DE112008001490B4

DE112008001490B4 - Kupplungssystem mit Hebeleinrücker

Info

Publication number: DE112008001490B4
Application number: DE112008001490.6T
Authority: DE
Inventors: Viktor Franz; Norbert Esly; Götz Rathke; Matthias Ehrlich; Philippe Mih; Dr. Mán Lászlo; Oswald Friedmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2028-06-06
Also published as: WO2008154896A1; DE102008026994A1; DE112008001490A5

Abstract

Kupplungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Reibungskupplung (2), deren Reibflächen mittels eines axial betätigten Betätigungshebels (10) mit Gegenreibflächen einer Kupplungsscheibe (5) zur Bildung eines Reibschlusses axial verspannt werden, mit zumindest einem die Reibungskupplung (2) betätigenden Hebeleinrücker (11, 111, 211) mit einem mit dem Betätigungshebel (10) an einem ersten Hebelende verdrehbar gekoppelten Hebel (7, 107, 207), der von einer an einem zweiten Hebelende wirksamen Federeinrichtung (24, 124, 224) mit zumindest einer zwischen dem Hebelende und einer gehäusefest angebrachten Grundplatte (20, 120, 220) eingespannten Druckfeder (9, 109, 209) beaufschlagt wird, wobei zwischen beiden Hebelenden eine einen variablen Auflagepunkt (B) für den Hebel (7, 107, 207) bildende Rolleneinheit (8) verlagerbar vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Druckfeder (9, 109, 209) bezüglich ihrer Wirkung zwischen dem Hebel (7, 107) und der Grundplatte (20, 120, 220) verschwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die stirnseitigen Öffnungen der zumindest einen Druckfeder (109, 209) hindurch ein gehäusefest montierter Stift (115, 215) mit einem endseitigen Bund (117) und eine davon axial beabstandete Zentrierhülse (139, 239) aufweist, wobei sich an dem endseitigen Bund (117) eine Stirnseite der zumindest einen Druckfeder (109, 209) gehäusefest abstützt und die Zentrierhülse (139, 239) als Widerlager für einen Topf (135, 235) dient, der von der anderen Stirnfläche der zumindest einen Druckfeder (109, 209) mit dem Widerlager verspannt wird und der die zumindest eine Druckfeder (109, 209) axial übergreift und wälzend am Hebel (107, 207) aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem in einem Kraftfahrzeug zur Betätigung zumindest einer Reibungskupplung mit jeweils einem Hebeleinrücker zur Betätigung jeweils einer Reibungskupplung.
Derartige Kupplungssysteme sind beispielsweise aus der DE 10 2004 009 832 A1 bekannt. Die Hebel oder Tellerfederzungen einer Reibungskupplung werden dabei von einem Hebel des Hebeleinrückers axial verlagert, wodurch die Reibungskupplung je nach Bauweise betätigt wird. Bei einer im entspannten Zustand geöffneten Kupplung (zwangsweise geschlossen, normally open) wird beispielsweise entgegen von Schließkräften, beispielsweise der Belagfederung, durch Verlagerung der Tellerfederzungen oder Betätigungshebel die Reibungskupplung zunehmend geschlossen. Hierzu treibt eine von außen mittels eines Elektromotors angetriebene Spindel eine Rolleneinheit an, die radial zwischen einer Grundplatte und dem Hebel, der die Tellerfederzungen beaufschlagt, bewegt wird.
Durch ein im Hebel vorgesehenes Axialprofil resultiert über den radialen Verfahrweg der Rolleneinheit eine Axialverlagerung des einen Hebelendes entgegen der gehäusefesten Grundplatte entgegen der Federkraft einer im Bereich des anderen Hebelendes wirksamen Federeinrichtung. Physikalisch betrachtet wirkt der Hebeleinrücker als zweiarmiger Hebel, zwischen dessen beiden Hebelenden die Rolleneinheit als variabler, durch die Spindel bewegter Auflagepunkt für den Hebel dient. An einem Hebelende ist die Federeinrichtung mit einer ersten Kraft wirksam, das andere Hebelende wird von den Kupplungskräften beaufschlagt.
Bei geeigneter Auslegung des Hebelsystems kann die Reibungskupplung mit sehr kleinen Kräften des Elektromotors geschlossen gehalten werden, indem die Rolleneinheit über die Spindel an einem konstanten Arbeitspunkt gehalten wird. Wird der Elektromotor stromlos geschaltet, kann die Rolleneinheit durch den fehlenden Antrieb durch die Spindel den Arbeitspunkt verlassen und die Reibungskupplung wird den Kraftverhältnissen folgend selbsttätig geöffnet, indem die Federeinrichtung komprimiert und die an der Reibungskupplung auftretenden Kräfte abgebaut werden. In der Federeinrichtung werden bevorzugt Schraubenfedern eingesetzt, die zwischen der Grundplatte und dem Hebel verspannt sind.
Derartige Hebeleinrücker können insbesondere in sogenannten Doppelkupplungsgetrieben eingesetzt werden, in denen jeweils eine Reibungskupplung einen Teilantriebsstrang vom Motor trennt, während ein Gangwechsel in diesem Teilantriebsstrang erfolgt. Da beide Antriebsstränge bei eingelegtem Gang fest mit der Abtriebswelle und damit mit den Rädern verbunden sind, sollten beide Reibungskupplungen zur Vermeidung von Getriebeblockaden beziehungsweise Radblockaden im Notbetrieb, beispielsweise bei Ausfall oder Fehlbetrieb der Getriebe- oder Kupplungssteuerung selbstöffnend sein. Weiterer Stand der Technik ist in der DE 19 11 810 U sowie in der DE 41 20 128 A1 offenbart.
