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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckfluid-Betätigungsanordnung, wie sie beispielsweise in Nutzkraftfahrzeugen genutzt wird, um eine Reibungskupplung zu betätigen.
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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.
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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.
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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 bezüglich des ersten Betätigungselements in einer Betätigungsrichtung entlang einer Bewegungsachse bewegbar ist, wobei das zweite Betätigungselement bezüglich des ersten Betätigungselements um die Bewegungsachse nicht drehbar ist,
- - ein mit dem zweiten Betätigungselement über eine Abstützbaugruppe zur gemeinsamen Bewegung in Richtung der Bewegungsachse gekoppeltes Drehentkopplungslager,
wobei die Abstützbaugruppe umfasst:
- - ein bezüglich des zweiten Betätigungselements in Richtung der Bewegungsachse axial abgestütztes, durch eine erste Vorspannanordnung zur Drehung um die Bewegungsachse bezüglich des zweiten Betätigungselements vorgespanntes erstes Rampenelement mit einer ersten Rampenformation,
- - ein zusammen mit dem Drehentkopplungslager in Richtung der Bewegungsachse bewegbares zweites Rampenelement, wobei das zweite Rampenelement eine zweite Rampenformation aufweist und mit der zweiten Rampenformation an der ersten Rampenformation in Richtung der Bewegungsachse abgestützt ist, wobei das zweite Rampenelement bezüglich des zweiten Betätigungselements um die Bewegungsachse nicht drehbar ist, und wobei bei durch die erste Vorspannanordnung erzeugter Drehung des ersten Rampenelements bezüglich des zweiten Rampenelements um die Bewegungsachse eine axiale Baulänge einer die beiden Rampenelemente umfassenden Kompensationsbaugruppe abnimmt,
- - eine Bewegungserfassungsbaugruppe zur Erfassung einer übermäßigen Bewegung des zweiten Betätigungselements in einer der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Freigaberichtung auf das erste Betätigungselement zu,
- - eine Freigabeanordnung zur Freigabe des ersten Rampenelements zur Drehbewegung um die Bewegungsachse bei durch die Bewegungserfassungsbaugruppe erfasster übermäßiger Bewegung des zweiten Betätigungselements in der Freigaberichtung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau einer Druckfluid-Betätigungsanordnung wird eine durch einen Verschleiß in einer Reibungskupplung hervorgerufene übermäßige Bewegung des zweiten Betätigungselements erfasst und nur dann, wenn eine derartige übermäßige Bewegung erfasst wird, wird das erste Rampenelement zur Durchführung einer Nachstellbewegung freigegeben. Diese Nachstellbewegung hat zur Folge, dass die axiale Baulänge der die beiden Rampenelemente umfassenden Kompensationsbaugruppe abnimmt und dementsprechend einem Kraftspeicher einer Reibungskupplung, also beispielsweise eine Membranfeder, die Möglichkeit gegeben wird, in einem eingerückten Zustand der Reibungskupplung sich in einem dem aufgetretenen Verschleiß entsprechenden Ausmaß weiter zu entspannen.
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Aus der vorangehenden Darstellung geht hervor, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung eine übermäßige Bewegung des zweiten Betätigungselements in der Freigaberichtung, also in Richtung auf das erste Betätigungselement zu, eine derartige Bewegung ist, die dann auftritt, wenn ein Kraftspeicher einer Reibungskupplung sich in einem durch noch nicht kompensierten Verschleiß hervorgerufenen Ausmaß entspannt. Infolge der bei noch nicht kompensiertem Verschleiß auftretenden Entspannung des Kraftspeichers wird das zweite Betätigungselement übermäßig, also weiter auf das erste Betätigungselement zu bewegt, als bei vorangehenden Einkuppelvorgängen, bei welchen noch kein Verschleiß zu kompensieren war bzw. Verschleiß bereits kompensiert worden war.
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Für eine gleichmäßige Betätigungswirkung wird vorgeschlagen, dass das erste Betätigungselement ein Zylinder, vorzugsweise Ringzylinder, ist, und dass das zweite Betätigungselement ein Kolben, vorzugsweise Ringkolben, ist.
