-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betätigungssystem zur Aktuierung einer Kupplungsanordnung innerhalb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Betätigungsantrieb mittels dessen die zur Aktuierung der Kupplungsanordnung notwendige Kraft bereitstellbar ist, und einem Betätigungselement mittels dessen die von dem Betätigungsantrieb erzeugte Kraft auf die Kupplungsanordnung übertragbar ist, wobei das Betätigungssystem ferner eine Verschleißnachstelleinrichtung aufweist, die im Kraftfluss zwischen dem Betätigungsantrieb und dem Betätigungselement angeordnet ist.
-
Bekannt sind konventionelle Fahrzeugkupplungen, bspw. trockene Reibkupplungen, ohne Verschleißausgleich. Tritt beispielsweise an der Kupplungsscheibe über die Betriebszeit Dickenverschleiß auf, wirkt sich dies üblicherweise auf den Bewegungsbereich der Kupplungsbetätigung aus. Bei Kupplungen mit Federspeicher (Tellerfeder o.ä.) wird sich mit zunehmendem Verschleiß der Bewegungsbereich entgegen der Betätigungsrichtung (Ausrückweg) versetzen.
-
Aus der
DE 10 2006 016 666 A1 ist eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung bekannt, die gegen eine Federkraft betätigt wird. Die Vorrichtung weist eine drehbare Betriebsrampe, die mit einem Antriebsmittel verbunden ist, eine drehfeste Hilfsrampe und eine drehbare Ausgleichsrampe auf. Betriebsrampe mit Hilfsrampe und Hilfsrampe mit Ausgleichsrampe sind jeweils über eine mit einer axialen Steigung versehene Schraubenebene miteinander in Kontakt. Bei Verdrehen der Betriebsrampe oder der Ausgleichsrampe wird eine axiale Vorschubbewegung eines Betätigungskopfes der Vorrichtung bewirkt, wodurch ein Verschleißausgleich bei geringeren Federkräften der Ausgleichsvorrichtung möglich ist, indem die Ausgleichsrampe mit einem Übertragungselement zusammenwirkt, das mit einem Anschlag, der ein Spiel in axialer Richtung aufweist, versehen ist. Der Anschlag ist gehäuseseitig mittels eines in axialer Richtung wirkenden Freilaufs gelagert.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Betätigungssystem zur Aktuierung einer Kupplungsanordnung innerhalb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches eine stufenlose und kostengünstig realisierbare Verschleißnachstellung realisiert.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Betätigungssystem zur Aktuierung einer Kupplungsanordnung innerhalb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Betätigungsantrieb mittels dessen die zur Aktuierung der Kupplungsanordnung notwendige Kraft bereitstellbar ist, und einem Betätigungselement mittels dessen die von dem Betätigungsantrieb erzeugte Kraft auf die Kupplungsanordnung übertragbar ist, wobei das Betätigungssystem ferner eine Verschleißnachstelleinrichtung aufweist, die im Kraftfluss zwischen dem Betätigungsantrieb und dem Betätigungselement angeordnet ist, wobei die Verschleißnachstelleinrichtung als eine selbsttätig verstellbare Rampeneinrichtung ausgebildet ist, wobei die Rampeneinrichtung ein antreibbares Nachstellrampenteil mit einer ersten Nachstellrampe, ein linearbewegliches Nachstellrampenteil mit einer zweiten Nachstellrampe, wobei die erste Nachstellrampe an der zweiten Nachstellrampe anliegt und entlanggleitet und das antreibbare Nachstellrampenteil von dem Betätigungsantrieb linear aktuierbar ist, sowie ein antreibbares Antriebsrampenteil mit einer ersten Antriebsrampe und ein feststehendes Antriebsrampenteil mit einer zweiten Antriebsrampe, wobei die erste Antriebsrampe an der zweiten Antriebsrampe anliegt und entlang gleitet, wobei das antreibbare Antriebsrampenteil derart mit dem antreibbaren Nachstellrampenteil gekoppelt ist, dass ein zur Verschleißnachstellung notwendiger Verstellweg des antreibbaren Nachstellrampenteils bewirkt ist.
-
Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen eine selbsttätig verstellbare Rampeneinrichtung zwischen den Betätigungselement der Kupplungsanordnung und dem Betätigungsaktor anzuordnen. Über diese Einrichtung wirkt im normalen Betrieb die Ausrückkraft entlang des Ausrückweges. Deshalb sollte bevorzugt durch Selbsthemmung der Rampeneinrichtung ein ungewolltes und / oder ungesteuertes Verstellen unter dieser axialen Ausrückkraft vermieden werden.
