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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Drehmomentübertragungsvorrichtung
in einem Kraftfahrzeug, welche wenigstens eine Kupplungseinrichtung, welche
wenigstens eine Betätigungsvorrichtung,
sowie wenigstens eine Antriebseinrichtung aufweist.
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Solche Drehmomentübertragungsvorrichtungen sind
bereits aus Kraftfahrzeugen mit automatisierten Antriebsstrang bekannt.
In derartigen Antriebssträngen
wird eine Kupplungseinrichtung automatisch betätigt. Es ist bekannt, solche
Kupplungseinrichtungen mittels einer Steuereinheit anzusteuern und
mittels hydraulischen, elektromechanischen, pneumatischen oder sonstigen
Aktuatoren zu betätigen.
Schaltvorgänge
in einem solchen System werden entweder von einer Steuerung selbst
initiiert und durchgeführt,
oder können
vom Fahrer selbst mittels eines Schalthebels oder auch Schaltwippen
am Lenkrad ausgelöst
werden. Die Kupplung wird zum Gangwechsel automatisiert ausgerückt, die
Getriebeübersetzung
in den Zielgang gewechselt und anschließend die Kupplung wieder eingerückt. bei
herkömmlichen,
sogenannten „normally
closed" Systemen, wird die Kupplung durch einen Energiespeicher,
meist eine Membranfeder, eingerückt
gehalten und wird mittels eines Aktuators ausgerückt. Dazu wird im Falle eines
elektromechanischen Aktuators der Elektromotor aktiviert, welcher über eine
Ausrückeinrichtung
entgegen der Kraft des Energiespeicher arbeitet und die Kupplung
somit ausrückt.
Um die Ausrückkräfte mittels
kleiner und damit dynamischer Elektromotoren aufzubringen, ist dem
Elektromotor ein Getriebe nachgeschaltet, welches über ein Ausrüoklager
die Ausruckkraft auf die drehende Membranfeder überträgt.
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Es sind aber auch sogenannte „normally opened"
Systeme bekannt, bei denen die Kupplungseinrichtung im nicht betätigtem Zustand
ausgerückt ist.
Hierbei wird die Membranfeder durch einen Einrückhebel ersetzt und zum Beispiel
eine sogenannte Tangentialblattfeder wirkt derart, dass sie in einem nicht
betätigtem
Zustand der Kupplungseinrichtung diese ausrückt und ausgerückt hält. Bei
solchen Systemen muss im Gegensatz zu „normally closed" Systemen
die Kupplung aktiv eingerückt
werden. Ein solches „normally
opened" System ist beispielsweise aus der
DE 101 01 598 A1 bekannt.
Dieses System besteht aus einer Antriebseinrichtung welche mittels einer
Betätigungsvorrichtung
eine Kupplungseinrichtung aktiv einrückt. Nachteilig bei solchen
Systemen ist die im Gegensatz zu „normally closed" Systemen weitaus
größere Belastung
des Einrücklagers
und der Antriebseinrichtung. Während
bei „normally closed"
Systemen der Elektromotor und das Ausrücklager hauptsächlich beim
Anfahren und Schalten belastet werden, muss im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs
mit geschlossener Kupplung bei „normally opened" Systemen
die Antriebseinrichtung die Kupplungseinrichtung mittels der Betätigungsvorrichtung aktiv
geschlossen halten. Dies führt
bei Verwendung von herkömmlichen
Ausrücklagern
innerhalb kürzester
Zeit zum Ausfall derselben. Zudem wird auch der Elektromotor stark
thermisch belastet, da er zur Übertragung
der Einrückkraft
bestromt bleiben muss, jedoch keine Arbeit verrichtet. Diese Nachteile
des „normally
opened" Systems gegenüber
dem „normally
closed" System sind zwar durch Verwendung von zum Beispiel keramischen
Lagern und durch Einbau einer selbsthemmenden Betätigungsvorrichtung
oder eines selbsthemmenden Motors minimierbar, stellen jedoch keine
optimale Lösung
des Problems dar.
