 beziehungsweise für die auf das Ausrücklager 18 wirkenden Axialkräfte.
In dem in 1 dargestellten unbetätigten Zustand des Kupplungsaktors 10 schließen die kupplungsnahe Stirnfläche 56 des Ringkolbens 24 und die kupplungsnahe Stirnfläche 88 der Außenwand 64 des Gehäuses 20 axial bündig aneinander ab, so dass der Betätigungsweg BW des Ringkolbens 24 des Kupplungsaktors 10 hier den Wert Null hat. Dem entsprechend liegt der Ringkolbenboden 44 des Ringkolbens 24 im Wesentlichen vollständig an dem Gehäuseboden 90 an, wobei lediglich ein kleines Totvolumen radial außen im Bereich des ersten Dichtelements 68 verbleibt.
Der Ausrücklagerträger 14 ist mittels eines ersten Führungselements 82 und eines zweiten Führungselements 84 axial verschiebbar an der Innenwand 66 des Gehäuses 20 geführt sowie gegenüber dieser mittels eines dritten Dichtelements 86 mit einer L-förmigen Querschnittsgeometrie abgedichtet, wodurch sich im Zusammenwirken mit dem im Gehäuse 20 geführten Ringkolben 24 und der Spindel 32 eine zuverlässige teleskopartige Führung des Ausrücklagerträgers 18 in Bezug zur Kupplungsfeder 12 ergibt.
Die erwähnten Führungselemente 60, 62, 82, 84 sind bevorzugt mit einem mechanisch hochbelastbaren und einen geringen Gleitreibungskoeffizienten aufweisenden Kunststoffmaterial gebildet, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon^®) oder Polyethylen (PE), während die erwähnten Dichtelemente 68, 70, 86 mit einem geeigneten Elastomerblock, zum Beispiel aus Gummi oder dergleichen, realisiert sind.
Durch das Beaufschlagen des Druckraums 26 mit Druckluft durch die Zuführungsöffnung 22 im Gehäuseboden 90 wird der Kupplungsaktor 10 in den in 2 dargestellten betätigten Zustand versetzt. Im Zuge dieses Vorgangs wird der Ringkolben 24 um den axialen Betätigungsweg BW in Richtung zu der Kupplungsfeder 12 und entgegen der Federkraft Fk derselben aus dem Gehäuse 20 heraus geschoben, wodurch die Kupplung des Kraftfahrzeugs mittels des im Ausrücklagerträger 14 aufgenommenen Ausrücklagers 18 betätigt beziehungsweise geöffnet wird, und somit der Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem weiteren Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs temporär unterbrochen ist.
Während dieses Vorgangs bleibt der zum optimalen Betrieb einer neuen beziehungsweise nicht verschlissenen Kupplung optimale axiale Ausgleichsabstand A1 im Idealfall unverändert, da die Spindel 32 durch das Betätigen des Ringkolbens 24 axial gegen das Reibelement 46 gedrückt wird. Aufgrund der starken Blockierwirkung beziehungsweise Bremswirkung des Reibelements 46 an der Spindel 32 wird diese an einer Drehung um die Längsmittelachse 30 des Kupplungsaktors 10 zuverlässig gehindert. Die Reibwirkung entsteht dabei erkennbar zwischen dem Spindelboden 42 der Spindel 32 und dem Ringkolbenboden 44 des Ringkolbens 24. Der axiale Spalt 50 zwischen dem Reibelement 46 und dem radial einwärts gerichteten Spindelboden 42 ist demzufolge in dem in 2 gezeigten betätigten Zustand des Kupplungsaktors 10 nicht mehr vorhanden beziehungsweise gleich Null (vergleiche mit 1).
Die 3 und 4, auf die im weiteren Verlauf der Beschreibung zugleich Bezug genommen wird, zeigen einen schematischen axialen Teilschnitt durch einen unbetätigten beziehungsweise betätigten Kupplungsaktor 10 gemäß den 1 und 2, jeweils bei einer hinsichtlich derer Reibbeläge verschlissenen Kupplung.
