DE102019204352A1

DE102019204352A1 - Druckfluid-Betätigungsanordnung für eine Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102019204352A1
Application number: DE102019204352.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan Hahn; Daniel Siegler; Michael GÖB; Walter Thoma; Matthias Abeska
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Eine Druckfluid-Betätigungsanordnung (10) für eine Reibungskupplung, umfasst ein erstes Betätigungselement (16) und ein mit dem ersten Betätigungselement (16) eine Druckfluidkammer (26) begrenzendes zweites Betätigungselement (22), wobei durch Einleitung von Druckfluid in die Druckfluidkammer (26) das zweite Betätigungselement (22) aus einer Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements (16) in einer Betätigungsrichtung (B) entlang einer Bewegungsachse (A) bewegbar ist, ein mit dem zweiten Betätigungselement (22) zur gemeinsamen Bewegung gekoppeltes Drehentkopplungslager (28), eine Abstützbaugruppe (30), eine lösbare Fixieranordnung (46) zum Fixieren des ersten Betätigungselements (16) bezüglich der Abstützbaugruppe (30) wenigstens in einer der Betätigungsrichtung (B) entgegengesetzten Abstützrichtung (S), wobei die Fixieranordnung (46) bei Bewegung des zweiten Betätigungselements (22) in einer der Betätigungsrichtung (B) entgegengesetzten Freigaberichtung (F) bezüglich des ersten Betätigungselements (16) zum Lösen der Fixierwirkung der Fixieranordnung (46) bezüglich der Abstützbaugruppe (30) beaufschlagbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckfluid-Betätigungsanordnung, wie sie beispielsweise in Nutzkraftfahrzeugen genutzt wird, um eine Reibungskupplung zu betätigen.
Derartige Druckfluid-Betätigungsanordnungen umfassen im Allgemeinen einen bezüglich des Fahrzeugs feststehend positionierten Zylinder und einen mit dem Zylinder eine Druckfluidkammer begrenzenden und in Richtung einer Bewegungsachse verlagerbaren Kolben. Der Kolben kann über ein Drehentkopplungslager einen Kraftspeicher, beispielsweise die Federzungen einer Membranfeder, beaufschlagen, um auf diese Art und Weise Kupplungsbetätigungsvorgänge durchzuführen. Mit in einer Reibungskupplung auftretendem Verschleiß beispielsweise der Reibbeläge einer Kupplungsscheibe ändert sich die Einbaulage einer derartigen als Kraftspeicher wirksamen Membranfeder im Einrückzustand der Reibungskupplung, da mit zunehmendem Verschleiß die Membranfeder sich bei Bewegung in den Einrückzustand sich im Vergleich zu einem nicht mit Verschleiß behafteten Zustand zunehmend entspannen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckfluid-Betätigungsanordnung für eine Reibungskupplung vorzusehen, welche in einfacher und zuverlässiger Art und Weise eine Anpassung an eine verschleißbedingte Änderung der Einbaulage eines Kraftspeichers einer Reibungskupplung zulässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Druckfluid-Betätigungsanordnung für eine Reibungskupplung, umfassend

- ein erstes Betätigungselement und ein mit dem ersten Betätigungselement eine Druckfluidkammer begrenzendes zweites Betätigungselement, wobei durch Einleitung von Druckfluid in die Druckfluidkammer das zweite Betätigungselement aus einer Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements in einer Betätigungsrichtung entlang einer Bewegungsachse bewegbar ist,
- ein mit dem zweiten Betätigungselement zur gemeinsamen Bewegung gekoppeltes Drehentkopplungslager,
- eine Abstützbaugruppe,
- eine lösbare Fixieranordnung zum Fixieren des ersten Betätigungselements bezüglich der Abstützbaugruppe wenigstens in einer der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Abstützrichtung, wobei die Fixieranordnung bei Bewegung des zweiten Betätigungselements in einer der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Freigaberichtung bezüglich des ersten Betätigungselements zum Lösen der Fixierwirkung der Fixieranordnung bezüglich der Abstützbaugruppe beaufschlagbar ist.

Da bei der erfindungsgemäß aufgebauten Druckfluid-Betätigungsanordnung das zweite Betätigungselement bezüglich der Abstützbaugruppe grundsätzlich bewegbar ist, kann durch Verstellung der Position des zweiten Betätigungselements bezüglich der Abstützbaugruppe die mit einem Verschleiß in einer Reibungskupplung einhergehende Änderung der Einbaulage eines Kraftspeichers im Einrückzustand der Reibungskupplung kompensiert werden und somit eine von dem Verschleiß in einer Reibungskupplung im Wesentlichen unabhängige Betätigungscharakteristik der Druckfluid-Betätigungsanordnung bereitgestellt werden. Mit einer derart aufgebauten Druckfluid-Betätigungsanordnung wird aufgrund eines minimierten und im Wesentlichen konstant beibehaltenen Totvolumens der Druckfluidkammer eine verbesserte Regelung und insbesondere eine verbesserte Dynamik bei der Durchführung von Kupplungsbetätigungsvorgängen erreicht.
Für eine gleichmäßige Beaufschlagung eines Kraftspeichers wird vorgeschlagen, dass das erste Betätigungselement ein Zylinder, vorzugsweise Ringzylinder, ist, und dass das zweite Betätigungselement ein Kolben, vorzugsweise Ringkolben, ist.