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Insbesondere bei ringartiger Ausgestaltung der beiden Betätigungselemente ist es vorteilhaft, wenn das erste Rampenelement ringartig ausgebildet ist und wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung sich erstreckenden ersten Rampenformationen aufweist und das zweite Rampenelement ringartig ausgebildet ist und wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung sich erstreckenden zweiten Rampenformationen aufweist.
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Zum Beaufschlagen des ersten Rampenelements zur Durchführung von Nachstellvorgängen kann die erste Vorspannanordnung eine in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse sich erstreckende erste Vorspannfeder umfassen, wobei die erste Vorspannfeder mit einem ihrer Endbereiche bezüglich des zweiten Betätigungselements abgestützt ist und mit dem anderen ihrer Endbereiche bezüglich des ersten Rampenelements abgestützt ist.
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Um eine Bewegungskopplung zwischen dem zweiten Rampenelement und dem Drehentkopplungslager bereitzustellen und gleichzeitig auch eine definierte Positionierung der verschiedenen Systemkomponenten zur Durchführung eines Nachstellvorgangs zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass das zweite Rampenelement über ein Übertragungselement mit dem Drehentkopplungslager zur gemeinsamen Bewegung in Richtung der Bewegungsachse gekoppelt ist, wobei das zweite Rampenelement mit dem Übertragungselement drehfest verbunden ist und das Übertragungselement mit dem ersten Betätigungselement drehfest und bezüglich diesem in Richtung der Bewegungsachse bewegbar gekoppelt ist und mit dem zweiten Betätigungselement drehfest und bezüglich diesem in Richtung der Bewegungsachse bewegbar gekoppelt ist.
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Das Übertragungselement kann durch eine zweite Vorspannanordnung in Richtung der Bewegungsachse in der Betätigungsrichtung vorgespannt sein. Mit dieser zweiten Vorspannanordnung wird auch einem sich entspannenden Kraftspeicher entgegengewirkt und somit im Einkuppelzustand einer Reibungskupplung ein Kräftegleichgewicht hergestellt.
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Die Bewegungserfassungsbaugruppe kann umfassen:
- - ein Anschlagelement, wobei das Anschlagelement in einer der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Freigaberichtung bezüglich des ersten Betätigungselements in einer Anschlagpositionierung axial abgestützt ist und durch das zweite Betätigungselement bei Bewegung in der Betätigungsrichtung bezüglich des ersten Betätigungselements in Richtung der Bewegungsachse aus der Anschlagpositionierung heraus axial bewegbar ist,
- - ein Erfassungselement, wobei das Erfassungselement bezüglich des Anschlagelements um die Bewegungsachse drehbar und mit dem Anschlagelement axialfest gekoppelt ist, und wobei das Erfassungselement mit dem ersten Rampenelement drehfest gekoppelt ist und bezüglich des ersten Rampenelements in Richtung der Bewegungsachse bewegbar ist.
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Somit wird durch das Anschlagelement bei einer übermäßigen Bewegung des zweiten Betätigungselements auf das erste Betätigungselement zu das Erfassungselement an einer weiteren Bewegung mit dem ersten Rampenelement gehindert, wodurch in dem System das Auftreten von Verschleiß erfasst wird.
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Die Freigabeanordnung kann umfassen:
- - wenigstens einen Blockiervorsprung an dem zweiten Rampenelement,
- - in Zuordnung zu dem wenigstens einen Blockiervorsprung eine Blockierformation an dem Erfassungselement, wobei der Blockiervorsprung an der Blockierformation angreift und in einer Blockierstellung das Erfassungselement gegen Drehung um die Bewegungsachse blockiert und bei übermäßiger Bewegung des zweiten Betätigungselements auf das erste Betätigungselements zu in einer Freigabestellung das Erfassungselement zur begrenzten Drehung um die Bewegungsachse freigibt.