In dem in 3 dargestellten Zustand befindet sich der Kupplungsaktor 10 im unbetätigten Zustand, da der Druckraum 26 nicht mit Druckluft beaufschlagt ist und der Ringkolbenboden 44 des Ringkolbens 24 praktisch vollständig an dem Gehäuseboden 90 des Gehäuses 20 anliegt. Zwischen dem Spindelboden 42 der Spindel 32 und dem Reibelement 46 besteht im drucklosen, unbetätigten Zustand des Kupplungsaktors 10 wiederum der schmale axiale Spalt 50, der eine leichtgängige Drehung der Spindel 32 zulässt.
Zwischen der von der Kupplungsfeder 12 aufgebrachten Federkraft Fk und der entgegengesetzt gerichteten Vorspannkraft Fv der Vorspannfeder 55 besteht auch hier ein Kräftegleichgewicht, wobei sich jedoch infolge des verschlissenen Zustands der Kupplung ein im Vergleich zur 1 reduzierter axialer Ausgleichsabstand A2 zwischen der kupplungsnahen Stirnfläche 56 des Ringkolbens 24 und der kupplungsnahen Stirnfläche 58 des Ausrücklagerträgers 14 einstellt hat. Diese selbsttätige, vom Kupplungsverschleiß abhängige Anpassung des axialen Ausgleichsabstands A2 erfolgt durch die Rotation der Spindel 32 um die Längsmittelachse 30 des Kupplungsaktors 10 während des Übergangs von dem betätigten Zustand in den unbetätigten Zustand des Kupplungsaktors 10 bei zumindest teilweise vom Reibelement 46 freigegebener Spindel 32.
Durch diese Rotationsbewegung der Spindel 32 wird der Ausrücklagerträger 14 aufgrund der zwischen diesem und der Spindel 32 bestehenden, leichtgängigen spindelartigen beziehungsweise gewindeartigen mechanischen Kopplung faktisch ein Stück weiter auf die Spindel 32 aufgeschraubt, wodurch sich der Ausgleichsabstand A2 in Abhängigkeit vom jeweiligen Verschleiß beziehungsweise Abnutzungsgrad der Reibbeläge der Kupplung selbsttätig reduziert, so dass eine Betätigungszeit des Kupplungsaktors 10 im Wesentlichen über die gesamte Gebrauchsdauer einer Kraftfahrzeugkupplung hinweg konstant bleibt.
In 4 befindet sich der Kupplungsaktor 10 wiederum im betätigten Zustand, wobei der Druckraum 26 über die Zuführungsöffnung 22 im Gehäuseboden 90 mit Druckluft beaufschlagt ist. Hierdurch ist der Ringkolben 24 um den Betätigungsweg BW aus dem Gehäuse 20 entgegen der Kraftwirkung FK der Kupplungsfeder 12 herausgefahren und somit die Kupplung des Kraftfahrzeugs betätigt. Da der Ringkolben 24 hierbei in Richtung zum Spindelboden 42 gedrückt wird, ist der Ringspalt 50 dadurch geschlossen. Hierdurch verhindert das Reibelement 46 ein Drehen der Spindel 32 zuverlässig. Bei der Rückkehr des Ringkolbens 24 aus dem betätigten Zustand in den unbetätigten Zustand stellt sich durch die Rotation der Spindel 32 um die Längsmittelachse 30 des Kupplungsaktors 10 selbsttätig ein axialer Ausgleichsabstand A2 ein, der bei der nächsten Kupplungsbetätigung durch den Kupplungsaktor 10 im Wesentlichen unverändert aufrechterhalten bleibt.