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Außerdem sind aus der
DE 32 26 628 C2 Drehmomentübertragungseinrichtungen
bekannt, die eine Betätigungsvorrichtung
für eine
Kupplungseinrichtung beschreiben, welche aus einer Doppelkupplung,
einem Ausrückhebelsystem
für jede
Kupplung, Sperrmittel und einer Transportvorrichtung besteht. Nachteilig
bei dieser Konstruktion ist die Platzierung des Arretiermechanismus
als statisches getriebesrtiges Bauteil. Die Sperrmittel stützen sich
am Getriebegehäuse
ab und das Ausrücklager
befindet sich dadurch zwischen den Ausrückhebeln und den Sperrmitteln.
Demzufolge ist in einem arretierten Zustand der ausgerückten Kupplung
das Ausrücklager stark
belastet.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe
der Erfindung bei automatisierten „normally opened" Systemen,
das heißt,
die Betätigungseinrichtung
beaufschlagt während
des Betriebs im eingerückten
Zustand die Kupplung, unverhältnismäßig hohe
Belastungen des Lagers und /oder der Antriebseinrichtung zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Betätigungsvorrichtung
mit einem Arretiermechanismus versehen ist, mittels welchem die
Drehmomentübertragungsvorrichtung
im eingerücktem
Zustand arretiert werden kann. Vorteilhaft ist hierbei, den Arretiermechanismus
primärseitig
und rotatorisch, also mit, mit Motordrehzahl rotierenden Teilen
verbunden, anzuordnen.
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Es ist vorteilhaft den Arretiermechanismus mit
dem mit Motordrehzahl) rotierenden Kupplungsgehäuse dermaßen zu verbinden, dass sich
im arretierten Zustand der Einrückhebel
mittels des Arretiermechanismus am Kupplungsgehäuse selbst abstützt und
somit ein geschlossener Kraftfluss innerhalb des Kupplungsgehäuses gegeben
ist. Besonders bevorzugt ist eine zwei-, oder mehrteilig Ausbildung
des Arretiermechanismus, welche vorzugsweise aus einem Einrückelement
und einem Sperrelement besteht. Im eingerückten arretierten Zustand der
Kupplungseinrichtung wird ein Teil des vom Fahrzeugmotor eingeleiteten
Motormoments über
das Kupplungsgehäuse,
das Sperrelement, das Einrückelement, den
Einrückhebel
und die Anpressplatte auf die Kupplungsscheibe übertragen. Hierbei stützt sich das
Einrückelement
axial am Sperrelement und dieses wiederum am Kupplungsgehäuse ab.
Durch diesen Drehmomentenfluss wird im arretierten Zustand der Betätigungsvorrichtung
keine unerwünschte
Axialkraft auf die Kurbelwellenlagerung übertragen. Erfindungsgemäß werden
im nicht arretierten Zustand über
das Sperrelement keine Einrückkräfte übertragen,
sondern die Einrückkraft
wirkt über
das Einrücklager
auf das Einrückelement
direkt auf den Einrückhebel.
Eine Verdrehung des Sperrelements in eine Arretierposition oder
eine Nicht-Arretierposition erfolgt also quasi kräftefrei.
Im arretierten Zustand der Drehmomentübertragungseinrichtung kann
also die über
die Antriebseinrichtung auf die Betätigungsvorrichtung übertragene
Einrückkraft
drastisch reduziert werden, ohne dass die Drehmomentübertragungsfähigkeit
der Kupplungseinrichtung sinkt. Dadurch kann zum Beispiel ein Elektromotor
der Antriebseinrichtung stromlos geschalten werden, wodurch sich die
Antriebseinrichtung und die damit verbundene Betätigungsvorrichtung entspannt.
Vorteilhaft ist, wenn die Drehmomentübertragungsfähigkeit
der arretierten Kupplungseinrichtung oberhalb eines möglichen
Drehmomentes des Antriebmotors liegt, damit die Kupplungseinrichtung
sicher im Haftreibungsbereich betrieben wird. Zum Betreiben des
Arretiermechanisrnus sind erfindungsgemäß erste und zweite Wirkmittel
mit dem Einrückelement
und dem Sperrelement verbunden welche derart wechselwirken, dass
das Sperrelement durch axiales Verschieben des Einrückelements
verdreht wird. Vorteilhafterweise treten die Wirkmittel erst in
einem zweiten Bereich des Einrückweges
des Einrückelements
in Wirkverbindung, sodass in einem ersten Bereich des Einrückens ein
problemloses Regeln des Kupplungsmomentes gewährleistet ist. Damit ist sichergestellt, dass
zum Beispiel während
eines Anfahrens oder während
eines Betriebes der Kupplungseinrichtung an der Haftreibungsgrenze
kein versehentliches Arretieren der Drehmomentübertragungseinrichtung erfolgt.