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Durch die Wechselwirkung des wenigstens einen Blockiervorsprungs mit der mit diesen zusammenwirkenden Blockierformation wird dann, wenn kein zu kompensierender Verschleiß vorliegt, das erste Rampenelement an einer Drehung gehindert und somit die für diesen Zustand vorgesehene axiale Baulänge der Kompensationsbaugruppe beibehalten. Bei Auftreten von Verschleiß kann durch vorübergehendes Aufheben der Blockierwechselwirkung zwischen dem Blockiervorsprung und der Blockformation eine den Verschleiß kompensierende Drehung des ersten Rampenelements auftreten, bis durch erneuten Kontakt zwischen dem Blockiervorsprung und der Blockierformation der Verschleiß kompensiert ist und das erste Rampenelement an einer weiteren Drehung gehindert ist. Die Kompensationsbaugruppe ist dann in einem dem aufgetretenen Verschleiß entsprechenden bzw. diesen kompensierenden Zustand mit verminderter axialer Baulänge.
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Diese Blockierwechselwirkung kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass die Blockierformation eine mit dem Blockiervorsprung zum Blockieren des Erfassungselements gegen Drehung um die Bewegungsachse zusammenwirkende Blockierfläche umfasst, wobei die Blockierfläche bezüglich einer Umfangsrichtung um die Bewegungsachse unter einem von 90° verschiedenen Winkel angestellt ist.
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Bei einer baulich einfach zu realisierenden und zu einer kompakten Bauart beitragenden Ausgestaltung kann das Anschlagelement durch die zweite Vorspannanordnung in seine Anschlagpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements vorgespannt sein.
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Um einer ungewünschten Drehung des ersten Rampenelements bezüglich des zweiten Betätigungselements entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, dass das erste Rampenelement über wenigstens ein Reiborgan am zweiten Betätigungselement abgestützt ist, und dass zwischen dem zweiten Betätigungselement und dem ersten Rampenelement eine das erste Rampenelement in der Betätigungsrichtung von dem zweiten Betätigungselement weg vorspannende dritte Vorspannanordnung vorgesehen ist.
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Das Beibehalten einer Anlage zwischen einem Kraftspeicher einer Reibungskupplung und dem Drehentkopplungslager auch bei eingerückter Reibungskupplung kann dadurch unterstützt werden, dass zwischen der Kompensationsbaugruppe und dem Drehentkopplungslager eine das Drehentkopplungslager in der Betätigungsrichtung von der Kompensationsbaugruppe weg vorspannende vierte Vorspannanordnung vorgesehen ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kupplungssystem, umfassend eine Reibungskupplung mit einem durch eine Druckfluid-Betätigungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Durchführung von Kupplungsbetätigungsvorgängen beaufschlagbaren Kraftspeicher.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Schnittansicht einer Druckfluid-Betätigungsanordnung für eine Reibungskupplung;
- 2 eine Längsschnittansicht der Druckfluid-Betätigungsanordnung der 1;
- 3 eine Längsschnittansicht der Druckfluid-Betätigungsanordnung der 1, geschnitten längs einer Linie III-III in 2;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Erfassungselements einer Bewegungserfassungsbaugruppe ;
- 5 eine Detailansicht des an einem Betätigungselement der Druckfluid-Betätigungsanordnung sich axial abstützenden Erfassungselements;
- 6 eine Querschnittansicht der Druckfluid-Betätigungsanordnung der 1, geschnitten längs einer Linie VI-VI in 2;
- 7 eine Detailansicht, welche die Wechselwirkung eines Rampenelements mit einem als Kolben wirksamen Betätigungselement darstellt;
- 8 eine Detailansicht, welche die Wechselwirkung eines Drehentkopplungslagers mit einem eine Betätigungskraft auf dieses übertragenden Übertragungselement darstellt.
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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.
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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 22 bezüglich der Innenumfangswandung 18 und der Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 fluiddicht und bezüglich diesem in Richtung der Bewegungsachse A bewegbar geführt.
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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 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.
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Das zweite Betätigungselement 22 ist vermittels einer Abstützbaugruppe 30 bezüglich des Drehentkopplungslagers 28 axial abgestützt. Die Abstützbaugruppe 30 umfasst ein erstes, die Bewegungsachse A ringartig umgebendes Rampenelement 32 und an dieses anschließend ein zweites, die Bewegungsachse A ebenfalls ringartig umgebendes Rampenelement 34. Das erste Rampenelement 32 weist eine erste Rampenformation 36 mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Rampenflächen auf. Entsprechend weist das zweite Rampenelement 36 eine zweite Rampenformation 38 mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Rampenflächen auf. Die Rampenflächen der ersten Rampenformation 36 liegen an den Rampenflächen der zweiten Rampenformation 38 an. Die mit ihren Rampenflächen bzw. Rampenformationen 36, 38 aneinander anliegende Rampenelemente 32, 34 bilden eine Kompensationsbaugruppe 40, wobei eine Relativdrehung der beiden Rampenelemente 32, 34 bezüglich einander aufgrund der aneinander abgleitenden Rampenflächen der Rampenformationen 36, 38 zu einer Änderung der axialen Baulänge der Kompensationsbaugruppe 40 führt.