Die 5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines sich selbst justierenden Kupplungsaktors 100 mit den Merkmalen der Erfindung. Dieser Kupplungsaktor 100 weist ebenfalls ein rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 102 desselben ausgebildetes Gehäuse 104 auf. Dieses Gehäuse 104 besteht aus einer hohlzylindrischen Gehäuseinnenwand 106, eine diese koaxial umgebende hohlzylindrische Gehäuseaußenwand 108 und einen diese beiden Wände 106, 108 verbindenden, sich radial erstreckenden, kreisscheibenförmigen Gehäuseboden 142. In dem Gehäuse 104 ist ein an dem Gehäuseboden 142 mittels mindestens einer Vorspannfeder 146 axial abgestützter Ringzylinder 120 axial verschiebbar angeordnet. Der Ringzylinder 120 besteht aus einer hohlzylindrischen Außenwand 130 und einer gehäusebodennahen, sich nach radial innen erstreckenden Bodenwand 140, in der radial innen eine durchgehende axiale Bohrung 138 ausgebildet ist. Radial innerhalb des Ringzylinders 120 ist ein ringförmiger Ausrücklagerträger 116 angeordnet, welcher als Kolben wirksam in Bezug zum Ringzylinder 120 und zum Gehäuse 104 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Ausrücklagerträger 116 weist eine kupplungsnahe Ringkammer 114 auf, in welcher ein Ausrücklager 110 angeordnet ist, dessen drehbarer Lagerinnenring 111 mit einer als Membranfeder oder Tellerfeder ausgebildeten Kupplungsfeder 112 in Kontakt ist. Axial zwischen dem Ringzylinder 120 und dem Ausrücklagerträger 116 ist ein Druckraum 122 ausbildet. Zum Betätigen der Kupplung wird Druckluft in den Druckraum 122 geleitet, in dessen Folge der als Kolben wirksame Ausrücklagerträger 116 entgegen der Federkraft Fk der Kupplungsfeder 12 in Richtung zur Kupplungsfeder 112 axial verschiebbar ist.
Durch das Beaufschlagen des Druckraums 122 mit Druckluft wird der Ausrücklagerträger 116 und mit ihm das Ausrücklager 110, wie mit der gestrichelten Umrissdarstellung angedeutet, zur Betätigung der Kupplung des Kraftfahrzeugs um den axialen Betätigungsweg BW entgegen der Federkraft Fk der Kupplungsfeder 112 aus dem Ringzylinder 120 heraus geschoben. Der Betätigungsweg BW wird hierbei gemessen zwischen einer kupplungsnahen Stirnfläche 124 der Außenringwand 126 des Ausrücklagerträgers 116 und einer kupplungsnahen Stirnfläche 128 der hohlzylindrischen Außenwand 130 des Ringzylinders 120.
Der Ringzylinder 120 ist im drucklosen Zustand des Druckraums 122 mittels einer im Wesentlichen hohlzylindrischen Spindel 136 innerhalb des Gehäuses 104 axial verschiebbar, um einen vom jeweiligen Verschleißgrad der Kupplung abhängigen axialen Ausgleichsweg A3 einstellen zu können. Zwischen einer radial einwärts gerichteten Bodenwand 140 des Ringzylinders 120 und dem Gehäuseboden 142 stützt sich wenigstens eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Vorspannfeder 146 ab, deren Vorspannkraft Fv in entgegengesetzter Richtung zu der Federkraft Fkder Kupplungsfeder 112 wirkt.
Im drucklosen, unbetätigten Zustand des Kupplungsaktors 100 stellt sich bei einer Rückführung aus einer Betätigungsstellung wie im Fall der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 ein Kräftegleichgewicht zwischen der Federkraft Fk der Kupplungsfeder 112 und der Vorspannkraft Fv der Vorspannfeder 146 ein, wobei sich die Spindel 136 zur selbsttätigen Einstellung des axialen Ausgleichsabstands A3 um die Längsmittelachse 102 des Kupplungsaktors 100 in geeigneter Weise dreht. Der Ausgleichsabstand A3 stellt sich hierbei zwischen der kupplungsnahen Stirnfläche 128 der hohlzylindrischen Außenwand 130 und der kupplungsnahen Stirnfläche 148 der Gehäuseaußenwand 108 des Gehäuses 104 ein.
Zur Transformation der rotatorischen Bewegung der Spindel 136 in die benötigte axiale Verfahrbewegung des Ringzylinders 120 innerhalb des Gehäuses 104 ist an der hohlzylindrischen Außenwand 130 des Ringzylinders 120 ein radial auswärts gerichteter und gewendelter Vorsprung 150 ausgebildet, der in eine geometrisch korrespondierend ausgebildete Nut 152 in der radialen Innenseite 154 der Spindel 136 nach Art eines Spindeltriebs beziehungsweise Gewindetriebs eingreift.