Erfindungsgemäß treten
die Wirkmittel erst in einem Einrückbereich in Wirkverbindung,
in welchem die Kupplungseinrichtung bereits im Haftreibungsbereich
arbeitet. Zur Vorbereitung des Arretierens wird der vorzugsweise
elastisch ausgebildete Einrückhebel
weiter eingerückt,
wodurch das Sperrelement relativ zum Einrückelement verdreht wird. Bei
einem anschließenden
Verschieben des Einrückelements
in Ausrückrichtung
wird das Sperrelement weiterverdreht und somit relativ zum Einrückelement
in eine Arretierposition gebracht in welcher sich das Einrückelement
beim weiterer Ausrückbewegung
am Sperrelement abstützt.
In Vorbereitung eines Gangwechsels wird zum Ausrücken der Kupplungseinrichtung
das Einrückelement
wieder gegen den Einrückhebel
in Einrückrichtung
verschoben, bis das Sperrelement durch das Einrückelement weitergedreht wird. Anschließend kann
das Einrückelement
ausgerückt werden,
wodurch das Sperrelement in eine Nicht-Arretierposition weitergedreht
wird und dem Einrückelement
den Ausrückweg
freigibt. Die Ausrückbewegung
des Einrückelements
wird durch den elastisch ausgebildeten Einrückhebel bewirkt. Die Kupplungseinrichtung
kann durch eine Belagfederung der Kupplungsscheibe und einer Tangentialblattfeder oder ähnlichen
Kraftspeichern zwischen Anpressplatte und Kupplungsgehäuse gelüftet werden.
Um ein sogenanntes Leerlaufen des Einrücklagers im arretierten Zustand
zu vermeiden, ist vorzugsweise zwischen dem Einrückelement und Einrücklager
vorzugsweise eine Blattfeder vorgesehen welche auf das Einrücklager
bei entlasteter Antriebseinrichtung eine Mindestlast aufbringt.
Idealerweise ist zwischen Anpressplatte und Kupplungsgehäuse ein
Verschleißausgleichsmechanismus
vorgesehen, welcher den Verschleiß der Kupplungsscheibe ausgleicht.
Damit ist sichergestellt, dass in arretierter Einrückstellung
die Kupplungseinrichtung auch bei verschlissener Kupplungsscheibe,
und damit geringerer axialer Dicke, im Haftreibungsbereich betrieben
wird. Die Funktionalität
des Arretiermechanismus ist auch bei einer andersartiger Platzierung
gewährleistet.
So kann der Arretiermechanismus zum Beispiel auch im Einrückhebel,
im Einrückelement oder
zwischen Einrückelement
und Einrückhebel realisiert
werden. Um eine möglichst
einfache und effektive Ansteuerung der Kupplungseinrichtung zu ermöglichen,
ist es vorteilhaft, die Antriebseinrichtung derart anzusteuern,
dass sie in einem ersten Betriebszustand ein Einrücken und
Arretieren der Kupplungseinrichtung bewirkt, und in einem zweiten
Betriebszustand ein Lösen
der Arretierung und ein Ausrücken
der Kupplungseinrichtung. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Stößel der
Betätigungsvorrichtung
bei Verschiebung des Einrückelements
innerhalb des zweiten Einrückbereiches
seinen Totpunkt durchläuft
und damit eine Umkehrung seiner axialen Verschiebungsrichtung und der
des Einrückelements
bewirkt, ohne dass der Betriebszustand der Antriebseinrichtung geändert werden muss.