Um den im Kupplungssystem zur Betätigung der Spindel eingesetzten Elektromotor nicht zu überlasten beziehungsweise über die Lebensdauer das Kupplungssystem nicht überdimensioniert ausbilden zu müssen, stellt sich die Aufgabe, die Komponenten des Hebeleinrückers und der Reibungskupplung lebensdauerfest reproduzierbar auszulegen. Gleichzeitig soll ohne zusätzlichen Kostenaufwand ein zuverlässiges Kupplungssystem geschaffen werden. Weiterhin soll eine Verbesserung der Eigenschaften ohne zusätzlichen Raumbedarf erfolgen.
Die Aufgabe wird durch ein Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Reibungskupplung, deren Reibflächen mittels eines axial betätigten Betätigungshebels mit Gegenreibflächen einer Reibscheibe zur Bildung eines Reibschlusses axial verspannt werden, mit zumindest einem diese betätigenden Hebeleinrücker mit einem mit dem Betätigungshebel an einem ersten Hebelende verdrehbar gekoppelten Hebel, der von einer an einem zweiten Hebelende wirksamen Federeinrichtung mit zumindest einer zwischen dem Hebelende und einer gehäusefest angebrachten Grundplatte eingespannten Druckfeder beaufschlagt wird, wobei zwischen beiden Hebelenden eine einen variablen Auflagepunkt für den Hebel bildende Rolleneinheit verlagerbar vorgesehen ist, gelöst, wobei die zumindest eine Druckfeder bezüglich ihrer Wirkung zwischen dem Hebel und der Grundplatte verschwenkbar angeordnet ist.
Unter Reibungskupplung sind beispielsweise Kupplungen im Antriebsstrang zu verstehen, die eine Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine, Elektromaschine oder eine Kombination dieser mit einem nachgeordneten Getriebe verbinden, insbesondere wenn beim Fahren, Anfahren oder einem Gangwechsel ein gezielter Schlupf oder eine vollständige Momentübertragung ohne Schlupf, oder eine vollständige Trennung eingestellt werden soll. Es versteht sich, dass auch andere Kupplungen zwischen zwei Antriebsaggregaten, zwei Getriebeteilen mit Kupplungssystemen der beschriebenen Art betrieben werden können.
Als Reibungskupplung im Sinne der Erfindung können alle Kupplungen verwendet werden, die von einem Hebeleinrücker bedienbar sind, bei denen also ein Axialweg unterschiedliche Funktionen wie komplette, schlupfende oder fehlende Momentenübertragung bewirkt. Beispielsweise können Lamellenkupplungen in nasser Betriebsweise mit Aus- beziehungsweise Einrückhebeln oder Trockenkupplungen mit zumindest einer Druckplatte und zumindest einer Gegendruckplatte und einer zwischen diesen eingespannten beziehungsweise mittels Ausrückhebeln oder zumindest einer Tellerfeder verspannbaren Reibscheibe verwendet werden. Es kann sich dabei um zwangsweise geöffnete oder zwangsweise geschlossene Kupplungen handeln. Als Betätigungshebel sind hierbei Hebel zu verstehen, die entweder vollkommen starr den axialen Betätigungsweg auf die zu verspannenden Reibelemente übertragen oder elastische Hebel wie beispielsweise Tellerfedern, deren Axialweg kraftabhängig elastisch ist und die eine entsprechende Vorspannung zur Verspannung der Reibelemente ohne vorherigen Kraftaufwand durch Betätigungselemente aufweisen können. Es versteht sich, dass je nach Anwendungsfall Mischformen vorteilhaft sein können.
Die verdrehbare Anbindung zwischen den mit der Reibungskupplung drehenden Betätigungshebeln der Reibungskupplung und dem gehäusefesten Hebel des Hebeleinrückers, der je nach Auslegung der Reibungskupplung, beispielsweise bei einer zwangsweise geöffneten Reibungskupplung auch ein Hebelausrücker sein kann, erfolgt vorteilhafterweise mittels eines sogenannten Einrück- beziehungsweise Ausrücklagers, das in bevorzugter Ausführung ein Wälzlager, beispielsweise ein selbst zentrierendes und/oder mit Versatzausgleich ausgestattetes Wälzlager ist, jedoch auch ein Gleitlager sein kann.
Der Hebel des Hebeleinrückers ist vorzugsweise ein Formpressteil, das auf das Einrücklager einwirkt und daher zur optimierten Ausführung des Kontaktes mit diesem eine gabelförmige Ausprägung, die gehärtet sein kann, aufweisen kann. Dem das Einrücklager beaufschlagenden Hebelende gegenüber liegende Hebelende ist eine Federeinrichtung zugeordnet, mittels derer eine elastische Verbindung zu einer vorzugsweise mit der Getriebegehäusewand verbundenen Grundplatte hergestellt wird. Weiterhin kann das Hebelende einen Anschlag an einem gehäusefesten Bauteil zur Begrenzung des Weges des Hebelendes aufweisen.
Bei dem Hebel handelt es sich zur Umsetzung des Prinzips des Hebeleinrückers vorzugsweise um einen zweiarmigen Hebel. Den Auflagepunkt bildet dabei eine Rolleneinheit, die von außen mittels eines Antriebs zwischen den beiden Hebelenden verlagerbar ist und damit im Kräftespiel zwischen der Federeinrichtung und den über den zurückzulegenden axialen Weg über den Funktionsbereich der Reibungskupplung für eine Axialverlagerung des Hebelendes am Einrücklager sorgt und damit die Reibungskupplung betätigt. Als Antriebsquellen zur Verlagerungen der Rolleneinheit können Spindelantriebe dienen, die von einem Drehantrieb, beispielsweise einem Elektromotor betätigt werden, wobei eine an der Rolleneinheit befestigte Spindelmutter mit der Spindel kämmt. Es versteht sich, dass weitere Antriebe zur Verlagerung der Rolleneinheit, zum Beispiel Kugelumlaufspindeln, Linearantriebe und dergleichen ebenfalls von Vorteil sein können.