Die Zuführung der Druckluft in den Druckraum 122 erfolgt über eine Zuführungsbohrung 144 in dem Gehäuseboden 142, die mittels einer axial teleskopierbaren, rohrförmigen Leitung 156 mit dem Druckraum 122 dauerhaft pneumatisch verbunden ist. Ein erstes axiales Ende 158 der teleskopierbaren Leitung 156 überdeckt radial die Zuführungsbohrung 144 im Gehäuseboden 142 des Gehäuses 104 und ein zweites axiales Ende 160 der teleskopierbaren Leitung 156 ist in einer Bohrung 162 in der Bodenwand 140 des Ringzylinders 120 aufgenommen und mittels eine Dichtrings 164 gegenüber der Bohrung 162 abgedichtet. Durch die axial teleskopierbare Leitung 156 kann die Druckluft unbeschadet der axialen Position des Ringzylinders 120 dem Druckraum 122 zuverlässig zugeführt werden.
Ein erstes axiales Ende 166 der Spindel 136 stützt sich an einem radial einwärts gerichteten ersten Anschlagelement 168 an der Gehäuseaußenwand 108 ab, während zwischen einem hiervon abgewandten zweiten Ende 170 der Spindel 136 und dem Gehäuseboden 142 ein Reibelement 172 und/oder ein nicht dargestelltes Formschlusselement beziehungsweise eine Formschlussverbindung vorgesehen ist.
Das Reibelement 172 kann an dem Gehäuseboden 142 oder an dem kupplungsfernen zweiten Ende 170 der Spindel 136 befestigt sein, oder es kann frei beweglich innerhalb des Gehäuses 104 zur unbefestigt, aber radial und axial geführt angeordnet sein. Zumindest im letzteren Fall ist das Reibelement 172 scheibenförmig ausgebildet. Hier besteht zwischen dem Reibelement 172 und dem Gehäuseboden 142 ein schmaler axialer Spalt 174, so dass sich die Spindel 136 zur selbsttätigen Anpassung des axialen Ausgleichsabstands A3 um die Längsmittelachse 102 des Kupplungsaktors 100 drehen kann.
Ist der Druckraum 122 zur Betätigung der Kupplung mittels des Kupplungsaktors 100 mit Druckluft beaufschlagt, so wird das Ausrücklager 110 mittels des als Kolben wirkenden Ausrücklagerträgers 116 axial gegen die Kupplungsfeder 112 gedrückt, und zugleich wird der Ringzylinder 120 und mit ihm die Spindel 136 mit einer entgegengesetzt gerichteten Kraftwirkung in Richtung zum Gehäuseboden 142 des Gehäuses 104 gepresst wird. Hierdurch gelangt das Reibelement 172 in reibschlüssigen Kontakt mit dem Gehäuseboden 142, so dass der Spalt 174 verschwindet und jede Drehbewegung der Spindel 136 zuverlässig unterbunden ist. Infolgedessen wird der axiale Ausgleichsabstand A3 bei der Betätigung des Kupplungsaktors 100 selbsttätig beibehalten.
Eine Innenringwand 180 des Ausrücklagerträgers 116 ist mittels eines ersten Führungselements 182 und eines zweiten Führungselements 184 an der Gehäuseinnenwand 106 sowie gegenüber dieser mit einem ersten Dichtelement 186 mit einer L-förmigen Querschnittsgeometrie abgedichtet. Hierbei ist die Innenringwand 180 des Ausrücklagerträgers 116 teilweise in der Bohrung 138 in der Bodenwand 140 des Ringzylinders 120 aufgenommen. Zur allseitigen Abdichtung des Druckraumes 122 ist die Außenringwand 126 des Ausrücklagerträgers 116 gegenüber der hohlzylindrischen Außenwand 130 des Ringzylinders 120 mittels eines zweiten Dichtelements 188 und der Bodenflansch 140 des Ringzylinders 120 mittels eines dritten Dichtelements 190 gegenüber der Innenringwand 180 des Ausrücklagerträgers 116 abgedichtet. Die Spindel 136 ist durch ein drittes Führungselement 192 an der Gehäuseaußenwand 108 in radialer Richtung lagegesichert und geführt. Die beidseitig axiale Lagesicherung der Spindel 136 erfolgt durch das erste Anschlagelement 168 in Verbindung mit dem Gehäuseboden 142 des Gehäuses 104 im Zusammenwirken mit dem Reibelement 172. Im Bereich eines freien Endes 194 der Gehäuseinnenwand 106 ist ein zweites Anschlagelement 196 zur axialen Ausfahrbegrenzung des Ausrücklagerträgers 116 vorgesehen.
Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform des Kupplungsaktors 10 gemäß den 1 bis 4 hat bei der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform der Ausrücklagerträger 116 zugleich die Funktion eines pneumatischen Kolbens zur Betätigung der Kupplung beziehungsweise deren Kupplungsfeder 112 mittels des Ausrücklagers 110 inne. Im Übrigen folgt der konstruktive Aufbau sowie die Funktionsweise des Kupplungsaktors 100 der ersten, im Zusammenhang mit den 1 bis 4 ausführlich erläuterten Ausführungsform des Kupplungsaktors 10, sodass zur Vermeidung inhaltlicher Wiederholungen an dieser Stelle auf die einschlägigen Beschreibungsteile verwiesen wird.
Bezugszeichenliste

10: Kupplungsaktor (erste Ausführungsform)
12: Kupplungsfeder
14: Ausrücklagerträger
16: Kupplungsnahe Ringkammer des Ausrücklagerträgers 18
17: Kupplungsferne Ringkammer des Ausrücklagerträgers 18
18: Ausrücklager
19: Drehbarer Lagerring (Innenring) des Ausrücklagers 18
19a: Feststehender Außenring des Ausrücklagers 18
19b: Wälzkörper
20: Ringzylindrisches Gehäuse
22: Zuführungsöffnung für Druckluft
24: Ringkolben
25: Ringkolbenwand
26: Druckraum
30: Längsmittelachse des Kupplungsaktors 10
32: Spindel
34: Spindelwand
36: Vorsprung der Spindel
38: Nut in Außenringwand 40 des Ausrücklagerträgers 14
40: Außenringwand des Ausrücklagerträgers 14
42: Spindelboden der Spindel 32
44: Ringkolbenboden
46: Reibelement
48: Ringnut am Ringkolbenboden 44
50: Axialer Spalt
52: Mittelwand am Ringkolbenboden 44
54: Sicherungselement
55: Vorspannfeder
56: Stirnfläche des Ringkolbens 24 (dessen axiales Ende)
58: Stirnfläche des Ausrücklagerträgers 14 (dessen axiales Ende)
60: Erstes Führungselement
62: Zweites Führungselement
64: Außenwand des Gehäuses 20
66: Innenwand des Gehäuses 20
68: Erstes Dichtelement
70: Zweites Dichtelement
72: Freies Ende der Innenwand 66 des Gehäuses 20
74: Anschlagelement
76: Innenringwand des Ausrücklagerträger 14
80: Boden des Ausrücklagerträger 14
82: Erstes Führungselement des Ausrücklagerträgers 14
84: Zweites Führungselement des Ausrücklagerträgers 14
86: Drittes Dichtelement des Ausrücklagerträgers 14
88: Stirnfläche des Gehäuses 20 (dessen axiales Ende)
90: Gehäuseboden
100: Kupplungsaktor (zweite Ausführungsform)
102: Längsmittelachse des Kupplungsaktors 100
104: Ringszylindrisches Gehäuse des Kupplungsaktors 100
106: Gehäuseinnenwand
108: Gehäuseaußenwand
110: Ausrücklager des Kupplungsaktors 100
111: Drehbarer Lagerinnenring des Ausrücklagers 110
112: Kupplungsfeder
114: Ringkammer am Ausrücklagerträger 116
116: Ausrücklagerträger, Ringkolben
120: Ringzylinder
122: Druckraum
124: Stirnfläche der Außenringwand 126
126: Außenringwand des Ausrücklagerträgers 116
128: Stirnfläche der Außenwand 130 des Ringzylinders 120
130: Hohlzylindrische Außenwand 130 des Ringzylinders 120
136: Spindel des Ausrücklagers 110
138: Durchgangsbohrung in der Bodenwand 140 des Ringzylinders 120
140: Bodenwand des Ringzylinders 120
142: Gehäuseboden
144: Zuführungsbohrung im Gehäuseboden 142
146: Vorspannfeder
148: Stirnfläche der Gehäuseaußenwand
150: Vorsprung am Ringzylinder 120
152: Nut in der Spindel 136
154: Radiale Innenseite der Spindel 136
156: Teleskopierbare Leitung