Um in einem Zustand, in welchem die Fixierwirkung der Fixieranordnung aufgehoben ist, eine definierte Positionierung für das zweite Betätigungselement vorgeben zu können, kann eine zwischen dem ersten Betätigungselement und dem zweiten Betätigungselement wirkende, das erste Betätigungselement in der Abstützrichtung bezüglich des zweiten Betätigungselements vorspannende erste Vorspannanordnung vorgesehen sein, und es kann eine zwischen dem ersten Betätigungselement und der Abstützbaugruppe wirkende, das erste Betätigungselement in der Betätigungsrichtung bezüglich der Abstützbaugruppe vorspannende zweite Vorspannanordnung vorgesehen sein. Dabei kann die erste Vorspannanordnung wenigstens eine erste Vorspannfeder umfassen. Auch die zweite Vorspannanordnung kann wenigstens eine zweite Vorspannfeder umfassen.
Um zwischen den beiden Betätigungselementen bzw. bezüglich der Abstützbaugruppe eine gleichmäßige Kraftwirkung vermittels der Vorspannanordnungen erzeugen zu können, kann vorgesehen sein, dass die erste Vorspannanordnung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse aufeinander folgend angeordneten ersten Vorspannfedern umfasst, oder/und dass die zweite Vorspannanordnung eine die Bewegungsachse umgebend angeordnete Vorspannfeder umfasst. Auch die erste Vorspannanordnung kann durch eine größere, beispielsweise die Bewegungsachse umgebende Vorspannfeder bereitgestellt sein.
Für eine stabile Abstützwirkung wird vorgeschlagen, dass die Fixieranordnung an der Abstützbaugruppe eine Fixierverzahnung mit entlang der Bewegungsachse aufeinanderfolgenden Fixierzähnen umfasst, und dass die Fixieranordnung am ersten Betätigungselement wenigstens ein zum Eingriff in die Fixierverzahnung vorgespanntes Verzahnungseingriffselement umfasst.
Dabei kann eine über den Umfang um die Bewegungsachse im Wesentlichen gleichmäßige Abstützwirkung dadurch gewährleistet werden, dass die Fixierverzahnung die Bewegungsachse wenigstens teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig ringartig umgibt, oder/und dass in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse aufeinanderfolgend eine Mehrzahl von Verzahnungseingriffselementen vorgesehen ist.
Wenn wenigstens ein, vorzugsweise jedes Verzahnungseingriffselement eine Blattfeder umfasst, wird eine einfach zu realisierende, gleichwohl stabile Ausgestaltung erreicht.
Für einen kompakten Aufbau wird vorgeschlagen, dass die Fixierverzahnung radial außerhalb des ersten Betätigungselements angeordnet ist, oder/und dass das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement an einem Außenumfangsbereich des ersten Betätigungselements angeordnet ist.
Die Fixierverzahnung kann eine Sägezahn-Verzahnung sein mit im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsachse sich erstreckenden und in der Betätigungsrichtung orientierten Fixier-Zahnflanken. Somit wird eine stabile Abstützwirkung in der Abstützrichtung gewährleistet.
Um durch die Bewegung des zweiten Betätigungselements auf die Fixieranordnung einwirken zu können, wird vorgeschlagen, dass an dem zweiten Betätigungselement ein mit der Fixieranordnung zum Lösen der Fixierwirkung der Fixieranordnung zusammenwirkender Auslösebereich vorgesehen ist.
Bei der einfach zu realisierenden Integration dieser Funktionalität in das zweite Betätigungselement kann der Auslösebereich radial außen bezüglich des wenigstens einen Verzahnungseingriffselements angeordnet sein, oder/und der Auslösebereich kann einen bei Bewegung des zweiten Betätigungselements in der Freigaberichtung bezüglich des ersten Betätigungselements und bei Erreichen einer Auslösepositionierung des zweiten Betätigungselements bezüglich des ersten Betätigungselements das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement zum Lösen des Eingriffs mit der Fixierverzahnung beaufschlagenden Auslöseabschnitt umfassen.
Zum Aufheben der Fixierwirkung kann weiter vorgesehen sein, dass der Auslöseabschnitt das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement zum Lösen des Eingriffs mit der Fixierverzahnung nach radial innen beaufschlagt.
Dies kann baulich einfach und mit kompakter Ausgestaltung dadurch realisiert werden, dass der Auslösebereich das erste Betätigungselement radial außen ringartig umgibt und mit seinem vorzugsweise keilartig ausgebildeten Auslöseabschnitt bei Bewegung des zweiten Betätigungselements in Richtung der Bewegungsachse bei Erreichen der Auslösepositionierung sich radial außen über das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement schiebt und dieses nach radial innen bewegt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kupplungssystem, umfassend eine Reibungskupplung mit einem durch eine Druckfluid-Betätigungsanordnung mit erfindungsgemäßem Aufbau zur Durchführung von Kupplungsbetätigungsvorgängen beaufschlagbaren Kraftspeicher.