-
Die gewollte und gesteuerte Verstellung soll bei geschlossener Kupplung (Betriebspunkt) erfolgen. In dieser Situation wirkt kein bzw. nur eine geringe Axialkraft auf die Rampeneinrichtung (bspw. nur eine Vorlast), sodass die Bewegung der Rampen gegeneinander mit relativ geringem Antrieb erfolgen kann. Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Nachstellbewegung durch einen zwei Antriebsrampenmechanismen (Antriebsrampen, Verstellrampen) bewirkt wird. Um die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoment für den Nachstellvorgang durch eine Axialkraft zu erzeugen, soll wenigstens ein Rampenmechanismus bevorzugt nicht selbsthemmend ausgeführt werden.
-
Bei normalem Kupplungsbetrieb, ohne Verschleiß, wird der Antriebsmechanismus zur Verschleißnachstellung nicht aktiv. Ist Verschleiß aufgetreten, werden die Betätigungselemente (Tellerfederzungen, Hebel o.a.) einen weiteren Weg bis zur Betriebspunktlage zurücklegen. Hierdurch kommt die Antriebsrampe mit einem axial feststehenden Anschlagelement oder auch ein feststehendes Antriebsrampenteil in Kontakt. Durch die Rückstellkraft der Federspeicher in der Kupplungsanordnung wird nun diese nicht selbsthemmende Antriebsrampe eine Kraft / ein Moment auf den beweglichen Antriebsrampenteil erzeugen, die/ das ausreicht, um die selbsthemmende Nachstellrampenteile auch unter einer wirkenden Axialkraft in Nachstellrichtung zu bewegen.
-
Folge der Nachstellbewegung ist, dass sich die axiale Höhe der Nachstellrampenteile zueinander (innerhalb der Verschleißnachstelleinrichtung) reduziert. Vorteilhaft kann so das jeweilige Betätigungssystem (beispielsweise ab dem Ausrücklager) seine Position bzw. seinen Bewegungsbereich beibehalten, obwohl die Betätigungsteile der Kupplung (Ausrückhebel, Tellerfederzungen o.a.) verschleißbedingt eine veränderte axiale Lage eingenommen haben. Tritt nun weiterer Verschleiß auf, muss erneut die Antriebsrampe mit dem axial feststehenden Anschlagelement in Kontakt kommen können. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Nachstellrampe und die Antriebsrampe je Bewegungsvorgang die gleiche axiale Höhenänderung ausführen. Dies kann bspw. realisiert werden, indem Antriebs- und Nachstellrampe die gleiche Steigung aufweisen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das antreibbare Nachstellrampenteil und das antreibbare Antriebsrampenteil einstückig miteinander ausgeformt sind.
-
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Nachstellrampe des antreibbaren Nachstellrampenteils und die erste Antriebsrampe des antreibbaren Antriebsrampenteils eine gleichgerichtete Steigung aufweisen.
-
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Nachstellrampe des antreibbaren Nachstellrampenteils und die erste Antriebsrampe des antreibbaren Antriebsrampenteils eine entgegengerichtete Steigung aufweisen.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste Nachstellrampe, die zweite Nachstellrampe, die erste Antriebsrampe und die zweite Antriebsrampe eine im Wesentlichen identische Steigung aufweisen.
-
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Betätigungsantrieb ein Ausrücklager ist.
-
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Betätigungselement als ein Ausrückhebel oder als Tellerfederzungen einer Kupplungsanordnung ausgebildet ist.
-
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das antreibbare Nachstellrampenteil, das linearbewegliche Nachstellrampenteil, das antreibbare Antriebsrampenteil und das feststehende Antriebsrampenteil kreisringförmig ausgebildet sind.
-
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass bei einer Aktuierung durch den Betätigungsantrieb die erste Nachstellrampe an der zweiten Nachstellrampe selbsthemmend anliegt und/oder die erste Antriebsrampe an der zweiten Antriebsrampe selbsthemmend anliegt.