Als besonders vorteilhaft hat sich zur Ausbildung der Federeinrichtung die Verwendung von Druckfedern erwiesen. Beispielsweise wird ein Paar von Druckfedern verwendet, das sich an deren Stirnflächen einerseits an der Grundplatte und andererseits an dem Hebel abstützen kann. Gemäß dem erfinderischen Gedanken kann zumindest eine Stirnseite der Druckfedern verschwenkbar zum Hebel angeordnet sein, so dass die Druckfeder bei einer Neigung des Hebels gegen die Grundplatte während eines Kupplungsbetätigungsvorganges nicht einseitig komprimiert wird. Auf diese Weise kann eine verbesserte Hysterese des Betätigungsvorganges erzielt werden, die Lebensdauer der Druckspeicher kann verlängert und die Auslegung der Kinematik und der Kräfteverhältnisse des Kupplungssystems verbessert werden.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die zumindest eine Druckfeder an zumindest einer ihrer Stirnseiten gegenüber einer Anlage abwälzt. Diese Anlage kann eine Anlagefläche sein, wobei ein Wälzkontakt direkt oder indirekt zwischen der Druckfeder und einem verschwenkenden Teil hergestellt wird. Beispielsweise kann an der Druckfeder eine Druckscheibe angebracht sein, die als Abwälzfläche für den verschwenkenden Teil des Hebels dienen kann, so dass der Hebel oder ein mit diesem verbundenes Teil auf der Druckfeder oder einem entsprechenden mit dieser verbundenen Teil abwälzt. In umgekehrter Weise kann auch ein an der Druckfeder angebrachtes Teil ein entsprechendes Profil aufweisen, das auf dem Hebel oder einem diesem zugeordneten Teil abwälzt. Besonders vorteilhaft kann sein, wenn beide aufeinander abwälzende Anlageflächen aufeinander abgestimmte Abwälzflächen, beispielsweise in epizykloider Form, aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Einheit Grundplatte, Hebel und Druckfeder ist vorgesehen, dass sich durch die stirnseitigen Öffnungen der zumindest einen Druckfeder hindurch ein gehäusefest montierter Stift mit einem endseitigen als Widerlager für die Druckfeder dienenden Bund erstreckt, an dem sich eine Stirnseite der zumindest einen Druckfeder gehäusefest abstützt, wobei sich an der anderen Stirnseite der Druckfeder der Hebel abstützt.
Eine Verschwenkung der Druckfeder zwischen Grundplatte und Hebel kann an beiden Stirnflächen der Druckfeder erfolgen. Hierzu können an einer oder an beiden Stirnflächen die entsprechenden Mittel zum Verschwenken vorgesehen sein. Beispielsweise kann für eine vorteilhafte Ausgestaltung an dem Bund des Stifts ein Teller mit in Wirkrichtung der Druckfeder erhabenen Profilierungen vorgesehen sein, an denen der Teller bei Verschwenken des Hebels gegen den Bund abwälzt, wobei der Teller axial durch die Wirkung der zumindest einen Druckfeder gegen den Bund verspannt oder in anderer Weise, beispielsweise befestigt sein kann. Die in Wirkrichtung der Druckfeder erhabenen Profilierungen können als in Drehrichtung des Hebels abgeflachte Nasen ausgeführt sein, die an den Teller angeprägt oder mittels anderer Umformungsverfahren gebildet werden und führen bei einer Verdrehung des Hebels gegenüber der Grundplatte dazu, dass die Druckfeder im Wesentlichen bezüglich ihrer Stirnflächen plan belastet wird. Dadurch bleiben die für Druckfedern geforderten linearen Zusammenhänge zwischen Kraft und Federweg erhalten und eine unter diesen Voraussetzungen berechnete Kennlinie kann bei reduzierter Hysterese vorausgesetzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Tellers sieht eine Verdrehsicherung der die Verschwenkung bewirkenden Teile gegen den Hebel vor. Hierdurch kann Abweichungen von der gewünschten Geometrie und einem Verklemmen der verschwenkenden Teile gegeneinander vorgebeugt werden.
Eine vorteilhafte Ausführung zur Verringerung des Raumbedarfs der Federeinrichtung mit einem in der Grundplatte oder im Getriebegehäuse fest verbundenen, längs durch die Druckfeder greifenden, mit einem Widerlager zur gehäusefesten Anlage der Druckfeder versehenen Stift sieht vor, dass der Teller topfförmig ausgebildet ist, wobei in dessen Einsenkung das Widerlager aufgenommen ist und die Einsenkung so ausgebildet ist, dass der topfförmig ausgebildete Teil im radialen Innenraum der Druckfeder untergebracht werden kann. Aus dieser Anordnung kann axialer Bauraum gewonnen werden, was im beengten Raum zwischen Kupplung und Getriebe von besonderem Vorteil ist.