Dabei kann bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das zweite Betätigungselement durch den Kraftspeicher zur Bewegung in der Freigaberichtung beaufschlagt ist, und dass bei eingerückter Reibungskupplung das erste Betätigungselement und das zweite Betätigungselement wenigstens vermittels der ersten Vorspannanordnung in der Grundpositionierung bezüglich einander gehalten sind, wobei bei in der Grundpositionierung bezüglich einander gehaltenem erstem Betätigungselement und zweitem Betätigungselement die Fixieranordnung das erste Betätigungselement bezüglich der Abstützbaugruppe abstützt und bei Bewegung des zweiten Betätigungselements bezüglich des ersten Betätigungselements in der Freigaberichtung über die Grundpositionierung hinaus die Fixierwirkung der Fixieranordnung aufgehoben wird. Bei dieser Ausgestaltung ist bei in der Grundpositionierung bezüglich einander positionierten Betätigungselementen, also der bei eingerückter Reibungskupplung vorgesehenen Positionierung der Betätigungselemente bezüglich einander, das erste Betätigungselement bezüglich der Abstützbaugruppe fixiert und somit auch in diesem Zustand in definierter Positionierung gehalten. Erst dann, wenn in der Reibungskupplung tatsächlich ein Verschleiß auftritt, wird diese Fixierwirkung gelöst und dem ersten Betätigungselement die Möglichkeit gegeben, sich bezüglich der Abstützbaugruppe in eine den aufgetretenen Verschleiß kompensierende Positionierung zu bewegen, in welcher dann die Fixieranordnung wieder wirksam wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:

1 eine Teil-Längsschnittansicht einer Druckfluid-Betätigungsanordnung für eine Reibungskupplung in einem Neuzustand und bei eingerückter Reibungskupplung;
2 die Druckfluid-Betätigungsanordnung der 1 bei ausgerückter Reibungskupplung;
3 die Druckfluid-Betätigungsanordnung bei wieder eingerückter Reibungskupplung nach Auftreten von Verschleiß in einer Reibungskupplung;
4 die Druckfluid-Betätigungsanordnung nach durchgeführter Verschleißkompensation .

Die 1 zeigt eine Teil-Längsschnittansicht einer allgemein auch als Ausrücker bezeichneten Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 für eine Reibungskupplung 12. Die Reibungskupplung 12 ist anhand eines in dieser vorgesehenen und beispielsweise als Membranfeder ausgebildeten Kraftspeichers 14 dargestellt.
Die Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 umfasst ein als Ringzylinder bereitgestelltes erstes Betätigungselement 16, welches mit seiner grundsätzlich ringartigen Struktur eine Bewegungsachse A ringartig umgibt. Ein im Wesentlichen zwischen eine Innenumfangswandung 18 und einer Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 eingreifendes zweites Betätigungselement 22 stellt einen die Bewegungsachse A ringartig umgebenden Ringkolben bereit. Über eine Mehrzahl von Dichtungs/Führungs-Elementen 24 ist das zweite Betätigungselement 20 bezüglich der Innenumfangswandung 18 und der Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 fluiddicht und bezüglich diesem in Richtung der Bewegungsachse A bewegbar geführt.
Zwischen dem ersten Betätigungselement 16 und dem zweiten Betätigungselement 22 ist eine durch die verschiedenen Dichtungs/Führungs-Elemente 24 fluiddicht abgeschossene Druckfluidkammer 26 gebildet. Über einen nicht dargestellten Anschluss, beispielsweise einen Schlauch oder dergleichen, kann in die Druckfluidkammer 26 ein Druckfluid, beispielsweise Druckluft, eingeleitet werden, um durch Aufbau eines Fluiddrucks in der Druckfluidkammer 26 eine das zweite Betätigungselement 22 in einer Betätigungsrichtung B bezüglich des ersten Betätigungselements 16 beaufschlagende bzw. bewegende Kraftwirkung aufzubauen. Bei Bewegung des zweiten Betätigungselements 22 in der Bewegungsrichtung B beaufschlagt dieses über ein am zweiten Betätigungselement 22 beispielsweise gehaltenes Drehentkopplungslager 28 den radial inneren Bereich, beispielsweise nach radial innen greifende Federzungen, des beispielsweise als Membranfeder ausgebildeten Kraftspeichers 14, um diesen zur Durchführung eines Ausrückvorgangs in der Bewegungsrichtung B zu verschieben bzw. zu verschwenken und dabei die Einwirkung des Kraftspeichers 14 auf eine Anpressplatte der Reibungskupplung 12 zu mindern oder aufzuheben.
Die Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 umfasst ferner eine allgemein mit 30 bezeichnete Abstützbaugruppe. Die Abstützbaugruppe 30 umfasst eine zur Bewegungsachse A konzentrisch angeordnete Führungshülse 32, an welcher das erste Betätigungselement 16 mit seiner Innenumfangswand 18 beispielsweise unter Zwischenlagerung eines oder mehrerer Führungselemente 34 grundsätzlich in Richtung der Bewegungsachse A bewegbar geführt ist. Mit der Führungshülse 32 fest verbunden ist ein die Führungshülse 32 beispielsweise radial außen umgebend angeordnetes Bodenelement 36 der Abstützbaugruppe 30. In einem Antriebssystem eines Fahrzeugs kann die Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 vermittels der Abstützbaugruppe 30 beispielsweise zwischen der Reibungskupplung 12 und einem in den Figuren nicht dargestellten Getriebe an einer feststehenden, also bezüglich der Bewegungsachse A nicht bewegbaren Baugruppe festgelegt werden.