Der Erfinder hat weiterhin erkannt, dass eine nicht konstante Übersetzung
der Betätigungsvorrichtung
die Dynamik der Kupplungseinrichtung erhöht, da mit steigender Drehmomentübertragungsfähigkeit der
Kupplungseinrichtung die Anpresskraft der Anpressplatte erhöht werden
muss. Die größte Übersetzung
der Betätigungsvorrichtung
wirkt im Bereich des Totpunktes des Stößels auf das Einrückelement,
wobei dieses dann bereits im zweiten Bereich des Einrückweges
auf das Sperrelement wirkt. Die Betätigungsvorrichtung ist dermaßen konstruiert,
dass die größte Übersetzung,
dann vorliegt, wenn der Einrückhebel
maximal verschoben, bzw. eingerückt
ist. In diesem Bereich maximal erforderlicher Einrückkraft
findet auch die Umkehrung der Verschieberichtung des Einrückelements
statt, die zur Arretierung, bzw. zum Lösen der Arretierung notwendig
ist. Der Erfinder hat erkannt, das mit einer entsprechenden Konstruktion
der Betätigungsvorrichtung
sowohl eine nichtkonstante Übersetzung
mit maximaler Kraft am Totpunkt als auch eine Invertierung der Einrückrichtung
kombiniert werden kann. Somit können
bauraumkleine und hochdynamisch elektromechanische Antriebssysteme
realisiert werden, die zudem eine einfache Ansteuerung der Antriebseinheit
erlauben. Gerade zum dynamische Regeln der Kupplungseinrichtung
sind drehmomentschwächere
Elektromotoren mit kleinerem Trägheitsmoment
besonders vorteilhaft. Durch das geschickte Durchfahren des Totpunktes
zur Invertierung der Einrückrichtung
kann ein Elektromotor der Antriebseinrichtung seinen Betrieb aufrechterhalten
und muss nicht gegen eine anliegende Last anlaufen, wie dies erforderlich
wäre, wenn
der Elektromotor mittels Drehrichtungsumkehr die Einrückrichtung
des Einrückelements ändern würde.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den 1 bis 10 dargestellt.
Es zeigt:
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1 eine
automatisierte Kupplungseinrichtung im ausgerückten Zustand.
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2 eine
automatisierte Kupplungseinrichtung im arretierten Zustand.
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3 eine
alternative automatisierte Kupplungseinrichtung im arretierten Zustand.
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4 ein
erfindungsgemäßes Einrückelement
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5 eine
Teilansicht eines erfindungsgemäßen Sperrelements
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6a – 6h die Funktionsweise des
Arretiermechanismus.
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7a, 7b alternative Ausgestaltungen
des Arretiermechanismus.
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Aus der 1 sind im wesentlichen die automatisierte
Kupplungseinrichtung 1, die Betätigungsvorrichtung 2 und
die Antriebseinrichtung 3 zu entnehmen. Die Kupplungseinrichtung 1 besteht
im Wesentlichen aus der Druckplatte 4, der Anpressplatte 5 und
der Kupplungsscheibe 6. Die Anpressplatte 5 drückt mittels
des Einrückhebels 7 die
Kupplungsscheibe 6 gegen die Druckplatte 4. Der
Einrückhebel 7 stützt sich
an seinem radial äußeren Umfang
am Kupplungsgehäuse 8 ab
und liegt mit seinem radial inneren Umfang am ringförmigen Einrückelement 9 an.
Das Einrückelement 9 ist
axial verschiebbar auf der Getriebeeingangswelle 10 gelagert.
Die Betätigungsvorrichtung 2 besteht
im wesentlichen aus einem von einer Schnecke 11 und einem
Schneckenrad 12 gebildeten Getriebe. Mit dem Schneckenrad 12 ist
ein Ende eines Stößels 13 drehbar
verbunden. Das andere Ende des Stößels greift an einem Ende einer
schwenkbar gelagerten Einrückwippe 14 der Betätigungsvorrichtung 2 an.
Die andere Seite der Einrückwippe
stützt
sich drehbar an einem Drehpunkt 15 des Getriebegehäuses ab.
Die Einrückwippe
wirkt in ihrem zwischen ihren beiden Enden auf ein Einrücklager 16.
Zwischen dem Einrücklager 16 und
dem Einrückelement 9 befindet
sich eine Ringfeder 17, die im arretierten Zustand das
Einrücklager mit
einer Mindestlast beaufschlagt. Radial um das Einrückelement 9 ist
das Sperrelement 18 angeordnet, wobei radial innenliegende
Wirkmittel 19 des Sperrelements 18 und radial
außenliegende
Wirkmittel 20a, 20b des Einrückelements 9, sich
in einem gleichen Radialbereich befinden. Das Sperrelement 18 ist
durch einen Sicherungsring 21 in einer Führungsnut 22 des
Kupplungsgehäuses 8 axial
fest, aber drehbar gelagert.
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2 zeigt
prinzipiell die Drehmomentübertagungsvorrichtung
aus 1, jedoch in einem
arretierten Zustand der Kupplungseinrichtung 1.