In einem abgeänderten Ausführungsbeispiel kann es vorteilhaft sein, am gehäusefest montierten Stift axial beabstandet zum gehäusefesten Widerlager einen zweiten Bund anzuordnen, der in einer entspannten Stellung des Hebeleinrückers als Widerlager beziehungsweise als Anschlag für einen Topf dient, wobei dieser am Topfboden eine Öffnung aufweist, durch die der Stift in der Weise geführt ist, dass die sich am gehäusefesten Widerlager mittels der ersten Stirnfläche abstützende Druckfeder mittels ihrer zweiten Stirnfläche den Topfboden mit dem zweiten Widerlager verspannt. Der Topf ist mittels am Topfrand vorgesehener Vorsprünge am Hebel aufgenommen, wobei bei einem Verschwenken des Hebels gegenüber der Grundplatte die Vorsprünge auf der Oberfläche des Hebels abwälzen und die Druckfeder entsprechend den herrschenden Hebelverhältnissen belastet wird und den Topfboden vom Anschlag abhebt. Die radialen Vorsprünge können als radial vom Topf ausragende Arme ausgebildet sein, wobei der Topf einteilig tiefgezogen oder in anderer Weise hergestellt sein kann. Weiterhin kann der Topf über eine Verdrehsicherung verfügen, beispielsweise in dem ein weiterer Arm vorzugsweise senkrecht zu den Armen zur Verschwenkung ausgebildet wird, der in eine hierfür im Hebel vorgesehene Öffnung eingreift. Es versteht sich, dass Form und Profil des Arms an die Dimension der Öffnung so angepasst ist, dass bei der Durchführung einer Verschwenkung des Hebels gegenüber dem Topf die Reibungskräfte minimiert werden. Weiterhin können die Kontaktstellen in geeigneter Weise geschmiert sein. Die die Verschwenkung bewirkenden Teile können zumindest partiell gehärtet sein. Beispielsweise können der Topf oder zumindest dessen Arme sowie die Kontaktstellen des Hebels oder der gesamte Hebel gehärtet sein.
Durch die Verwendung des Topfes kann die Kraftangriffsfläche der Druckfeder am Hebel auf annähernd dieselbe Ebene der Kraftangriffsfläche des Hebelendes auf den Betätigungshebel beziehungsweise die Tellerfederzungen abgehoben werden. Dadurch kann der Hebel im Wesentlichen plan ausgebildet werden und die Reibverhältnisse an den Hebelspitzen im Kontakt zum Einrücklager können verbessert werden.
Es versteht sich, dass in den zuvor erläuterten Ausführungen die aus einer Druckfeder bestehende Federeinrichtung auch aus mehreren, in bevorzugter Weise aus zwei nebeneinander angeordneten Druckfern gebildet sein kann, wobei zwischen den beiden Druckfedern die Rolleneinheit verlagert werden kann.
Das vorteilhafte Kupplungssystem kann aus einer Reibungskupplung mit einem Hebelausrücker für zwangsweise geöffnete beziehungsweise einem Hebeleinrücker für zwangsweise geschlossene Reibungskupplungen bestehen. Besonders vorteilhaft kann die Verwendung eines Kupplungssystems sein, in dem zwei Kupplungen und zwei Hebeleinrücker vorgesehen sind, wobei die beiden Kupplungen in einem Gehäuse vorgesehen sein können und die beiden Hebeleinrücker bezüglich der Rotationsachse der Getriebeeingangswellen beziehungsweise Getriebeeingangswellen zueinander verdreht angeordnet sind, so dass jeweils ein Hebelende auf ein Einrücklager zugreift, wobei die Einrücklager der einzelnen Reibungskupplungen auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind und axial voneinander beabstandet sein können.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 13 näher erläutert. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungssystems in schematischer Darstellung,
2 eine schematische Darstellung einer gegen einen gehäusefesten Anschlag abwälzbaren Druckfeder,
3 eine Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines Hebeleinrückers,
4 bis 6 Details aus dem Ausführungsbeispiel der 3,
7 eine alternative Ausgestaltung zum Detail der 4,
8 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Hebeleinrückers,
9 eine Schrägansicht des Ausführungsbeispiels der 8,
10 und 11 Details aus dem Ausführungsbeispiel der 8 und 9,
12 ein zur 9 alternatives Ausführungsbeispiel eines Hebeleinrückers und
13 eine Federeinrichtung der 12 im Detail.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kupplungssystem 1 mit einer Reibungskupplung 2. Die Reibungskupplung 2 besteht im Wesentlichen aus einer Gegendruckplatte 6, einer Kupplungsscheibe 5, einer Druckplatte 3, einem Kupplungsdeckel 4 und einem Betätigungshebel 10, der hier als Tellerfeder ausgebildet ist. Bei der in 1 beispielsweise dargestellten Reibungskupplung 2 handelt es sich um eine sogenannte zugedrückte Kupplung, die im kraftfreien Zustand geöffnet ist und bei Beaufschlagung des Betätigungshebels 10 mit einer vom Ausrücker vorgegebenen Kraft durch Axialverlagerung des Betätigungshebels 10 geschlossen wird, indem die Reibflächen der Kupplungsscheibe 5 einerseits und die Reibflächen der Druckplatte 3 und der Gegendruckplatte 5 in Reibeingriff gebracht werden. Dementsprechend handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei der Kupplungsbetätigungsvorrichtung um einen sogenannten Hebeleinrücker 11 und das Lager am Betätigungshebel 10 ist ein Einrücklager 12. Es versteht sich, dass bei sogenannten aufgedrückten Kupplungen eine entsprechende Verwendung der Kupplungsbetätigungsvorrichtung als Hebelausrücker in ähnlicher Weise vorteilhaft sein kann und daher von der Offenbarung ebenfalls umfasst ist.
Der Hebeleinrücker für die Reibungskupplung 2 besteht im Wesentlichen aus einem Hebelsystem, welches gehäusefest an einer Abstützung 13 angeordnet ist. Der Hebeleinrücker wirkt mittels eines Hebels 7 mit einer Hebellänge L auf das Einrücklager 12, welches um eine hier nicht dargestellte Getriebeeingangswelle herum angeordnet ist, und als Axiallager die Drehzahlunterschiede zwischen der mit Motordrehzahl drehenden Reibungskupplung 2 und dem gehäusefesten Hebel 7 ausgleicht.