Zwischen den beiden Betätigungselementen 16, 22 wirkt eine erste Vorspannanordnung 38. Diese umfasst im dargestellten Beispiel eine Mehrzahl von Vorspannfedern 40, die beispielsweise als Schraubendruckfedern ausgebildet sein können und in Umfangsrichtung um die Drehachse A aufeinander folgend mit im Wesentlichen in Richtung der Bewegungsachse A orientierten Federachsen angeordnet sein können. Dabei können beispielsweise die Vorspannfedern 40 in Einsenkungen des zweiten Betätigungselements 22 aufgenommen und im Bereich ihrer endseitigen Windungen am zweiten Betätigungselement 22 festgelegt sein.
Zwischen dem ersten Betätigungselement 16 und dem Bodenelement 36 der Abstützbaugruppe 30 wirkt eine zweite Vorspannanordnung 42. Auch diese umfasst eine Vorspannfeder 44, welche in dem zwischen dem ersten Betätigungselement 16 und dem Bodenelement 36 gebildeten, grundsätzlich nicht fluiddicht abgeschlossenen Zwischenraum die Bewegungsachse A umgebend, beispielsweise zu dieser konzentrisch angeordnet ist.
Die zwischen den beiden Betätigungselementen 16, 22 wirkende erste Vorspannanordnung 38 erzeugt eine das zweite Betätigungselement 22 in der Betätigungsrichtung B bezüglich des ersten Betätigungselements 16 belastende Vorspannwirkung. Die zwischen dem ersten Betätigungselement 16 und dem Bodenelement 36 der Abstützbaugruppe 30 wirkende zweite Vorspannanordnung 42 erzeugt eine das erste Betätigungselement 16 bezüglich der Abstützbaugruppe 30 in der Betätigungsrichtung B belastende Vorspannwirkung.
Die Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 umfasst ferner eine zwischen der Abstützbaugruppe 30 und dem ersten Betätigungselement 16 wirkende Fixieranordnung 46. Die Fixieranordnung 46 umfasst ein ringartig ausgebildetes Verzahnungselement 48, welches beispielsweise an einer Außenumfangswandung 50 des Bodenelements 36 festgelegt sein kann oder durch diese Außenumfangswandung 50 bereitgestellt sein kann. An dem Verzahnungselement 48 ist eine im dargestellten Beispiel als Sägezahn-Verzahnung ausgebildete Fixierverzahnung 52 mit einer Vielzahl von die Bewegungsachse A vorzugsweise unterbrechungsfrei ringartig umgebenden und in Richtung der Bewegungsachse A aufeinander folgenden Fixierzähnen 54. Aufgrund der Ausgestaltung der Fixierverzahnung 52 als Sägezahn-Verzahnung weisen die Fixierzähne 54 in der Bewegungsrichtung B orientierte und zur Bewegungsachse A im Wesentlichen orthogonal stehende Fixier-Zahnflanken 56 auf.
Die Fixieranordnung 46 umfasst ferner eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse A aufeinander folgend angeordneten, und im Wesentlichen als Blattfedern bzw. Knickfedern ausgebildeten Verzahnungseingriffselementen 58. Diese können an einem die Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 beispielsweise ringartig umgebenden Eingriffskörper 60 vorgesehen und von diesem nach schräg radial außen abgebogen ausgebildet sein. Der Eingriffskörper 60 kann beispielsweise durch Materialschluss an der Außenseite der Außenumfangswandung 20 festgelegt sein. Es ist selbstverständlich, dass jedes Verzahnungseingriffselement 58 auch als separates Bauteil und unabhängig von anderen Verzahnungseingriffselementen an der radialen Außenseite des ersten Betätigungselements 16 angeordnet und daran festgelegt sein kann. Der Winkel, mit welchem die Verzahnungseingriffselemente 58 nach radial außen bezüglich der Bewegungsachse A angestellt sind, kann beispielsweise abgestimmt sein auf den Neigungswinkel der schräg abfallenden Zahnflanken der Fixierverzahnung 52 bzw. diesem entsprechen. Für eine stabile Abstützwirkung kann beispielsweise ein Neigungswinkel im Bereich von etwa 25° bezüglich der Bewegungsachse A vorgesehen sein.
In Zuordnung zu der Fixieranordnung 46 ist am zweiten Betätigungselement 22 ein das erste Betätigungselement 16 radial außen umgebender, beispielsweise ringartig ausgebildeter Auslösebereich 62 vorgesehen. In seinem dem Bodenelement 16 der Abstützbaugruppe 30 zugewandten axialen Endbereich bildet der Auslösebereich 62 einen keilartigen bzw. nach radial außen sich öffnenden Auslöseabschnitt 64. Dieser Auslöseabschnitt 64 kann, wie nachfolgend beschrieben, bei Bewegung des zweiten Betätigungselements 22 bezüglich des ersten Betätigungselements 16 in einer der Betätigungsrichtung B im Wesentlichen entgegengesetzten Freigaberichtung F mit den nach radial außen vorstehenden Verzahnungseingriffselementen 58 zusammenwirken, um diese entgegen ihrer nach radial außen gerichteten Vorspannung nach radial innen zu bewegen bzw. zu verformen und dadurch den Fixiereingriff der Verzahnungseingriffselemente 58 mit der Fixierverzahnung 52 zu lösen und somit grundsätzlich das erste Betätigungselement 16 zur Bewegung bezüglich der Abstützbaugruppe 30 freizugeben.