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Dem ersten Rampenelement 32 ist eine erste Vorspannanordnung 42 zugeordnet. Die erste Vorspannanordnung 42 umfasst eine beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildete erste Vorspannfeder 44, die mit einem ihrer Umfangsenden am ersten Rampenelement 32 angreift und mit ihrem anderen Umfangsende am zweiten Betätigungselement 22 angreift, so dass durch die erste Vorspannanordnung 42 das erste Rampenelement 32 zur Drehung bezüglich des zweiten Betätigungselements 22 vorgespannt ist. Um auch bei starker axialer Belastung diese Drehung zu erleichtern, kann das erste Rampenelement 32 bezüglich des zweiten Betätigungselements 22 über ein Axiallagerelement 46 abgestützt sein.
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Das zweite Rampenelement 34 ist an einem Übertragungselement 48 festgelegt, und ist insbesondere mit diesem drehfest verbunden. Das Übertragungselement 48 wiederum ist beispielsweise über eine Axialführung mit dem zweiten Betätigungselement drehfest, bezüglich diesem jedoch axial bewegbar verbunden. Eine derartige Axialführung kann beispielsweise in einem dieser Elemente eine Nut und im anderen einen in die Nut eingreifenden und somit die Axialführung zulassenden Vorsprung umfassen. Das Übertragungselement 48 ist mit einem Gehäuseelement 50 fest verbunden, welches die Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 axial übergreift und bezüglich dieser axial bewegbar, jedoch um die Bewegungsachse A nicht drehbar gehalten ist. Auch hier kann eine derartige Axialführung vorgesehen sein. Da das Übertragungselement 48 mit dem Gehäuseelement 50 fest verbunden ist und dem zweiten Betätigungselement 22 drehfest verbunden ist, gleichzeitig das Gehäuseelement 50 mit dem ersten Betätigungselement 16 drehfest verbunden ist, ist auf diese Art und Weise auch eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Betätigungselement 16 und dem zweiten Betätigungselement 22 vorgesehen. Eine derartige drehfeste, jedoch eine Axialbewegung zulassende Verbindung zwischen den beiden Betätigungselementen 16, 22 kann jedoch auch unmittelbar zwischen diesen, beispielsweise zwischen der Innenumfangswandung 18 des ersten Betätigungselements 16 und dem diese umgebenden Bereich des zweiten Betätigungselements 22 wirken.
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Eine Bewegungserfassungsbaugruppe 52 zur Erfassung einer übermäßigen axialen Bewegung des zweiten Betätigungselements 22 umfasst ein die beiden Rampenelemente 32, 34 radial außen ringartig umgebendes Anschlagelement 54. Das Anschlagelement 54 übergreift mit einem beispielsweise ringartigen Anschlagvorsprung 56 das axiale Ende der Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 nach radial außen und ist vermittels einer zweiten Vorspannanordnung 58 mit seinem Anschlagvorsprung 56 in Anlage gegen die Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 vorgespannt. Zwischen dem Anschlagelement 54 und dem zweiten Betätigungselement 52 ist ein elastisches Abstützelement 60, beispielsweise ausgebildet als Wellfeder, angeordnet, so dass eine axialelastische Abstützung zwischen dem zweiten Betätigungselement 22 und dem Anschlagelement 54 vorgesehen ist. Ein weiteres elastisches Abstützelement 62, beispielsweise ebenfalls ausgebildet als Wellfeder, kann zwischen dem zweiten Betätigungselement 22 und dem ersten Betätigungselement 16 wirken, um somit das zweite Betätigungselement 22 gegen das Anschlagelement 54 vorzuspannen. In dem in 2 dargestellten Grundzustand ist das zweite Betätigungselement 22 vermittels der zweiten Vorspannanordnung 58, welche beispielsweise eine als Schraubenfeder ausgebildete zweite Vorspannfeder 64 umfassen kann, in einer derartigen Positionierung bezüglich des ersten Betätigungselements 16 gehalten, dass die Druckfluidkammer 26 ein vorbestimmtes Totvolumen aufweist und grundsätzlich eine Bewegung des zweiten Betätigungselements 22 auf das erste Betätigungselement 16 zu noch möglich ist.