-
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass in Aktuierungsrichtung zwischen dem Betätigungsantrieb und dem antreibbaren Nachstellrampenteil ein Zwischenelement angeordnet ist und/oder in Aktuierungsrichtung zwischen dem antreibbaren Nachstellrampenteil und dem Betätigungselement ein Zwischenelement angeordnet ist.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
-
Es zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform eines Betätigungssystems in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 2 eine zweite Ausführungsform eines Betätigungssystems in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 3 eine erste Ausführungsform eines Betätigungssystems in drei verschiedenen Betriebszuständen in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 4 eine dritte Ausführungsform eines Betätigungssystems in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 5 eine dritte Ausführungsform eines Betätigungssystems in drei verschiedenen Betriebszuständen in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 6 eine erste auskonstruierte Ausführungsform eines Betätigungssystems in zwei verschiedenen Betriebszuständen in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 7 eine zweite auskonstruierte Ausführungsform eines Betätigungssystems in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
- 8 eine Kupplungsanordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Blockschaltansicht.
-
Die 1 zeigt ein Betätigungssystem 1 zur Aktuierung einer Kupplungsanordnung 2 innerhalb eines Antriebsstranges 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es exemplarisch in der 8 gezeigt ist.
-
Das Betätigungssystem 1 umfasst einen Betätigungsantrieb 5 mittels dessen die zur Aktuierung der Kupplungsanordnung 2 notwendige Kraft bereitstellbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Betätigungsantrieb 5 ein Ausrücklager 17. Ferner weist das Betätigungssystem 1 ein Betätigungselement 6 auf, mittels dessen die von dem Betätigungsantrieb 5 erzeugte Kraft auf die Kupplungsanordnung 2 übertragbar ist. Das Betätigungselement 6 kann als ein Ausrückhebel oder als Tellerfederzungen einer Kupplungsanordnung 2, wie es auch in den 6-7 gezeigt wird, ausgebildet sein.
-
Das Betätigungssystem 1 besitzt ferner eine Verschleißnachstelleinrichtung 7, die im Kraftfluss zwischen dem Betätigungsantrieb 5 und dem Betätigungselement 6 angeordnet ist. Diese Verschleißnachstelleinrichtung 7 ist als eine selbsttätig verstellbare Rampeneinrichtung 8 ausgebildet, was nachstehend näher erläutert wird. Hierbei ist die Verstellrichtung 20 als Pfeil mit gestrichelter Linie, die Betätigungsrichtung 21, also der Kraftfluss, als Pfeil mit durchgezogener Linie und die Verschleißrichtung 22 als Pfeil mit gepunkteter Linie angegeben.
-
Die Rampeneinrichtung 8 ist gebildet aus insgesamt zwei paarweise zusammenwirkenden Rampenkonfigurationen mit somit insgesamt vier Rampen 12,13,14,15. Die Rampeneinrichtung 8 besitzt zunächst ein antreibbares Nachstellrampenteil 9 mit einer ersten Nachstellrampe 13 und ein linearbewegliches Nachstellrampenteil 10, mit einer zweiten Nachstellrampe 14. Die erste Nachstellrampe 13 liegt an der zweiten Nachstellrampe 14 an, wobei die beiden Nachstellrampen 13,14 aneinander entlanggleiten können. Das antreibbare Nachstellrampenteil 9 ist dabei von dem Betätigungsantrieb 5 linear aktuierbar. Das Nachstellrampenteil 9 ist somit in Aktuierungsrichtung zwischen dem linearbeweglichen Rampenteil 10 und dem Zwischenelement 18 angeordnet, wobei das Zwischenelement 18 und das linearbewegliche Rampenteil 10 an dem Nachstellrampenteil 9 anliegen, was gut aus der 1 zu erkennen ist.
-
Ferner weist die Rampeneinrichtung 8 ein antreibbares Antriebsrampenteil 11 mit einer ersten Antriebsrampe 15 und ein feststehendes Antriebsrampenteil 12 mit einer zweiten Antriebsrampe 16 auf, wobei die erste Antriebsrampe 15 an der zweiten Antriebsrampe 16 anliegt und entlanggleitet.
-
Das antreibbare Antriebsrampenteil 11 ist nun derart mit dem antreibbaren Nachstellrampenteil 10 gekoppelt, dass ein zur Verschleißnachstellung notwendiger Verstellweg des antreibbaren Nachstellrampenteils 9 bewirkt ist.
-
Schließlich zeigt die 1 auch, dass in Aktuierungsrichtung zwischen dem antreibbaren Nachstellrampenteil 9 und dem Betätigungselement 6 ein Zwischenelement 18 angeordnet ist. Wie in 2 gezeigt ist es auch denkbar, dass in Aktuierungsrichtung zwischen dem Betätigungsantrieb 5 und dem antreibbaren Nachstellrampenteil 9 ein Zwischenelement 18 angeordnet ist.