Die Funktion der in 1 dargestellten Druckfluid-Betätigungsanordnung bei Durchführung von Ein- und Ausrückvorgängen der Reibungskupplung 12 und insbesondere auch bei Auftreten von Verschleiß in der Reibungskupplung 12 wird nachfolgend mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben.
Die 1 zeigt die in einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs integrierte Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 in einem Neuzustand der Reibungskupplung 12. In diesem Zustand ist beispielsweise unter der Vorspannwirkung der zweiten Vorspannanordnung 42 das erste Betätigungselement 16 in maximalem Ausmaß von der Abstützbaugruppe 30 weg verlagert und kann beispielsweise mit der Innenumfangswandung 18 an einem an der Führungshülse 32 beispielsweise in Form eines Sicherungsrings ausgebildeten Axialbewegungsanschlag 66 abgestützt sein. In diesem Zustand kann die Vorspannfeder 44 der zweiten Vorspannanordnung unter Vorspannung zwischen dem ersten Betätigungselement 16 und dem Bodenelement 36 gehalten sein.
Die in diesem Zustand in dem Antriebsstrang eines Fahrzeugs integrierte Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 ist über das Drehentkopplungslager 28, allgemein auch als Ausrücklager bezeichnet, in Kontakt mit dem radial inneren Bereich des Kraftspeichers 14, durch welchen das zweite Betätigungselement 22 z.B. entgegen der Vorspannwirkung der ersten Vorspannanordnung 38 in einer Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements 16 gehalten ist. Die Druckfluidkammer 26 ist in diesem Zustand im Wesentlichen druckfrei und die Reibungskupplung 12 ist in ihrem Einrückzustand. In diesem Zustand, in welchem die beiden Betätigungselemente 16, 22 in der Grundpositionierung bezüglich einander sind, ist die Fixierwirkung der Fixieranordnung 46 nicht gelöst, da der Auslöseabschnitt 64 des Auslösebereichs 62 die Verzahnungseingriffselemente 58 nicht nach radial innen belastet und somit nicht außer Eingriff mit der Fixierverzahnung 52 bringt. Daher bleibt das erste Betätigungselement 16 in der durch die Fixieranordnung 46 vorgegebenen Positionierung bezüglich der Abstützbaugruppe 30.
Soll die Reibungskupplung 12 ausgerückt werden, wird in die Druckfluidkammer 26 Druckfluid, also beispielsweise Druckluft, eingeleitet. Durch die dabei entstehende Kraftwirkung wird das zweite Betätigungselement 22 in der Bewegungsrichtung B bezüglich des ersten Betätigungselements 16 verlagert, so dass es in die in 2 dargestellte Positionierung gelangt. Da im Verlaufe dieser Bewegung in der Betätigungsrichtung B das zweite Betätigungselement 22 über das Drehentkopplungslager 28 den Kraftspeicher 14 radial innen belastet, gibt dieser die durch diesen belastete Anpressplatte frei und die Reibungskupplung 12 wird ausgerückt.
Die 2 zeigt deutlich, dass im Verlaufe dieser Bewegung in der Betätigungsrichtung B eine Wechselwirkung zwischen dem Auslöseabschnitt 64 und den Verzahnungseingriffselementen 58 nicht besteht, so dass diese aufgrund ihrer Vorspannung nach radial außen in Fixiereingriff mit der Fixierverzahnung 52 bleiben und somit das erste Betätigungselement 16 in einer Abstützrichtung S, also im Wesentlichen entgegen der Betätigungsrichtung B, bezüglich der Abstützbaugruppe 30 abstützen.
Soll nachfolgend die Reibungskupplung wieder eingerückt werden, wird der Druck in der Druckfluidkammer 26 gemindert bzw. freigegeben, so dass unter der Vorspannwirkung des Kraftspeichers 14 das zweite Betätigungselement 22 entgegen der Vorspannwirkung der ersten Vorspannanordnung 38 wieder in seine Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements 16 gelangt. Dabei tritt eine Auslösewechselwirkung zwischen dem Auslöseabschnitt 64 und den Verzahnungseingriffselementen 58 noch nicht auf, so dass in der Grundpositionierung der beiden Betätigungselemente 16, 22 bezüglich einander das erste Betätigungselement 16, abgestützt durch die Fixieranordnung 46, in seiner bereits zuvor auch vorhandenen Positionierung bezüglich der Abstützbaugruppe 30 gehalten ist.
Tritt bei Durchführung von Ein- und Auskuppelvorgängen in der Reibungskupplung 12 ein Verschleiß beispielsweise von an einer Kupplungsscheibe vorgesehenen Reibbelägen auf, hat dies zur Folge, dass aufgrund der abnehmenden axialen Ausdehnung der Kupplungsscheibe beim Übergang in den Einrückzustand der Kraftspeicher 14 sich in größerem Ausmaß entspannen kann, als in einem nicht mit Verschleiß oder mit geringerem Verschleiß behafteten Zustand. Dies wiederum hat zur Folge, dass im Zuge dieser Entspannung bei Auftreten von Verschleiß der radial innere Bereich des Kraftspeichers 14 sich weiter in axialer Richtung verlagert. Dieser Zustand ist in 3 dargestellt.