In der 1 liegen die Federeinrichtung, hier in Form einer Druckfeder 9, das radial äußere Hebelende des Hebels 7 mit dem Auflagepunkt A, eine zwischen den beiden Hebelenden des Hebels 7 verlagerbare Rolleneinheit 8 mit dem Auflagepunkt B und der am radial inneren Hebelende am Einrücklager 12 anliegenden Auflagepunkt C im Wesentlichen auf einer Wirklinie. Die Reibungskupplung 2 wird betätigt, indem die Rolleneinheit 8 verlagert wird, woraus entgegen der Kraft der Druckfeder 9 der Hebel 7 am Auflagepunkt C verlagert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Reibungskupplung 2 geöffnet, demzufolge fallen bei radialäußerer Position der Rolleneinheit die Auflagepunkte A und B zusammen. Zum Schließen der Reibungskupplung 2 läuft die verlagerbare Rolleneinheit 8 auf einer im Wesentlichen radialen Teilfläche des Hebels 7 unter Abstützung auf einer Grundplatte oder auf der Getriebegehäusewand direkt nach innen. Der Hebel 7 ist in 1 nicht plan dargestellt. Vielmehr ist er aus der Sicht der Rolleneinheit 8 gewissermaßen konkav geformt, wodurch die Kraftentfaltung am Betätigungshebel 10 und damit an den Reibflächen der Reibungskupplung angepasst werden kann. Die Rolleneinheit 8 besteht aus mehreren Laufrollen 31, die aus Gründen der Laufrichtung einerseits auf der Oberfläche des Hebels 7 und andererseits auf der Grundplatte abrollen.
An der in 1 gezeigten Position der Rolleneinheit 8 bzw. des Auflagepunktes B wirkt die Spannkraft des Energiespeichers 9 auf einer Hebellänge, die gleich null ist. Deshalb kann kein Moment des Hebels 7 auf das Einrücklager 12 wirken. Wird nun die Rolleneinheit 8 radial zum Einrücklager 12 hin bewegt, so nimmt die Hebellänge zwischen dem Energiespeicher 9 und dem Drehpunkt 8 immer weiter zu. Gleichzeitig verkürzt sich die Hebellänge des mit der Rolleneinheit 8 mitgeführten Auflagepunktes B bis zum Auflagepunkt C am Einrücklager 12. Durch das Verlagern des Auflagepunktes B wird eine Kraftveränderung auf das Einrücklager 12 bewirkt, wodurch die Einrückkraft größer wird, je näher der Auflagepunkt B an das Einrücklager 12 heranrückt. In umgekehrter Weise wird durch die Kraftverhältnisse bewirkt, dass bei Ausbleiben einer Kraft auf die Rolleneinheit 8 diese nach radial außen vom Einrücklager 12 wegbewegt wird, so dass die Reibungskupplung 2 wieder ausgerückt wird. Dadurch kann in einfacher Weise eine selbstöffnende Wirkung der Reibungskupplung 2 erzielt werden. Insbesondere im Einsatz bei Doppelkupplung ist dieser Effekt besonders vorteilhaft.
2 zeigt schematisch und als Ausschnitt eine vorteilhafte Ausführung eines Hebeleinrückers 11 mit einem Hebel 7, der - nur angedeutet - an einer Abstützung 13 gehäusefest abstützbar ist. Diese Abstützung ist nur für Extremzustände vorgesehen, der Drehpunkt des Hebels 7 während des Betätigungsvorgangs soll in erster Linie um den Auflagepunkt der Druckfeder 7 erfolgen, so dass eine entsprechende Verschwenkung des Hebels 7 gegen die den Stift 15 ohne einseitige Beaufschlagung der Druckfeder 9 in effektiver Weise erfolgen kann.
Am gegenüber liegenden Hebelende 14 erfolgt die Anbindung an ein - nicht dargestelltes - Einrücklager. Der Hebel 7 ist im Unterschied zur Darstellung in 1 in geänderter Weise gehäusefest abgestützt, indem ein gehäusefest montierter Stift 15 durch eine Öffnung 16 des Hebels 7 geführt wird und an dessen freiem Ende ein Bund 17 oder Schraubenkopf vorgesehen ist, an dem sich die Druckfeder 9 mit einer Stirnfläche abstützt. Die andere Stirnseite verspannt die Druckfeder gegen den Hebel 7 entgegen der Federkraft der Druckfeder 9. Zwischen der Stirnseite der Druckfeder 9 und dem Bund 17 kann eine Scheibe 18, die vorzugsweise gehärtet ist, gelegt werden.
Erfolgt eine Axialverlagerung des Hebelendes 14 infolge einer Verlagerung der Rolleneinheit 8 (1) so wird in vorteilhafter Weise die Scheibe 18 auf dem Bund 17 abgewälzt. Hierzu weist der Bund eine Profilierung 19 auf, die in idealer Weise dem Radius folgt, den der Hebel bei seiner axialen Verlagerung beschreibt. Auf diese Weise wird die Druckfeder 9 nicht einseitig verdrückt sondern erfährt über den Umfang ihrer Stirnseite gleiche Druckkräfte. Dadurch wird eine gleichmäßige Belastung und ein gleichmäßiges Kraftverhalten erzielt, beispielsweise nach dem Hookschen Gesetz. Außerdem kann ein gleichmäßiges, verbessertes Hystereseverhalten gegenüber Ausführungen mit zur Druckfeder 9 beziehungsweise zwischengelegter Scheibe 18 plan ausgestalteter Anlagefläche erreicht werden.