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Der Stößel 13 hat durch Drehung
des Schneckenrades 12 seinen Totpunkt durchfahren und dadurch
mittels des Einrückelements 9 das
Sperrelement 18 in eine Arretierposition gebracht. Wirkmittel 20a des
Einrückelements 9 stützen sich
axial an den Wirkmitteln 19 des Sperrelements 18 ab,
und dieses sich wiederum an der Flanke der Führungsnut 22 am Kupplungsgehäuse 8.
Damit ist in der arretierten Kupplungsposition über das Kupplungsgehäuse 8, dem
Einrückhebel 7 dem
Einrückelement 8 und
dem Sperrelement 18 ein kupplungsinterner geschlossener
Kraftfluss realisiert.
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In 3 ist
eine alternative Betätigungsvorrichtung
symbolhaft dargestellt. Dabei treibt ein Elektromotor 24 eine
Einrückwalze 25 an.
Eine Abtriebswelle 26 des Elektromotors 24 greift
am Außenumfang
der Einrückwalze 25 an,
um diese rotatorisch um Ihre Längsachse
zu drehen. Dieser Antrieb der Walze steht stellvertretend für eine Vielzahl,
dem Fachmann bekannte Möglichkeiten,
mittels eines Elektromotors eine Walze zu betreiben. So kann zum Beispiel
die Abtriebswelle 26 des Elektromotors 24 auch
an einer Verzahnung am Innenumfang der Einrückwalze angreifen, oder der
Elektromotor kann direkt mit der Drehachse der Einrückwalze
verbunden sein. Auch sind bauraumoptimierte Ausgestaltungen eines
Antriebs mit in den Offenbarungsgehalt der Anmeldung mit einbezogen,
in welchen der elektrische Antrieb zum Beispiel im Inneren der Einrückwalze
integriert ist. Solche Walzen sind dem Fachmann als Schaltwalzen
in automatisierten sequentiellen Schaltgetrieben bekannt. Am Außenumfang
solcher Schaltwalzen verlaufen Schaltnuten, in welche Schaltstangen
eingreifen, die durch Drehung der Schaltwalze axial verschoben werden.
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In 3 ist
auf dem Umfang der Einrückwalze 25 eine
Nut 27 angebracht in welche ein Stößel 28 mittels eines
an seinem Ende angebrachten Eingriffsmittel 29 eingreift.
Der Stößel 28 ist
bezogen auf die Drehachse der Einrückwalze 25 nicht rotatorisch, aber
axial verschiebbar gelagert. Damit bewirkt eine Drehung der Einrückwalze 25 ein
Gleiten des Eingriffsmittels 29 in der Nut 27 und
damit ein axiales Verschieben des Stößels 28. Das andere
Ende des Stößels 28 greift
in eine Stößelaufnahmevorrichtung 30 der
Einrückwippe 14 ein.
Die Erfindung beschränkt
sich nicht auf die Führung
eines einzelnen Eingriffsmittel 29 in einer am Außenumfang
der Einrückwalze 25 angebrachten
Nut 27, sondern umfasst auch mehrere Eingriffsmittel 29 die
an dem Stößel angebracht
sein können,
sowie eine am Innenumfang der Einrückwalze 25 angebrachte
Nut. Bezüglich
der Axialbelastung der Einrückwalze 25 ist
es vorteilhaft, mehrere am Umfang symmetrisch verteilte Eingriffsmittel 29 in
der Nut 27 zu führen,
damit beim Betätigen
der Kupplungseinrichtung durch den Druck des Einrückhebels 7 kein
Drehmoment auf die Einrückwalze 25 aufgebracht
wird. Dazu ist es erforderlich, die Kurvenbahn der Nut 27 sich
periodisch wiederholend auszuführen,
damit die Eingriffsmittel 29 axial synchron verschoben
werden. Eine beispielhafte Ausführungsform
ist eine Anordnung des Stößels 13 auf
der Drehachse der Einrückwalze 25 welche
eine am Innenumfang angeordnete Nut 27 trägt, die
in sich geschlossen ist und sich jeweils nach 120 Grad wiederholt.