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Die Bewegungserfassungsbaugruppe 52 umfasst ferner ein im Wesentlichen das erste Rampenelement 32 radial außen umgebendes, ringartiges bzw. hülsenartiges Erfassungselement 66. Das in 4 dargestellte Erfassungselement 66 weist einen nach radial außen vorspringenden Bund 68 auf, mit welchem dieses auch unter der Wirkung der zweiten Vorspannfeder 64 axial fest bezüglich des Anschlagelements 54 gehalten ist, beispielsweise unter Zwischenlagerung jeweiliger die Verdrehung des Erfassungselements 66 bezüglich des Anschlagelements 54 zulassender Lagerringe 70, 72. In axial offene Aussparungen 74 des Erfassungselements greifen nach radial außen vorstehende Vorsprünge 76 des ersten Rampenelements 32 ein, so dass das erste Rampenelement 32 grundsätzlich mit dem Erfassungselement 66 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt ist, bezüglich diesem jedoch axial bewegbar ist.
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Eine allgemein mit 78 bezeichnete Freigabeanordnung umfasst am zweiten Rampenelement 34 beispielsweise zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Blockiervorsprünge 80. In Zuordnung zu jedem Blockiervorsprung 80 ist in dem Erfassungselement 66 eine nutartige Aussparung 82 vorgesehen, deren axiale Breite größer ist, als der Durchmesser bzw. die Dicke des in diese eingreifenden Blockiervorsprungs 80. Somit ist jeder Blockiervorsprung 80 in der diesen aufnehmenden Aussparung 82 mit Axialbewegungsspiel aufgenommen.
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Jede Aussparung 82 stellt mit einer diese begrenzenden Blockierfläche 84 eine mit dem zugeordneten Blockiervorsprung 80 zusammenwirkende Blockierformation 86 bereit. Man erkennt in 3, dass jede derartige Blockierformtion 86 bzw. die diese bereitstellende Blockierfläche 84 bezüglich der Bewegungsachse A in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse A angestellt ist, so dass auch jede Fläche 84 eine mit dem zugehörigen Blockiervorsprung 80 zusammenwirkende Keil- bzw. Rampenformation bildet. Jeder in eine zugeordnete Aussparung 82 eingreifende Blockiervorsprung 80 blockiert somit in dem in 3 auch dargestellten Blockierzustand das Erfassungselement 66 gegen Drehung um die Bewegungsachse B.
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Zur Durchführung von Betätigungsvorgängen wird Druckfluid, beispielsweise Druckluft, in die Druckfluidkammer 26 eingeleitet. Aufgrund des entstehenden Fluiddrucks wird auf das zweite Betätigungselement 22 eine Kraft ausgeübt, welche dieses in der Darstellung der 2 nach links presst. Über die Kompensationsbaugruppe 40 und das Übertragungselement 48 wird das Drehentkopplungslager 28 axial in der Betätigungsrichtung B verschoben, so dass dieses den radial inneren Bereich des Kraftspeichers 14, also beispielsweise die radial inneren Enden der Federzungen einer Membranfeder, belastet und somit die Reibungskupplung 12 ausgerückt wird. Zum Einrücken der Reibungskupplung wird der Fluiddruck in der Druckfluidkammer 26 freigegeben, so dass aufgrund des sich entspannenden Kraftspeichers 14 und auch durch die Vorspannwirkung der zweiten Vorspannfeder 64 das zweite Betätigungselement 22 wieder in seine in 2 dargestellte Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements 16 verschoben wird, in welcher das bereits angesprochene Totvolumen, also noch ein axialer Abstand zwischen den beiden Betätigungselementen 16, 22, vorhanden ist.