3 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Hebeleinrückers 11 in Schrägansicht mit einem Hebel 7, der vorzugsweise als Stanzpressteil gefertigt ist, und einer Grundplatte 20, die an einer Gehäusewand des Getriebes aufgenommen ist. Zwischen Hebel 7 und Grundplatte 20 ist die vom Hebel 7 verdeckte Rolleneinheit zur Verlagerung des Hebels 7 angeordnet. Der Spindelantrieb 21 dient zum Anschluss an einen elektrischen Antrieb und verlagert die Rolleneinheit. Der Hebel 7 ist an dem Ende zur Beaufschlagung des Einrücklagers mit einer gabelförmigen Ausnehmung mit Anlageflächen 22 versehen, die den Kontakt zum Einrücklager bilden.
Der Hebel 7 ist an beiden Seiten um die Rolleneinheit nach unten gezogen und nach außen ausgeformt und nimmt an jeder dieser Ausformungen 23 eine Federeinrichtung 24 auf. Jede der an sich gleichen Federeinrichtungen 24 besteht aus einem gehäusefest montierten Stift15, der zum einen in der Grundplatte 20, jedoch auch im Getriebegehäuse verankert sein kann. Die Stifte 15 können beispielsweise aus Schrauben bestehen, die mit der Grundplatte und dem Hebel 7 zu einer Montageeinheit verschraubt und in eine Öffnung im Getriebegehäuse eingesteckt werden. Andere Fertigungsmethoden zur Verbindung von Stift 15 und Grundplatte 20 können Schweißen, Verstemmen und/oder Schrumpfen und dergleichen sein. Die Druckfeder 9 ist zwischen dem Stift 15 als gehäusefestem Widerlager und einem hebelseitigen Teller 25, der mittels einer Öffnung auf dem Stift aufgenommen ist, verspannt. Der Stift 15 weist einen Bund 17 auf, beispielsweise in Form eines Schraubenkopfs, an dem sich axial ein gehäuseseitiger Teller 26 befindet, der die Druckfeder 9 aufnimmt. Die beiden Teller 25, 26 können zur Aufnahme der Stirnflächen der Druckfeder entsprechend angeprägt sein. Hierbei kann ein Verdrehen der Druckfedern verhindert werden. Zur Erzielung spezieller Effekte kann die Druckfeder an ihren Stirnflächen plan geschliffen sein.
Zwischen dem getriebeseitigen Teller 26 und dem Bund 17 ist die Schnittstelle zum Verschwenken der Druckfedern 6 vorgesehen. 4 zeigt hierzu einen Schnitt durch eine ähnliche Federeinrichtung 24 mit einem Stift 15, der bis zu einem durch einen Sicherungsring 28 vorgegebenen Anschlag in das Getriebegehäuse eingebracht ist. Vorteilhafterweise ist der Stift 15 als Schraube ausgestaltet, die in das Getriebegehäuse 27 bis zur gewünschten, durch den Anschlag vorgegebenen Vorspannung der Druckfeder 9 eingeschraubt wird. Der hebelseitige Teller 25 nimmt die Druckfeder 9 auf und bildet den Übergang zum - nicht dargestellten - Hebel 7 (3). Die Zentrierbuchse 29 zentriert die Druckfeder 9 auf dem Stift 15. An dem hebelseitigen Teller 25 gegenüber liegenden Ende der Druckfeder 9 ist diese stirnseitig im gehäuseseitigen Teller 26 aufgenommen, der in den Innenraum der Druckfeder hineingezogen ist und damit mit dem Bund 17 des Stifts 15 im Wesentlichen plan abschließt, wodurch Bauraum gespart wird. Aus einem im gehäuseseitigen Teller 26 oder einem zwischen gelegten Ring 32 wird ein Abwälzprofil 30 gebildet, das auf einer Abwälzfläche 31 des Bunds 17 abwälzt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 4 erfolgt die Abwälzung des Hebels senkrecht zur Papierebene. Es versteht sich, dass das Abwälzprofil auch am Stift 15 vorgesehen sein. Die aufeinander abwälzenden Teile sind vorteilhafterweise gehärtet. Bei Verwendung eines Rings 32 kann es vorteilhaft sein, wenn nur der Ring und nicht zusätzlich der gehäuseseitige Teller 26 gehärtet ist.
Die Funktionsfähigkeit einer verschwenkbaren Federeinrichtung hängt wesentlich von der genauen Ausrichtung der Abwälzprofile in Verschwenkrichtung ab. Der in den 5 und 6 im Schnitt und in Schrägansicht dargestellte gehäuseseitige Teller 26 weist daher eine Verdrehsicherung radial aus dem Teller auskragende Orientierungsnasen 33 auf, die in Kontakt mit dem Hebel 7 (3) treten und damit ein Verdrehen des gehäuseseitigen Tellers verhindern.
7 zeigt eine geänderte Ausführung einer Federeinrichtung 24', bei der zwei zueinander benachbarte Schrauben 15' durch die Druckfeder 9 geführt und im - nicht dargestellten - Getriebegehäuse verschraubt sind, wodurch bereits eine Verdrehsicherung der Federeinrichtung 24` gewährleistet ist. Der gehäuseseitige Teller 26` wälzt mittels entsprechenden Abwälzprofilen 30` auf beiden Schraubenköpfen der Schrauben 34 ab.
Das Ausführungsbeispiel der 1 bis 7 zeigt die Abwälzung an der Schnittstelle zwischen Druckfeder und gehäusefester Aufnahme. Alternativ kann die Abwälzung zwischen Druckfeder und Hebel erfolgen. Das in den nachfolgend beschriebenen 8 bis 11 beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt diese Alternative. Vergleichbare Teile erhalten entsprechende, um den Wert einhundert erhöhte Bezugszeichen.