Am Ende des Stößels sind
dazu drei sich nach radial außen
erstreckende Eingriffsmittel 29 symmetrisch im Winkel von
120 Grad angeordnet, die in die Nut eingreifen. Die Gegenkraft des
Einrückhebels 7 wirkt
damit direkt in Richtung der Drehachse der Einrückwalze 25. Neben
der Drehrichtung des Elektromotors 24 bestimmt hauptsächlich der
Verlauf der Kurvenbahn der Nut 27 die Einrückrichtung
und das Einrückverhalten
des Einrückelements 9.
Damit zum Einrücken
und Arretieren der Kupplungseinrichtung der Elektromotor seine Drehrichtung
beibehalten kann, ist die Kurvenbahn in 3 dergestalt ausgeformt, dass sie bezüglich des
Abstandes zum Kupplungsgehäuse
ein oder mehrere Minima aufweist, bei deren Durchgleiten durch die
Eingriffsmittels der Stößel seine
Verschiebungsrichtung umkehrt. In der speziellen Ausgestaltung der
Kurvenbahn in 3 schließt liegt
zwischen 2 Minima 31 ein lokales Maximum 32. Beim
Durchfahren des ersten Minimums verdreht das Einrückelement
mittels der Wirkmittel 20b das Sperrelement und beim Weiterdrehen
in das lokale Maxima verdrehen die Wirkmittel 20a das Sperrelement 18 weiter
in die Arretierposition, sodass beim Erreichen des lokalen Maximas 32 die
Kupplungseinrichtung 1 arretiert ist und der Elektromotor 24 und
das Einrücklager 16 entlastet sind.
Beim Weiterdrehen der Einrückwalze 25 in
selber Drehrichtung wird das zweite Minima durchfahren und damit
das Sperrelement weiter in eine Nicht Arretierposition gedreht,
sodass beim Weiterdrehen der Einrückwalze 25 die Kupplungseinrichtung 1 ausgerückt wird.
In dieser speziellen Ausgestaltung einer in sich geschlossenen Kurvenbahn,
ist die Drehrichtung des Elektromotors 24 unabhängig wählbar. Dieser
kann beim Einrücken,
Arretieren und anschließendem
Wiederausrücken
der Kupplungseinrichtung 1 seine Drehrichtung beibehalten,
oder zum Entsperren und Ausrücken
invertieren. Generell kann durch die Beibehaltung einer Drehrichtung
das Einrück- und
Ausrückverhalten
der Kupplungseinrichtung 1 unabhängig voneinander optimiert
werden, da unterschiedliche Bereiche der Kurvenbahn zum Ein- und Ausrücken durchfahren
werden. Durch die Verwendung eines lokalen Maximas in der Kurvenbahn
einer Einrückwalze
kann prinzipiell eine Kupplungseinrichtung eines normally opened
Systems auch ohne Verwendung eines Arretiermechanismus stromlos
in eingerücktem
Systems gehalten werden, jedoch mit der Einschränkung, dass zwar ein Elektromotor
eines Aktuators entlastet wird, jedoch nicht das Einrücklager.
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In 4 ist
ein erfindungsgemäßes Einrückelement 9 detailliert
dargestellt. Das Einrückelement 9 ist
im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet,
wobei seine innere Oberfläche
glatt ist und es auf seiner äußeren Oberfläche Wirkmittel 20a, 20b trägt. Die Wirkmittel 20a, 20b sind
als sich nach radial außen erstreckende
Keile ausgebildet. Es befinden sich im Wesentlichen zwei unterschiedliche
Wirkmittel 20a, 20b auf dem Einrückelement 9.
Die Wirkmittel 20a bestehen aus einer Vielzahl identischer
keilförmiger Erhebungen,
welche radial symmetrisch am linken Rand des Einrückelementes 9 angebracht
sind. Die einzelnen Wirkmittel 20a sind zueinander distanziert angebracht,
sodass zwischen ihnen eine Art Durchgangsnut entsteht, welche in
etwa die Breite der Wirkmittel 20a hat. Die Wirkmittel 20a schließen mit ihrem
linken Rand bündig
mit dem Einrückelement 9 ab.
Die axial rechte Seite der Wirkmittel 20a ist jeweils als
Schräge 33 ausgebildet.
Hierbei verläuft
die axial rechte Stirnseite der Wirkmittel 20a schräg zur Umfangsrichtung
des Einrückelementes 9.