Das erste Betätigungselement 16 ist zunächst bei einem Übergang in den Einrückzustand durch die Fixieranordnung 46 bezüglich der Abstützbaugruppe 30 axial abgestützt, so dass das erste Betätigungselement 16 seine zuvor auch vorhandene Positionierung bezüglich der Abstützbaugruppe 30 zunächst beibehält. Aufgrund der in größerem Ausmaß stattfindenden Entspannung und Axialbewegung des radial inneren Bereich des Kraftspeichers 14 verschiebt dieser das zweite Betätigungselement 22 entgegen der Vorspannwirkung der ersten Vorspannanordnung 38 in größerem Ausmaß bezüglich des ersten Betätigungselements 16, so dass das zweite Betätigungselement 22 in der Freigaberichtung F bezüglich des ersten Betätigungselements 16 über die Grundpositionierung bezüglich diesem hinaus, also näher auf dieses zu in eine Auslösepositionierung verschoben wird. Im Verlaufe dieser Bewegung kommt nunmehr der Auslöseabschnitt 64 des Auslösebereichs 62 in Auslösewechselwirkung mit den Verzahnungseingriffselementen 58. Insbesondere bewegt der Auslöseabschnitt 64 sich außen axial über die als nach radial außen gebogene Blattfedern ausgebildeten Verzahnungseingriffselemente 58 hinweg und bewegt diese somit entgegen ihrer inhärenten Vorspannung nach radial innen. Wie in 3 veranschaulicht, wird dadurch der Eingriff der Verzahnungseingriffselemente 58 mit der Fixierverzahnung 52 aufgehoben und das erste Betätigungselement 16 zur Bewegung bezüglich der Abstützbaugruppe 30 freigegeben. Da in diesem Zustand die Vorspannfedern 40 der ersten Vorspannanordnung 38 stärker gespannt sind, erzeugen diese eine auf das erste Betätigungselement 16 in der Freigaberichtung F bzw. der Abstützrichtung S einwirkende Kraft, die größer ist, als die in diesem Zustand aufgebaute und im Wesentlichen in der Betätigungsrichtung B auf das erste Betätigungselement 16 einwirkende Kraft der zweiten Vorspannanordnung 42. Aufgrund dieses Ungleichgewichts zwischen den beiden auf das erste Betätigungselement 16 einwirkenden Kräften wird dieses sich der Abstützbaugruppe 30 bzw. dem Bodenelement 36 derselben annähern, so dass die Vorspannkraft der ersten Vorspannanordnung 38 durch zunehmende Entspannung der Vorspannfedern 40 abnimmt und die Vorspannkraft der zweiten Vorspannanordnung 42 durch zunehmende Spannung der Vorspannfeder 44 zunimmt.
Da bei jedem derartigen Verschleißkompensationsvorgang ein vergleichsweise geringes Ausmaß an Verschleiß und eine entsprechend geringe zusätzliche axiale Verlagerung des Kraftspeichers 14 in seinem radial inneren Bereich zu kompensieren ist, wird das erste Betätigungselement 16 sich auch nur geringfügig axial verlagern, wobei bei dieser Verlagerung beispielsweise die Verzahnungseingriffselemente 58 sich axial über den Fixierzahn 54 der Fixierverzahnung 52 hinweg bewegen, mit welchem sie zuvor in Eingriff waren, und in eine axiale Positionierung gelangen, in welcher sie zwischen diesen Fixierenzahn 54 und den in axialer Richtung folgenden nächsten Fixierzahn 54 eingreifen können und sich nachfolgend an der Fixier-Zahnflanke 56 dieses Fixierzahns 54 abstützen können. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt.
Im Zuge dieser Verlagerung bewegen auch die Verzahnungseingriffselemente 58 sich zusammen mit dem ersten Betätigungselement 16 bezüglich des Auslöseabschnitts 64, bis dieser die Verzahnungseingriffselemente 58 wieder freigibt und die Verzahnungseingriffselemente 58 im Zuge ihrer Bewegung nach radial außen wieder in Eingriff mit der Fixierverzahnung 52 treten. Dieser Zustand entspricht dann der Grundpositionierung der beiden Betätigungselemente 22, 16 bezüglich einander für einen mit Verschleiß behafteten, in der Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 jedoch kompensierten Zustand. In dieser Grundpositionierung können die beiden Betätigungselemente 16, 22 näherungsweise die gleiche Positionierung bezüglich einander einnehmen, wie dies bei einer Grundpositionierung bei nicht mit Verschleiß behafteter Reibungskupplung, also im Neuzustand, der Fall ist. Aufgrund der bei Durchführung wiederholter Verschleißkompensationsvorgänge zunehmenden Kompression der Vorspannfeder 44 kann mit zunehmendem Verschleiß und dementsprechend allmählicher Verlagerung des ersten Betätigungselements 16 auf das Bodenelement 36 der Abstützbaugruppe 30 zu in der Grundpositionierung der beiden Betätigungselemente 16, 22 bezüglich einander deren Axialabstand geringfügig abnehmen, wobei im Zuge einer Abnahme dieses Axialabstands auch das in der Grundpositionierung vorhandene Volumen der Druckfluidkammer 22 entsprechend geringfügig abnimmt.