8 zeigt eine Seitenansicht eines Hebeleinrückers 111 mit einem Hebel 107, einer Grundplatte 120, einem dazwischen angeordneten Spindelantrieb 121, sowie einer Federeinrichtung. Der Hebeleinrücker 111 kann als Modul mittels der Befestigungsmittel 134, 134a am Getriebegehäuse aufgenommen werden. Der zur Federeinrichtung 124 gehörige Stift 115 kann ebenfalls zur Befestigung dienen. Die Federeinrichtung 124 besteht im Wesentlichen aus einem die Druckfeder umschließenden Topf 135 mit radial den Hebel 107 übergreifenden Stützarmen 136, die bei Verschwenkung des Hebels 107 auf einem an der Hebeloberfläche vorgesehenen Abwälzprofil 130 abwälzen.
9 veranschaulicht die genaue Geometrie in Schrägansicht. Jeweils zwei Töpfe 135 der Federeinrichtungen 124 sind symmetrisch zueinander im Hebeleinrücker 111 angeordnet. Die Stützarme 136 stützen den Topf 135, der in einer Öffnung im Hebel 107 eingelassen ist, im Hebel 107 ab und wälzen auf am Hebel vorgesehenen Abwälzprofilen ab. Als Verdrehsicherung ist am Topf 135 eine Orientierungsnase 133 vorgesehen, die in eine entsprechend an die Orientierungsnase angepasste, im Hebel 107 vorgesehene Öffnung 137 eintaucht.
Die 10 und 11 geben Details der Federeinrichtung 124 im Schnitt beziehungsweise Explosionsdarstellung wieder. Der Stift 115 mit seinem endseitigen Bund 117 nimmt die Druckfeder 109 unter Zwischenlegung der vorzugsweise gehärteten Scheibe 118 auf. Die Druckfeder 109 verspannt den Topf 135 gegen eine am Stift 115 mittels einem Sicherungsring 138 angebrachte Zentrierhülse 139 axial. Der vorzugsweise mittels eines Tiefziehverfahrens gefertigte Topf 135 weist radial erweiterte Bereiche auf, die zum einen als Stützarme 136 und zum andern als Orientierungsnase 133 als Verdrehsicherung dienen. Der Topf 135 beziehungsweise zumindest die mit dem Hebel 107 in Berührung kommenden Teile wie die Stützarme 135 und die Orientierungsnase 133 können gehärtet sein.
Bei einer Verschwenkung des Hebels 107 der 9 durch die - nicht dargestellte - Rolleneinheit wird die Druckfeder 109 zur Kompensation der entstehenden Kupplungskräfte komprimiert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Angriffspunkt der zu übertragenden Federkraft durch die spezielle Ausgestaltung des Topfes 135 auf die Ebene der Anlagefläche des Hebels 107 an das Einrücklager gebracht, so dass der Hebel 107 im Wesentlichen plan ausgestaltet werden kann und einfach zu fertigen ist. Gleichzeitig ergeben sich einfachere Kraftverhältnisse zwischen den Kupplungskräften, der aufzuwendenden Kraft der Federeinrichtung und der Betätigungskräfte der Rolleneinheit mit dem nachgeordneten Spindelantrieb.
12 zeigt eine Seitenansicht eines mit dem in den 8 und 9 dargestellten Hebeleinrücker 111 ähnlichen Hebeleinrückers 211 mit einem Hebel 207, einer Grundplatte 220, einem dazwischen angeordneten Spindelantrieb 221, sowie zwei Federeinrichtungen 224, von denen eine in von dem Hebel 207 abgenommener Ansicht dargestellt ist. Jeweils zwei Töpfe 235 der Federeinrichtungen 224 sind symmetrisch zueinander im Hebeleinrücker 211 angeordnet. Wie aus dem Schnitt der die Federeinrichtung 224 im Detail darstellenden 13 hervorgeht, besteht die Federeinrichtung 224 im Wesentlichen aus einem gehäusefest angeordneten Stift 215, um den die Druckfeder 209 angeordnet ist und die wieder vom Topf 235 umschlossen und in diesem aufgenommen ist. An dessen offenem Ende weist der Topf 235 einem den Hebel 207 übergreifenden Bord 236 auf. Dieser Bord 236 ist mit einem Außenprofil versehen, beispielsweise als Außenachtkant 240 ausgebildet, in den mehrere, zu den Abwälzprofilen 230 des Hebels 207 komplementäre Abwälzprofile 241 eingeprägt sind, die bei Verschwenkung des Hebels 207 aufeinander abwälzen.
Durch die Ausgestaltung des Außenachtkants 240 kann der Topf 235 mittels eines entsprechenden Montagewerkzeugs während der Verschraubung des Stifts 215 in einer zu den Anlageflächen mit den Abwälzprofilen 230 des Hebels 207 exakt positionierten Stellung gehalten werden, so dass durch Fehlpositionierung verursachte Reibungen zwischen den Abwälzprofilen 230, 241 vermieden werden können. Das Anbringen mehrerer über den Umfang des Bords 236 angeordneter Abwälzprofile 241, indem beispielsweise die Wiederholung der Abwälzprofile 241 über den Umfang der Teilung des Außenachtkants 240 angepasst wird, erhöht die Rotationssymmetrie der Federeinrichtung, so dass ein diesbezüglicher Fehleinbau der Federeinrichtung 224 in den Hebel mit falsch zugeordneten Abwälzprofilen 230, 241 verhindert werden kann. Weiterhin muss ein Einlegen in entsprechende Montagewerkzeuge oder eine Handmontage nicht mehr lageorientiert erfolgen. Die derartig symmetrisch ausgebildete Ausführung des Topfs 235 ist auch bezüglich eines mittels Blechumformungsverfahren, beispielsweise Tiefziehen, hergestellten Topfs 235 besonders vorteilhaft.