Infolgedessen besitzt jedes Wirkmittel 20a eine längere und eine
kürzere
axial verlaufende Seite, welche sich in Richtung Mitte des Einrückelementes 9 erstreckt. Dem
Wirkmittel 20a liegt auf der anderen Seite des Einrückelementes 9 das
Wirkmittel 20b gegenüber. Zwischen
den beiden Wirkmitteln 20a, 20b liegt ein wirkmittelfreier
Bereich, in welchem das Einrückelement 9 in
Umfangsrichtung keine Erhebungen aufweist. Das Wirkmittel 20b ist
im Gegensatz zu den Wirkmitteln 20a einstückig ausgebildet
und ist auf seiner axial innen gelegenen Seite zackig, bzw. keilförmig, ausgebildet.
Hierbei entspricht die Anzahl der Zacken des Wirkmittels 20b der
doppelten Anzahl der Wirkmittel 20a. Die Breite einer Zacke
des Wirkmittels 20b entspricht der Breite eines Wirkmittels 20a.
Die Schrägen 34 der
einzelnen Zacken des Wirkmittels 20b verlaufen gegenüber den
Schrägen 33 der
Wirkmittel 20a gegenläufig.
Zudem sind die Wirkmittel 20a gegenüber dem Wirkmittel 20b so
gegeneinander verdreht, dass die Zacken des Wirkmittels 20b den
Schrägen 33 der
Wirkmittel 20a in etwa mittig gegenüberliegen.
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In 5 ist
eine Teilansicht des hülsenförmigen Sperrelementes 18 dargestellt.
Auf der Innenseite des Sperrelementes 18 befinden sich
identisch ausgestaltete Wirkmittel 19. Die Wirkmittel 19 erheben
sich von der Innenfläche
des Sperrelementes 18 nach radial innen. Zwischen den einzelnen
Wirkmitteln 19 befinden sich Bereiche mit radialem, größeren Durchmesser.
Diese Bereiche erstrecken sich über die
gesamte Länge
des Sperrelementes 18. Die Wirkmittel 19 sind
als beidseitig gezahnte, massive Erhebungen ausgestaltet. Die axialen
Flanken der Wirkmittel 19 sind mit jeweils zwei Zähnen in
Sägezahngestalt
ausgestattet. Die Steigung der Sägezähne entspricht
den Schrägen 33, 34 der
Wirkmittel 20a, 20b des Einrückelementes 9. Der
Abstand zwischen den einzelnen Wirkmitteln 19 ist etwas
größer gestaltet
als die Breite der Wirkmittel 20a des Einrückelementes 9.
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In 6a – 6h ist die Funktionsweise
des erfindungsgemäßen Arretiermechanismus
dargestellt. Hierzu sind das Schneckenrad 12, der Stößel 13 sowie
das Einrückelement 9 und
das Sperrelement 18 symbolhaft dargestellt. Das Einrückelement 9 und das
Sperrelement 18 sind in eine zweidimensionale Darstellung
projiziert. Die jeweiligen Pfeile auf dem Schneckenrad 12 geben
die Drehrichtung 35 dieses an. In den 6a, 6b, 6c, 6d ist ein Einrückvorgang einer Kupplung mit
anschließender
Arretierung dargestellt. In den 6e, 6f, 6g, 6h ist
das Lösen
aus der arretierten Position mit anschließendem Ausrücken der Kupplung dargestellt.
Zum Einrücken
und Arretieren der Kupplung wird das Schneckenrad 12 gegen
den Uhrzeigersinn gedreht. In 6a befinden
sich die Wirkmittel 20a des Einrückelementes 9 zwischen
den Wirkmitteln 19 des Sperrelementes 18. Durch
Drehung des Schneckenrades 12 wird das Einrückelement 9 mittels
des Stößels 13 nach
oben geschoben. Der Stößel 13 wandert
dabei in Richtung seiner Totpunktlage und die Wirkmittel 20b gelangen mit
den Wirkmitteln 19 in Eingriff. Dadurch wird das Sperrelement 18 nach
rechts geschoben bis die Wirkmittel 20b mit den ihnen zugewandten
Zähnen der
Wirkmittel 19 eine Art Formschluss bilden. Hierbei rutschen
die Schrägen 34 genau
in die Zähne
der Wirkmittel 19 (6b).