-
In den Ausführungsbeispielen der 1-3 sind das antreibbare Nachstellrampenteil 9 und das antreibbare Antriebsrampenteil 11 einstückig miteinander ausgeformt.
-
Bei einer Verschleißnachstellung passt sich somit automatisch der Abstand der ersten Antriebsrampe 15 zu der zweiten Rampe 16 des feststehenden Anschlagelements 12 an. Nach einer erfolgten Verschleißnachstellung wird ohne weiteren Verschleiß keine weitere Nachstellung bewirkt. Sobald jedoch weiterer Verschleiß vorhanden ist, erfolgen sodann entsprechende Verschleißnachstellungen. In der schematischen Darstellung der 1-3 ist erkennbar, dass durch die gleichen Steigungen der beiden Rampen 13,15 eine kontinuierliche Abstandsanpassung der Antriebsrampe 15 zum axial feststehenden Anschlagelement 16 gesichert ist.
-
Die Nachstellrampe 13 ist selbsthemmend und die Antriebsrampe 15 mit gleicher Steigung aber nicht selbsthemmend ausgeführt. Speziell muss aber die nicht selbsthemmende Antriebsrampe 15 für den Nachstellvorgang eine ausreichende Kraft / ein genügendes Moment erzeugen, um die selbsthemmende Nachstellrampenteile 13 auch unter der gleichen wirkenden Axialkraft zu bewegen. Dies bedingt eine geeignete Parameterwahl der Rampengeometrie und Reibungseigenschaften. Neben der Wahl geeigneter Reibwerte (u.a. durch Werkstoff und Oberfläche bestimmt) steht der Steigungswinkel als Parameter zur Verfügung. Bei kreisförmigen bzw. ringförmigen Rampen 13,15 ist die Variation von Radius / Durchmessers eine nutzbare Möglichkeit, um so trotz eines gleichen Steigungswertes einen unterschiedlichen Steigungswinkel zu erreichen.
-
Die Möglichkeit zur Reibwertvariation kann bspw. auch durch Kombination verschiedener Werkstoffe umgesetzt werden. Es können z.B. für den Kontakt / die Reibflächen der Antriebsrampe 15 Teile mit geringerem Reibwert kombiniert werden, da speziell an dieser Rampe 15 auch nur eine geringere axiale Last auftritt (keine Ausrückkraft).
-
Die 3 zeigt die aus der 1 bekannte Ausführungsform eines Betätigungssystems in drei verschiedenen Betriebszuständen in einer schematischen Axialschnittdarstellung. In der 3a) ist die Betriebspunktlage des Betätigungssystems 1 ohne Verschleiß (Neuzustand) gezeigt. Die Abbildung b) der 3 zeigt das Betätigungssystem 1 im ausgerückten Zustand, ohne Verschleiß, während die 3c) eine Betriebspunktlage mit erfolgter Nachstellung nach einem aufgetretenen Verschleiß wiedergibt.
-
Für die notwendige Nachstellkraft / das erforderliche Nachstellmoment an der selbsthemmenden Rampe 13 ist durch die nicht selbsthemmende Antriebsrampe 15 eine Kraft / ein Moment zu erzeugen. Für beide Rampen 13,15 ist hierbei auch die in den Lagerungen / Abstützungen auftretende Reibung zu berücksichtigen. Die Lagerungen / Abstützungen sind deshalb vorteilhaft so zu gestalten, dass nur geringe Reibungen auftreten. Konkret können hierfür bspw. geeignete Reibflächen (Werkstoff, Oberfläche) gewählt werden. Speziell für die Nachstellrampe 13 ergibt sich die Möglichkeit das Ausrücklager (Wälzlager mit geringem Reibwert) als axiales Gegenlager zu nutzen. Die Lagerungen / Abstützungen der Rampenringe 13,14,15,16 sind weiterhin vorteilhaft so zu gestalten, dass nur geringe Reibmomente auftreten. Hierfür sollen bspw. kleine Reibdurchmesser realisiert werden.