In der vorangehend beschriebenen Art und Weise ist es möglich, mit baulich einfachen und zuverlässig wirkenden Maßnahmen mit den beiden Betätigungselementen 16, 22 einer zunehmenden Verschwenkung des Kraftspeichers 14 im Einrückzustand des Kupplung 12 und bei Auftreten von Verschleiß zu folgen, so dass die beiden Betätigungselemente 16, 22 in der Grundpositionierung unabhängig von dem in der Reibungskupplung 12 bereits aufgetretenen Verschleiß näherungswiese eine gleiche Relativlage bezüglich einander einnehmen und die Betätigungscharakteristik für die Reibungskupplung gleich gehalten werden kann. Es müssen keine Totvolumina vorgehalten werden, welche ein zunehmendes Verschwenken des Kraftspeichers 14 mit auftretendem Verschleiß kompensieren können und zu einer über die Betriebslebensdauer einer Reibungskupplung hinweg sich ändernden Betätigungscharakteristik führen würden. Das insbesondere am Beginn eines Betätigungsvorgangs bzw. Ausrückvorgangs mit Druckfluid zu füllende Volumen der Druckfluidkammer 26 bleibt über die Betriebslebensdauer hinweg näherungsweise konstant, und es wird somit möglich, eine Betätigungscharakteristik vorzusehen, bei welcher die Reibungskupplung 12 bzw. die Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 in einem Zustand gehalten sind, der nahe am Punkt des Momentenaufbaus der Reibungskupplung ist, so dass bereits nach geringem Betätigungsweg eine Veränderung des Kupplungsmoments, also des über die Reibungskupplung übertragbaren Drehmoments, auftritt, gleichwohl jedoch sichergestellt ist, dass beim Einkuppeln der Kraftspeicher sich so weit entspannen kann, dass auch ein maximales Kupplungsmoment gewährleistet ist.
Mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau einer Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 wird nicht nur eine zuverlässige und präzise Betätigung einer Reibungskupplung gewährleistet, sondern es wird auch gewährleistet, dass in der Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 möglicherweise auftretende Funktionsstörungen nicht zu einem Komplettausfall führen. So gewährleistet beispielsweise ein z. B. in Form eines Sicherungsrings an der Innenumfangswandung 18 des ersten Betätigungselements 16 bereitgestellter Bewegungsanschlag 68, dass das zweite Betätigungselement 22 nicht in übermäßigem Ausmaß bezüglich des ersten Betätigungselements 16 verlagert werden kann. Andererseits stellt das durch den Bewegungsanschlag 68 bereitgestellte maximale Ausmaß der Relativbewegung zwischen den beiden Betätigungselementen 16, 22 sicher, dass auch bei Ausfall der Fixieranordnung 46 und einer dadurch ermöglichten maximalen Verlagerung des ersten Betätigungselements 16 auf das Bodenelement 36 der Abstützbaugruppe 30 zu durch Einleitung von Druckfluid in die Druckfluidkammer und Bewegung des zweiten Betätigungselements 22 in der Betätigungsrichtung B noch eine das Ausrücken der Reibungskupplung 12 zulassende Beaufschlagung des Kraftspeichers 14 sicher gestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Druckfluid-Betätigungsanordnung
12: Reibungskupplung
14: Kraftspeicher
16: erstes Betätigungselement
18: Innenumfangswand
20: Außenumfangswand
22: zweites Betätigungselement
24: Dichtungs/Führungs-Element
26: Druckfluidkammer
28: Drehentkopplungslager
30: Abstützbaugruppe
32: Führungshülse
34: Führungselement
36: Bodenelement
38: erste Vorspannanordnung
40: Vorspannfeder
42: zweite Vorspannanordnung
44: Vorspannfeder
46: Fixieranordnung
48: Verzahnungselement
50: Außenumfangswandung
52: Fixierverzahnung
54: Fixierzahn
56: Fixier-Zahnflanke
58: Verzahnungseingriffselement
60: Eingriffskörper
62: Auslösebereich
64: Auslöseabschnitt
66: Bewegungsanschlag
68: Bewegungsanschlag
A: Bewegungsachse
B: Betätigungsrichtung
F: Freigaberichtung
S: Abstützrichtung

Claims

Druckfluid-Betätigungsanordnung für eine Reibungskupplung, umfassend - ein erstes Betätigungselement (16) und ein mit dem ersten Betätigungselement (16) eine Druckfluidkammer (26) begrenzendes zweites Betätigungselement (22), wobei durch Einleitung von Druckfluid in die Druckfluidkammer (26) das zweite Betätigungselement (22) aus einer Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements (16) in einer Betätigungsrichtung (B) entlang einer Bewegungsachse (A) bewegbar ist, - ein mit dem zweiten Betätigungselement (22) zur gemeinsamen Bewegung gekoppeltes Drehentkopplungslager (28), eine Abstützbaugruppe (30), - eine lösbare Fixieranordnung (46) zum Fixieren des ersten Betätigungselements (16) bezüglich der Abstützbaugruppe (30) wenigstens in einer der Betätigungsrichtung (B) entgegengesetzten Abstützrichtung (S), wobei die Fixieranordnung (46) bei Bewegung des zweiten Betätigungselements (22) in einer der Betätigungsrichtung (B) entgegengesetzten Freigaberichtung (F) bezüglich des ersten Betätigungselements (16) zum Lösen der Fixierwirkung der Fixieranordnung (46) bezüglich der Abstützbaugruppe (30) beaufschlagbar ist.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement (16) ein Zylinder, vorzugsweise Ringzylinder, ist, und dass das zweite Betätigungselement (22) ein Kolben, vorzugsweise Ringkolben, ist.