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Das erste Rampenelement 32 ist durch die diesem zugeordnete erste Vorspannanordnung 42 zur Drehung in Umfangsrichtung bezüglich des zweiten Betätigungselements 22 vorgespannt. Da das Erfassungselement 66 mit dem ersten Rampenelement 32 drehfest gekoppelt ist, ist auch dieses zur Drehung in Umfangsrichtung vorgespannt. Die durch die Blockiervorsprünge 80 gegen Umfangsbewegung blockierten Blockierformationen 86 verhindern jedoch eine Drehung des Erfassungselements 66 und mit diesem auch des ersten Rampenelements 32. Ferner sind die Rampensteigungen der beiden Rampenformationen 36, 38 so eingestellt, dass diese selbsthemmend sind und auch die bei Durchführung von Betätigungsvorgängen wirkenden axialen Kräfte nicht zu einer zwangsweisen Verdrehung der beiden Rampenelemente 32, 34 bezüglich einander führen können. Auch kann aufgrund der Steigung der mit den Blockiervorsprüngen 80 zusammenwirkenden Blockierfläche 84 der Blockierformationen 86 eine insbesondere durch die zweite Vorspannfeder 64 ausgeübte axiale Belastung des Erfassungselements 66 nicht zu einer Relativverdrehung desselben führen.
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Tritt in einer Reibungskupplung Verschleiß auf, so hat dies zur Folge, dass beim Einrücken der Kraftspeicher 14 sich weiter entspannen kann, als dies in einem mit weniger oder nicht mit Verschleiß behafteten Zustand der Fall ist. Dies bedeutet, dass der radial innere Bereich des Kraftspeichers 14 sich in der Freigaberichtung F weiter bewegt und somit das zweite Betätigungselement 22 über die Grundpositionierung hinaus näher auf das erste Betätigungselement 16 zu bewegt. Dies ist aufgrund des vorangehend angesprochenen Totvolumens der Druckfluidkammer 26 bei in der Grundpositionierung angeordnetem zweitem Betätigungselement grundsätzlich möglich.
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Der Bewegung des zweiten Betätigungselements 22 über die Grundpositionierung hinaus kann das Anschlagelement 54 nicht folgen, da dieses mit seinem Anschlagvorsprung 56 am axialen Ende der Außenumfangswandung 20 des ersten Betätigungselements 16 ansteht, wenn das zweite Betätigungselement 22 in der Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements 16 ist. Da das Erfassungselement 66 mit dem Anschlagelement 54 axialfest gekoppelt ist, kann auch dieses der fortgesetzten Axialbewegung des zweiten Betätigungselements 22 nicht folgen, während die beiden Rampenelemente 32, 34 durch die Beaufschlagungswirkung des Kraftspeichers 14 sich zunächst noch zusammen mit dem durch diese belasteten zweiten Betätigungselement 22 weiter in axialer Richtung bewegen werden. Dies bedeutet, dass ausgehend von dem in den 2 und 3 dargestellten Blockierzustand die Blockiervorsprünge 80 axial von den mit diesen zusammenwirkenden Blockierformationen 86 abheben und somit die Freigabeanordnung 78 in eine Freigabestellung gelangt, welche eine Drehung des Erfassungselements 66 bezüglich des zweiten Rampenelements 34 zulässt. Aufgrund der drehfesten Kopplung des Erfassungselements 66 mit dem ersten Rampenelement 32 und aufgrund der Vorspannwirkung der ersten Vorspannanordnung 42 werden in diesem Zustand das erste Rampenelement 32 und das damit drehgekoppelte Erfassungselement 66 sich in Umfangsrichtung bewegen, bis die Blockierformationen 86 wieder in Anlage an den zugeordneten Blockiervorsprüngen 80 gelangen und somit wieder der Blockierzustand erreicht ist.
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Bei dieser Relativdrehung zwischen den beiden Rampenelementen 32, 34 nimmt die axiale Baulänge der Kompensationsbaugruppe 40 ab. Um dafür zu sorgen, dass die Abnahme der axialen Baulänge der Kompensationsbaugruppe 40 dem Ausmaß der zuvor aufgetretenen Axialbewegung der Blockiervorsprünge 80 in den diese aufnehmenden Aussparungen 82 entspricht, ist es erforderlich, die Rampensteigungen der Rampenformationen 36, 38 einerseits und die Anstellung der Blockierflächen 84 andererseits so aufeinander abzustimmen, dass die jeweiligen auftretenden Axialrelativbewegungen einander entsprechen. Hierzu ist es insbesondere erforderlich bzw. vorteilhaft, den durch die Anstellung der radial außerhalb der Rampenformationen 36, 38 definierten Rampenwinkel etwas kleiner zu gestalten, als die Rampenwinkel der Rampenformationen 36, 38.