-
In der Ausführungsform der 1 weisen die erste Nachstellrampe 13 des antreibbaren Nachstellrampenteils 9 und die erste Antriebsrampe 15 des antreibbaren Antriebsrampenteils 11 eine gleichgerichtete Steigung auf, während in der Ausführungsform der 2 die erste Nachstellrampe 13 des antreibbaren Nachstellrampenteils 9 und die erste Antriebsrampe 15 des antreibbaren Antriebsrampenteils 11 eine entgegengerichtete Steigung aufweisen. In allen gezeigten Ausführungen besitzt die erste Nachstellrampe 13, die zweite Nachstellrampe 14, die erste Antriebsrampe 15 und die zweite Antriebsrampe 16 eine dem Betrag nach im Wesentlichen identische Steigung.
-
Das antreibbare Nachstellrampenteil 9, das linearbewegliche Nachstellrampenteil 10, das antreibbare Antriebsrampenteil 11 und das feststehende Antriebsrampenteil 12 sind ebenfalls in allen gezeigten Ausführungsformen kreisringförmig ausgebildet.
-
6 zeigt eine beispielhafte Anordnung der Verschleißnachstelleinrichtung 7. Ein Teil der Nachstellrampe 13 ist in direktem Kontakt mit dem Ausrücklager 17. Dieses Rampenteil 9 ist drehfest gegenüber der Kupplungsanordnung 2 abgestützt, z.B. durch Kontakt zu den Tellerfederzungen oder den Betätigungshebeln. Der zweite, anzutreibende Nachstellrampenteil 9 liegt direkt auf den Betätigungselementen 6 der Kupplungsanordnung 2 (z.B. Tellerfederzungen oder Betätigungshebeln) auf. Hier könnte bspw. zur Reibungsreduzierung ein Zwischenring angeordnet werden. Der anzutreibende Nachstellrampenring 9 ist u.U. einteilig mit dem beweglichen Antriebsrampenring 11 ausgeführt. Das Gegenstück der Antriebsrampe 15 ist im Führungsrohr 23 ausgebildet. Erkennbar ist der kleinere Rampenradius der Antriebsrampe 15 gegenüber der Nachstellrampe 13.
-
Speziell ist hier der feststehende Antriebsrampenteil 13 im Führungsrohr 24 axial einstellbar gezeigt (z.B. durch Gewinde). Vorteilhaft können so axiale Toleranzen ausgeglichen werden. Im Neuzustand der montierten Teile kann das Antriebsrampenteil 13 am Führungsrohr 24 so eingestellt werden, dass sofort bei erstem auftretendem Verschleiß eine Nachstellung erfolgt. Optional kann auf diese Einstellung verzichtet werden. Es könnte dann der Antriebsrampenteil 13 am Führungsrohr 24 so positioniert sein, dass erst bei Überschreiten eines gewissen Verschleißniveaus eine Nachstellung erfolgt.
-
In der 6 sind zwei Betriebspunktlagen der Kupplungsanordnung 2 gezeigt. In der 6a) wird eine Betriebspunktlage der Kupplung ohne Verschleiß (Neuzustand) wiedergegeben, während in der 6b) eine Betriebspunktlage der Kupplungsanordnung 2 mit nachgestelltem Verschleißausgleich gezeigt ist.
-
Gezeigt wird hier für diese beispielhafte Anordnung, wie sich durch die Nachstellung der axiale Abstand des Ausrücklagers 17 (Betätigungssystem) zu den Betätigungselementen 6 der Kupplungsanordnung 2 (z.B. Tellerfederzungen oder Betätigungshebeln) reduziert. Vorteilhaft kann so das jeweilige Betätigungssystem 1 (ab dem Ausrücklager) seine Position bzw. seinen Bewegungsbereich beibehalten, obwohl die Betätigungsteile 6 der Kupplung 2 (Ausrückhebel, Tellerfederzungen o.a.) verschleißbedingt eine veränderte axiale Lage eingenommen haben.
-
7 zeigt beispielhaft eine alternative Anordnung der Nachstellrampenteile 9,10. Ein Nachstellrampenteil 10 liegt direkt auf den Betätigungselementen 6 der Kupplung 2 (z.B. Tellerfederzungen oder Betätigungshebeln) auf und ist hier drehfest abgestützt. Es tritt hier also keine nachteilige Reibung in Drehrichtung an diesem Rampenteil 10 auf. Der zweite, angetriebene Nachstellrampenteil 9 liegt direkt auf dem Ausrücklager 17 auf. Es ist so für diesen Rampenteil 9 vorteilhaft nur eine geringe Lagerreibung (Wälzlagerung) gegenüber der axialen Abstützung während einer Nachtstellung wirksam.
-
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