Bei weiterer Verdrehung des Schneckenrades 12 wird der
Stößel 13 aus
seiner Totpunktlage herausbewegt, was ein Zurückziehen des Einrückelementes 9 bewirkt
(6c). Bei Weiterdrehen
des Schneckenrades 12 gelangen die Wirkmittel 20a des
Einrückelementes 9 in
Wirkverbindung mit den Wirkmitteln 19 des Sperrelementes 18.
Hierbei wird das Sperrelement 18 ein Stück weitergedreht, was in der
Zeichnung einer Verschiebung nach rechts entspricht, bis die Wirkmittel 20a sich
formschlüssig
in den Zähnen
der Wirkmittel 19 des Sperrelementes 18 abstützen können (6d). Zum Lösen der
Arretierung und zum Ausrücken
der hier nicht dargestellten Kupplung wird das Schneckenrad 12 im
Uhrzeigersinn gedreht, was in den 6e bis 6h dargestellt ist. Hierbei
durchläuft
der Stößel 13 wieder
seine Totpunktlage, was eine Richtungsumkehr des Einrückelementes 9 bewirkt
( 6f). Beim Lösen der
Arretierung treten zuerst die Wirkmittel 20b des Einrückelementes 9 mit
dem Wirkmittel 19 des Sperrelementes 18 in Verbindung, wobei
sich das Sperrelement 18 ein Stück weiter nach rechts verschiebt,
da es axial fixiert ist (6f)
. Bei weiterem Drehen des Schneckenrades 12 im Uhrzeigersinn
wird das Einrückelement 9 wieder
in Richtung Ausrücken
zurückgezogen,
wobei die Wirkmittel 20a wieder in Wirkverbindung mit den
Wirkmitteln 19 des Sperrelementes 18 treten (6g). Das Sperrelement 18 wird
jetzt weiter in eine Freigabestellung nach rechts geschoben. Die
Wirkmittel 20a des Einrückelementes 9 stützen sich
jetzt nicht mehr an den Wirkmitteln 19 des Sperrelementes 18 ab,
sondern schieben das Sperrelement 18 durch ihre Schrägen 33 so
weit nach rechts, dass sie in die Zwischenräume der Wirkmittel 19,
welche nutförmig
ausgebildet sind, rutschen (6h).
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In den 7a, 7b sind alternative Ausgestaltungen
des Arretiermechanismus dargestellt. Hierbei sind speziell die Wirkmittel 19, 20a, 20b in
alternativer Weise ausgestaltet. In 7a sind
die Wirkmittel 20b des Einrückelementes 9 nicht
mehr als ein Teil ausgebildet, sondern als eine Vielzahl von Wirkmitteln 20b,
wobei sich die Anzahl der Zähne
halbiert hat. In 7b sind
die Wirkmittel 19 des Sperrelementes 18 nicht
mehr distanziert voneinander angebracht. Vielmehr sind die Wirkmittel 19 als
Nuten auf der Innenseite des hülsenartigen
Sperrelementes 18 ausgebildet. Um das Einrückelement 9 am
Sperrelement 18 abstützten
zu können
und auch wieder lösen zu
können,
ist das Wirkmittel 19 des Sperrelementes 18 mit
verschieden langen Nuten ausgestaltet. Die Darstellungen der 7a, 7b sind der Einfachheit halber wie 6 ins Zweidimensionale projiziert.
-
- 1
- Kupplungseinrichtung
- 2
- Betätigungsvorrichtung
- 3
- Antriebseinrichtung
- 4
- Druckplatte
- 5
- Anpressplatte
- 6
- Kupplungsscheibe
- 7
- Einrückhebels
- 8
- Kupplungsgehäuse
- 9
- Einrückelement
- 10
- Getriebeeingangswelle
- 11
- Schnecke
- 12
- Schneckenrad
- 13
- Stößel
- 14
- Einrückwippe
- 15
- Drehpunkt
- 16
- Einrücklager
- 17
- Ringfeder
- 18
- Sperrelement
- 19
- Wirkmittel
- 20a,
20b
- Wirkmittel
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Führungsnut
- 23
- Verschleißausgleich
- 24
- Elektromotor
- 25
- Einrückwalze
- 26
- Abtriebswelle
- 27
- Nut
- 28
- Stößel
- 29
- Eingriffsmittel
- 30
- Stößelaufnahmevorrichtung
- 31
- Minima
- 32
- Maxima
- 33
- Schräge
- 34
- Schräge
- 35
- Drehrichtung