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Durch die Relativdrehung der beiden Rampenelemente 32, 34 bezüglich einander bei weiter entspanntem Kraftspeicher 14 wird dem zweiten Betätigungselement 22 im Einrückzustand der Reibungskupplung 12 die Möglichkeit gegeben, wieder in seine Grundpositionierung bezüglich des ersten Betätigungselements 16 zu gelangen, in welchem wieder das der Grundpositionierung entsprechende Totvolumen in der Druckfluidkammer 26 vorhanden ist, so dass bei Auftreten von weiterem Verschleiß ein derartiger Kompensationsvorgang erneut durchgeführt werden kann. Da in diesem Grundzustand auch nach Durchführung einer Verschleißkompensation das zweite Betätigungselement 22 über das elastische Abstützelement 60, also beispielsweise eine Wellfeder, am Anschlagelement 54 abgestützt ist, gleichzeitig aber das Erfassungselement 66 durch die zweite Vorspannanordnung 58 gegen die Blockiervorsprünge 80 belastet ist, wird eine zu einem Verschleiß im Bereich der Blockiervorsprünge 80 führende übermäßige Belastung vermieden.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß aufgebauten Druckfluid-Betätigungsanordnung 10 liegt darin, dass aufgrund der Wirkungsweise der Kompensationsbaugruppe 40 einerseits und der Erfassungscharakteristik der Bewegungserfassungsbaugruppe 52 andererseits eine stufenlose Erfassung und Kompensation von Verschleiß möglich ist. Somit wird bei jedem Betätigungsvorgang die Möglichkeit geschaffen, auch geringen Verschleiß zu kompensieren, so dass das zum Ermöglichen dieser Kompensation vorzuhaltende Totvolumen in der Druckfluidkammer 26 sehr klein gehalten werden kann.
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Die 7 zeigt ein Detail einer konstruktiven Abwandlung, bei welcher das erste Rampenelement 32 an dem zweiten Betätigungselement 22 über ein Reiborgan 88, beispielsweise einen Reibring, axial abgestützt ist. Bei über dieses Reiborgan 88 am zweiten Betätigungselement 22 abgestütztem erstem Rampenelement 32 wird zusätzlich zu dem vorangehend beschriebenen Aspekt der selbsthemmenden Ausgestaltung der aneinander anliegenden Rampenformationen 36, 38 einer ungewollten Verdrehung des ersten Rampenelements 32 entgegengewirkt. Um gleichwohl zur Durchführung von Nachstellvorgängen das erste Rampenelement 32 zur Drehung bezüglich des zweiten Betätigungselements 22 freizugeben, wirkt zwischen dem zweiten Betätigungselement 22 und dem ersten Rampenelement 32 eine diese beiden Elemente axial in Richtung voneinander weg beaufschlagende dritte Vorspannanordnung 90. Diese umfasst eine oder mehrere dritte Vorspannfedern 92. Die dritte Vorspannanordnung 90 muss so ausgelegt sein, dass sie eine Drehung des ersten Rampenelements 32 bezüglich des zweiten Betätigungselements 22 zulässt. Aus diesem Grunde kann es vorteilhaft sein, als dritte Vorspannfeder 92 eine die Bewegungsachse A ringartig umgebende Wellenfeder oder Tellerfeder einzusetzen.