158: Erstes Ende der teleskopierbare Leitung 156
160: Zweites Ende der teleskopierbare Leitung 156
162: Bohrung in der Bodenwand 140 des Ringzylinders 120
164: Dichtring
166: Erstes Ende der Spindel 136
168: Erstes Anschlagelement
170: Zweites Ende der Spindel 136
172: Reibelement
174: Axialer Spalt
180: Innenringwand des Ausrücklagerträgers 116
182: Erstes Führungselement
184: Zweites Führungselement
186: Erstes Dichtelement
188: Zweites Dichtelement
190: Drittes Dichtelement
192: Drittes Führungselement
194: Freies Ende der Gehäuseinnenwand 106
196: Zweites Anschlagelement
Fk: Federkraft der Kupplungsfeder
Fk: Vorspannkraft der Vorspannfeder
A1: Axialer Ausgleichsabstand bei neuer Kupplung (erste Ausführungsform)
A2: Axialer Ausgleichsabstand bei verschlissener Kupplung (erste Ausführungsform)
BW: Betätigungsweg
A3: Axialer Ausgleichsabstand (zweite Ausführungsform)

Claims

Selbstjustierender pneumatischer Kupplungsaktor (10; 100) zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, welcher ein ringzylindrisches, axial einseitig offenes Gehäuse (20; 104) und einen darin axial verschiebbar angeordneten Ringkolben (24; 116) aufweist, zwischen denen ein Druckraum (26; 122) ausgebildet ist, und bei dem der Ringkolben (24; 116) mit einem Ausrücklager (18; 110) verbunden ist, welches an einer Kupplungsfeder (12; 112) zur Verstellung derselben aus einer Nichtbetätigungsstellung in eine Betätigungsstellung axial anliegt, bei welchen die Kupplung geschlossen beziehungsweise geöffnet ist, und bei dem eine Vorrichtung zur Kompensation einer kupplungsverschleißbedingten Änderung des Betätigungsweges zum Öffnen oder Schließen der Kupplung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Spindel (32; 136) aufweist, welche im nicht betätigten Zustand des Kupplungsaktors (10; 100) frei drehbar und bei betätigtem Kupplungsaktor (10; 100) blockiert ist.
Kupplungsaktor (10) zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Ringkolben (24) axial verschiebbar in dem Gehäuse (20) unter Schaffung des Druckraumes (26) aufgenommen ist, bei dem ein ringförmiger Ausrücklagerträger (14) axial verschiebbar radial innerhalb des Ringkolbens (24) angeordnet ist, bei dem der Ausrücklagerträger (14) eine kupplungsnahe Ringkammer (16) aufweist, bei dem in der kupplungsnahe Ringkammer (16) das Ausrücklager (18) angeordnet ist, dessen drehbarer Lagerring (19) mit der Kupplungsfeder (12) in Kontakt ist oder in Kontakt bringbar ist, und bei dem zum Betätigen der Kupplung durch ein Beaufschlagen des Druckraumes (26) mit einem Druckfluid der Ringkolben (24) zusammen mit dem Ausrücklagerträger (14) entgegen der Federkraft (Fk) der Kupplungsfeder (12) in Richtung zur Kupplungsfeder (12) axial verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb des Ausrücklagerträgers (14) eine hohlzylindrische Spindel (32) angeordnet ist, und dass diese Spindel (32) drehbar und bis auf ein geringes Axialspiel (Spalt 50) axial unverschiebbar mit dem Ringkolben (24) verbunden ist, wobei diese Verbindung derartig ist, dass die Spindel (32) im drucklosen Zustand des Druckraumes (26) um eine Längsmittelachse (30) des Kupplungsaktors (10) drehbar und bei einem Überdruck im Druckraum (26) nicht drehbar ist.