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem ersten Betätigungselement (16) und dem zweiten Betätigungselement (22) wirkende, das erste Betätigungselement (16) in der Abstützrichtung (S) bezüglich des zweiten Betätigungselements (22) vorspannende erste Vorspannanordnung (38) vorgesehen ist, und dass eine zwischen dem ersten Betätigungselement (16) und der Abstützbaugruppe (30) wirkende, das erste Betätigungselement (16) in der Betätigungsrichtung (B) bezüglich der Abstützbaugruppe (30) vorspannende zweite Vorspannanordnung (42) vorgesehen ist.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorspannanordnung (38) wenigstens eine erste Vorspannfeder (40) umfasst, oder/und dass die zweite Vorspannanordnung (42) wenigstens eine zweite Vorspannfeder (44) umfasst.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorspannanordnung (38) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse (A) aufeinander folgend angeordneten ersten Vorspannfedern (40) umfasst, oder/und dass die zweite Vorspannanordnung (42) eine die Bewegungsachse (A) umgebend angeordnete Vorspannfeder (44) umfasst.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass Fixieranordnung (46) an der Abstützbaugruppe (30) eine Fixierverzahnung (52) mit entlang der Bewegungsachse (A) aufeinanderfolgenden Fixierzähnen (54) umfasst, und dass die Fixieranordnung (46) am ersten Betätigungselement (16) wenigstens ein zum Eingriff in die Fixierverzahnung (52) vorgespanntes Verzahnungseingriffselement (58) umfasst.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierverzahnung (52) die Bewegungsachse (A) wenigstens teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig ringartig umgibt, oder/und dass in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse (A) aufeinanderfolgend eine Mehrzahl von Verzahnungseingriffselementen (58) vorgesehen ist.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise jedes Verzahnungseingriffselement (58) eine Blattfeder umfasst.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierverzahnung (52) radial außerhalb des ersten Betätigungselements (16) angeordnet ist, oder/und dass das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement (58) an einem Außenumfangsbereich des ersten Betätigungselements (16) angeordnet ist.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierverzahnung (52) eine Sägezahn-Verzahnung mit im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsachse (A) sich erstreckenden und in der Betätigungsrichtung (B) orientierten Fixier-Zahnflanken (56) ist.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Betätigungselement (22) ein mit der Fixieranordnung (46) zum Lösen der Fixierwirkung der Fixieranordnung (46) zusammenwirkender Auslösebereich (62) vorgesehen ist.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösebereich (62) radial außen bezüglich des wenigstens einen Verzahnungseingriffselements (58) angeordnet ist, oder/und dass der Auslösebereich (62) einen bei Bewegung des zweiten Betätigungselements (22) in der Freigaberichtung (F) bezüglich des ersten Betätigungselements (16) und bei Erreichen einer Auslösepositionierung des zweiten Betätigungselements (22) bezüglich des ersten Betätigungselements (16) das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement (58) zum Lösen des Eingriffs mit der Fixierverzahnung (52) beaufschlagenden Auslöseabschnitt (64) umfasst.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslöseabschnitt (64) das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement (58) zum Lösen des Eingriffs mit der Fixierverzahnung (52) nach radial innen beaufschlagt.
Druckfluid-Betätigungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösebereich (62) das erste Betätigungselement (16) radial außen ringartig umgibt und mit seinem vorzugsweise keilartig ausgebildeten Auslöseabschnitt (64) bei Bewegung des zweiten Betätigungselements (22) in Richtung der Bewegungsachse (A) bei Erreichen der Auslösepositionierung sich radial außen über das wenigstens eine Verzahnungseingriffselement (58) schiebt und dieses nach radial innen bewegt.
Kupplungssystem, umfassend eine Reibungskupplung (12) mit einem durch eine Druckfluid-Betätigungsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Durchführung von Kupplungsbetätigungsvorgängen beaufschlagbaren Kraftspeicher (14).
Kupplungssystem nach Anspruch 3 und Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Betätigungselement (22) durch den Kraftspeicher (14) zur Bewegung in der Freigaberichtung (F) beaufschlagt ist, und dass bei eingerückter Reibungskupplung (12) das erste Betätigungselement (16) und das zweite Betätigungselement (22) wenigstens vermittels der ersten Vorspannanordnung in der Grundpositionierung bezüglich einander gehalten sind, wobei bei in der Grundpositionierung bezüglich einander gehaltenem erstem Betätigungselement (16) und zweitem Betätigungselement (22) die Fixieranordnung (46) das erste Betätigungselement (16) bezüglich der Abstützbaugruppe (30) abstützt und bei Bewegung des zweiten Betätigungselements (22) bezüglich des ersten Betätigungselements (16) in der Freigaberichtung (F) über die Grundpositionierung hinaus die Fixierwirkung der Fixieranordnung (46) aufgehoben wird.