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Im Einrückzustand der Reibungskupplung 12, also wenn der Kraftspeicher 14 im Wesentlichen vollständig entspannt ist, wird durch die dritte Vorspannanordnung 90 das erste Rampenelement 32 vom zweiten Betätigungselement 22 weg bewegt, was dazu führt, dass das zweite Betätigungselement 22 etwas weiter in Richtung auf das erste Betätigungselemente 16 zu bewegt wird. Dadurch wird das Reiborgan 88 entlastet und das erste Betätigungselement 32 kann, sofern erforderlich, sich zur Durchführung eines Nachstellvorgangs um die Bewegungsachse A drehen. Wird zum Einrücken der Reibungskupplung 12 das zweite Betätigungselement mit Druckfluid beaufschlagt, so wird zunächst die dritte Vorspannanordnung 90 komprimiert, bis das zweite Betätigungselement 22 das erste Rampenelement 32 über das Reiborgan 88 zur Durchführung eines Betätigungsvorgangs beaufschlagt.
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Das vorzugsweise ringartig ausgebildete Reiborgan 88 ist derart bzw. mit derartigem Material aufgebaut, dass es bezüglich des ersten Rampenelements 32 und des zweiten Betätigungselements 22 eine größere Haftreibkraft entwickelt, als eine beispielsweise bei direkt am zweiten Betätigungselement 22 abgestütztem ersten Rampenelement 32 entstehende Haftreibkraft. Es ist darauf hinzuweisen, dass auch mehrere derartige beispielsweise koaxial zueinander angeordnete oder/und in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Reiborgane vorgesehen sein können.
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Eine weitere konstruktive Abwandlung ist im Detail in 8 dargestellt. Dabei wirkt zwischen dem über die Kompensationsbaugruppe 40 beaufschlagten Übertragungselement 48 und dem Drehentkopplungslager 28 eine diese axial in Richtung voneinander weg beaufschlagende vierte Vorspannanordnung 94. Diese kann beispielsweise eine oder mehrere zwischen dem Übertragungselement 48 und einem Träger 98 für das Drehentkopplungslager 28 wirkende Vorspannfedern 96, beispielsweise Schraubendruckfedern, umfassen.
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Im Einrückzustand der Reibungskupplung 12, also bei im Wesentlichen vollständig entspanntem Kraftspeicher 14, sorgt die vierte Vorspannanordnung 94 dafür, dass eine Anlagewechselwirkung zwischen dem Drehentkopplungslager 28 und dem Kraftspeicher 14 beibehalten wird, auch wenn über den axial am Erfassungselement 66 abgestützten Blockiervorsprung 80 ein Kraftrückschluss für die durch die zweite Vorspannfeder 64 ausgeübte Kraft erzeugt ist und daher die zweite Vorspannfeder 64 keine das Drehentkopplungslager 28 in Richtung auf den Kraftspeicher 14 zu belastende Kraftwirkung entfalten kann.
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Bei Durchführung von Betätigungsvorgängen wird die vierte Vorspannanordnung 94 komprimiert, bis beispielsweise der Träger 98 oder das Drehentkopplungslager 28 selbst an einem Abstützbereich 100 des Übertragungselements 48 zur Anlage kommt und dann eine Betätigungskraft in der Betätigungsrichtung B auf den Kraftspeicher 14 übertragen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 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
- erstes Rampenelement
- 34
- zweites Rampenelement
- 36
- erste Rampenformation
- 38
- zweite Rampenformation
- 40
- Kompensationsbaugruppe
- 42
- erste Vorspannanordnung
- 44
- erste Vorspannfeder
- 46
- Axiallagerelement
- 48
- Übertragungselement
- 50
- Gehäuseelement
- 52
- Bewegungserfassungsbaugruppe
- 54
- Anschlagelement
- 56
- Anschlagvorsprung
- 58
- zweite Vorspannanordnung
- 60
- elastisches Abstützelement
- 62
- elastisches Abstützelement
- 64
- zweite Vorspannfeder
- 66
- Erfassungselement
- 68
- Bund
- 70
- Lagerring
- 72
- Lagerring
- 74
- Aussparung
- 76
- Vorsprung
- 78
- Freigabeanordnung
- 80
- Blockiervorsprung
- 82
- Aussparung
- 84
- Blockierfläche
- 86
- Blockierformation
- 88
- Reiborgan
- 90
- dritte Vorspannanordnung
- 92
- dritte Vorspannfeder
- 94
- vierte Vorspannanordnung
- 96
- vierte Vorspannfeder
- 98
- Träger
- 100
- Abstützbereich
- A
- Bewegungsachse
- B
- Betätigungsrichtung
- F
- Freigaberichtung