Kupplungsaktor (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrücklagerträger (14) eine kupplungsferne Ringkammer (17) aufweist, in der mindestens eine Vorspannfeder (55) angeordnet ist, dass die Vorspannfeder (55) mit ihrem einem axialen Ende an einem Ringkolbenboden (44) des Ringkolbens (24) sowie mit ihrem anderen axialen Ende an einen die kupplungsnahe Ringkammer (16) und die kupplungsferne Ringkammer (17) des Ausrücklagerträgers (14) trennenden Boden (80) des Ausrücklagerträger (14) anliegt, und dass die Federkraft (Fv) dieser Vorspannfeder (55) so gewählt ist, dass diese das Ausrücklager (18) in einem Kräftegleichgewicht mit der Federkraft (Fk) der Kupplungsfeder (12) an diese Kupplungsfeder (12) in deren unbetätigten Stellung bei überdrucklosen Druckraum (26) drückt, derart, dass zwischen dem Ringkolben (24) und dem Ausrücklagerträger (14) ein zur selbsttätigen Verschleißkompensation der Kupplung geeigneter axialer Ausgleichsabstand (A1, A2) einstellt ist.
Kupplungsaktor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem radial einwärts gerichteten Spindelboden (42) der Spindel (32) und dem Ringkolbenboden (44) des Ringkolbens (24) ein Reibelement (46) und/oder ein Formschlusselement angeordnet ist.
Kupplungsaktor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur mechanischen Kopplung des Ausrücklagerträgers (14) mit der Spindel (32) diese einen radial auswärts gerichteten und gewendelten Vorsprung (36) aufweist, welcher in eine dazu korrespondierend ausgebildete sowie radial einwärts gerichtete Nut (38) einer Außenringwand (40) des Ausrücklagerträgers (14) eingreift.
Kupplungsaktor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gleitführung des Ringkolbens (24) zwischen dem Ringkolben (24) und einer radialen Außenwand (64) des Gehäuse (20) mindestens zwei Führungselemente (60, 62) angeordnet sind.
Kupplungsaktor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) eine radial innen angeordnete Innenwand (66) aufweist, welche koaxial von der radialen Außenwand (64) des Gehäuses (20) umgeben ist, und dass der Ringkolben (24) mittels eines ersten Dichtelements (68) gegenüber der radialen Außenwand (64) des Gehäuses (20) sowie mittels eines zweiten Dichtelements (70) gegenüber der radialen Innenwand (66) des Gehäuses (20) abgedichtet ist.
Kupplungsaktor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der radialen Innenwand (66) des Gehäuses (20) am axialen Ende des Betätigungsweges des Ausrücklagerträgers (14) ein axiales Anschlagelement (74) angeordnet ist.
Kupplungsaktor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenringwand (76) des Ausrücklagerträgers (14) koaxial von der Außenringwand (40) des Ausrücklagerträgers (14) umschlossen ist, und dass die Innenringwand (76) sowie die Außenringwand (40) des Ausrücklagerträgers (14) mittels des senkrecht zur Längsmittelachse (30) verlaufenden und kreisringförmigen Bodens (80) Ausrücklagerträgers (14) zur Ausbildung der kupplungsnahen Ringkammer (16) sowie der kupplungsfernen Ringkammer (17) miteinander verbunden sind.
Selbstjustierender pneumatischer Kupplungsaktor (100) zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einem ringzylindrischen, axial einseitig offenen Gehäuse (104), welches eine zylindrische Gehäuseinnenwand (106), einen radialen Gehäuseboden (142) und eine diese koaxial umgebende zylindrische Gehäuseaußenwand (108) aufweist, bei dem in dem Gehäuse (104) ein an dem Gehäuseboden (142) mittels mindestens einer Vorspannfeder (146) axial abgestützter Ringzylinder (120) axial verschiebbar angeordnet ist, bei dem der Ringzylinder (120) eine hohlzylindrische Außenwand (130) und eine radiale Bodenwand (140) aufweist, bei dem die Bodenwand (140) des Ringzylinders (120) radial innen eine axiale Durchgangsbohrung (138) aufweist, bei dem radial innerhalb des Ringzylinders (120) ein ringförmiger Ausrücklagerträger (116) angeordnet ist, welcher als Kolben wirksam in Bezug zum Ringzylinder (120) und zum Gehäuse (104) axial verschiebbar angeordnet ist, bei dem der Ausrücklagerträger (116) eine kupplungsnahe Ringkammer (114) aufweist, in welcher ein Ausrücklager (110) angeordnet ist, dessen drehbarer Lagerinnenring (111) mit einer Kupplungsfeder (112) in Kontakt ist, bei dem axial zwischen dem Ringzylinder (120) und dem Ausrücklagerträger (116) ein Druckraum (122) ausbildet ist, und bei dem zum Betätigen der Kupplung durch ein Beaufschlagen des Druckraumes (122) mit einem Druckfluid der Ausrücklagerträger (116) entgegen der Federkraft (Fk) der Kupplungsfeder (112) in Richtung zur Kupplungsfeder (12) axial verschiebbar ist.
Kupplungsaktor (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringzylinder (120) mittels einer im drucklosen Zustand des Druckraumes (122) um eine Längsmittelachse (102) des Kupplungsaktors (100) drehbaren hohlzylindrischen Spindel (136) axial in dem Gehäuse (104) verschiebbar ist, und dass im drucklosen Zustand des Druckraumes (122) ein mechanisches Gleichgewicht zwischen der Federkraft (Fk) der Kupplungsfeder (112) und der Vorspannkraft (Fv) der mindestens einen Vorspannfeder (146) herrscht, derart, dass sich zwischen dem Ringzylinder (120) und dem Gehäuse (104) ein zur selbsttätigen Verschleißkompensation der Kupplung geeigneter axialer Ausgleichsabstand (A3) einstellt.
Kupplungsaktor (100) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bodenwand (140) des Ringzylinders (120) zumindest eine zum Druckraum (122) führende Bohrung (162) aufweist, dass ein Ende einer axial teleskopierbaren Leitung (156) in dieser Bohrung (162) angeordnet ist, und dass das andere Ende der teleskopierbaren Leitung (156) mit einer Zuführungsbohrung (144) im Gehäuseboden (142) verbunden ist.
Kupplungsaktor (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenringwand (180) des Ausrücklagerträgers (116) mit mindestens zwei Führungselementen (182, 184) axial verschiebbar entlang der Gehäuseinnenwand (106) geführt ist, und dass die Innenringwand (180) des Ausrücklagerträgers (116) mittels mindestens eines Dichtelements (186) gegenüber der Gehäuseinnenwand (106) abgedichtet ist.
Kupplungsaktor (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenringwand (126) des Ausrücklagerträgers (116) mittels mindestens eines Dichtelements (188) gegenüber der hohlzylindrischen Außenwand (130) des Ringzylinders (120) abgedichtet ist.
Kupplungsaktor (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrischen Außenwand (130) des Ringzylinders (120) zur mechanischen Kopplung des Ringzylinders (120) mit der Spindel (136) einen radial auswärts gerichteten und gewendelten Vorsprung (150) aufweist, und dass dieser Vorsprung (150) in eine radial einwärts gerichtete Nut (152) an der radialen Innenseite (154) der Spindel (136) eingreift.
Kupplungsaktor (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen der Spindel (136) und der Gehäuseaußenwand (108) mindestens ein Führungselement (192) zur drehbaren Führung der Spindel (136) um die Längsmittelachse (102) des Kupplungsaktors (100) vorgesehen ist.
Kupplungsaktor (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der radialen Innenseite die Gehäuseaußenwand (108) ein axiales Anschlagelement (168) für die Spindel (136) angeordnet ist.
Kupplungsaktor (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen dem Gehäuseboden (142) und der Spindel (136) ein Reibelement (172) und/oder Formschlusselement angeordnet ist, derart, dass die Spindel (136) bei druckbeaufschlagtem Druckraum (122) am Drehen gehindert und bei überdrucklosem Druckraum (122) frei drehbar ist.