Weiterhin kann die Zentrierhülse 239 der Federeinrichtung 224, die als Verschlusselement und Abstützelement für den Topf 235 dient, bezüglich ihrer axialen Länge I variabel in der Weise ausgestaltet werden, dass Toleranzschwankungen der der Vorspannkraft der Druckfeder 209 ausgeglichen werden. Alternativ können hierzu zwischen dem an dem Stift 215 vorgesehenen Absatz 242 und der Stirnseite der Zentrierhülse 239 vorzugsweise kalibrierte Unterlegscheiben (shims) vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungssystem
2: Reibungskupplung
3: Druckplatte
4: Kupplungsdeckel
5: Kupplungsscheibe
6: Gegendruckplatte
7: Hebel
8: Rolleneinheit
9: Druckfeder
10: Betätigungshebel
11: Hebeleinrücker
12: Einrücklager
13: Abstützung
14: Hebelende
15: Stift
16: Öffnung
17: Bund
18: Scheibe
19: Profilierung
20: Grundplatte
21: Spindelantrieb
22: Anlagefläche
23: Ausformung
24: Federeinrichtung
24`: Federeinrichtung
25: Hebelseitiger Teller
26: Gehäuseseitiger Teller
26`: Gehäuseseitiger Teller
27: Getriebegehäuse
28: Sicherungsring
29: Zentrierbuchse
30: Abwälzprofil
31: Abwälzfläche
32: Ring
33: Orientierungsnase
34: Schraube
107: Hebel
109: Druckfeder
111: Hebeleinrücker
117: Bund
120: Grundplatte
122: Anlagefläche
124: Federeinrichtung
130: Abwälzprofil
133: Orientierungsnase
134: Befestigungsmittel
134a: Befestigungsmittel
135: Topf
136: Stützarm
137: Öffnung
138: Sicherungsring
139: Zentrierhülse
207: Hebel
209: Druckfeder
211: Hebeleinrücker
215: Stift
220: Grundplatte
221: Spindelantrieb
224: Federeinrichtung
230: Abwälzprofil
235: Topf
236: Bord
239: Zentrierhülse
240: Außenachtkant
241: Abwälzprofil
242: Absatz
A: Auflagepunkt
B: Auflagepunkt
C: Auflagepunkt
L: Hebellänge
l: Länge

Claims

Kupplungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Reibungskupplung (2), deren Reibflächen mittels eines axial betätigten Betätigungshebels (10) mit Gegenreibflächen einer Kupplungsscheibe (5) zur Bildung eines Reibschlusses axial verspannt werden, mit zumindest einem die Reibungskupplung (2) betätigenden Hebeleinrücker (11, 111, 211) mit einem mit dem Betätigungshebel (10) an einem ersten Hebelende verdrehbar gekoppelten Hebel (7, 107, 207), der von einer an einem zweiten Hebelende wirksamen Federeinrichtung (24, 124, 224) mit zumindest einer zwischen dem Hebelende und einer gehäusefest angebrachten Grundplatte (20, 120, 220) eingespannten Druckfeder (9, 109, 209) beaufschlagt wird, wobei zwischen beiden Hebelenden eine einen variablen Auflagepunkt (B) für den Hebel (7, 107, 207) bildende Rolleneinheit (8) verlagerbar vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Druckfeder (9, 109, 209) bezüglich ihrer Wirkung zwischen dem Hebel (7, 107) und der Grundplatte (20, 120, 220) verschwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die stirnseitigen Öffnungen der zumindest einen Druckfeder (109, 209) hindurch ein gehäusefest montierter Stift (115, 215) mit einem endseitigen Bund (117) und eine davon axial beabstandete Zentrierhülse (139, 239) aufweist, wobei sich an dem endseitigen Bund (117) eine Stirnseite der zumindest einen Druckfeder (109, 209) gehäusefest abstützt und die Zentrierhülse (139, 239) als Widerlager für einen Topf (135, 235) dient, der von der anderen Stirnfläche der zumindest einen Druckfeder (109, 209) mit dem Widerlager verspannt wird und der die zumindest eine Druckfeder (109, 209) axial übergreift und wälzend am Hebel (107, 207) aufgenommen ist.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Druckfeder (9, 109, 209) an zumindest einer ihrer Stirnseiten gegenüber einem Abwälzprofil (30, 130, 230) abwälzt.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die stirnseitigen Öffnungen der zumindest einen Druckfeder (9, 109, 209) hindurch ein gehäusefest montierter Stift (15, 115, 215) mit einem endseitigen Bund (17, 117) erstreckt, an dem sich eine Stirnseite der zumindest einen Druckfeder (9, 109, 209) gehäusefest abstützt und an deren anderer Stirnseite der Hebel (7, 107, 207) abgestützt ist.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bund (17) ein Teller (26) mit einem in Wirkrichtung der zumindest einen Druckfeder (9) vorgesehenen Abwälzprofil (30), an dem der Teller (26) bei Verschwenken des Hebels (7) gegen den Bund (17) abwälzt, axial mittels der Wirkung der zumindest einen Druckfeder (9) gegen den Bund (17) verspannt ist.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (26) gegen den Bund (17) gegen Verdrehung gesichert angeordnet ist.
Kupplungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (26, 126) topfförmig ausgebildet ist, in dessen Einsenkung der Bund (17, 117) aufgenommen ist, wobei die Einsenkung axial in den Innenraum der zumindest einen Druckfeder (9, 109) eingesenkt ist.
Kupplungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (135) an seiner dem Hebel (107) zugewandten Öffnung zumindest zwei radial ausgerichtete Stützarme (136) aufweist, die mit dem Hebel (107) ein wälzendes Abwälzprofil (130) bilden.
Kupplungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (235) an seiner dem Hebel (207) zugewandten Öffnung einen radial erweiterten Bord (236) aufweist, der über mehrere über den Umfang verteilte Abwälzprofile (241) aufweist, von den jeweils zwei diametral gegenüberliegende Abwälzprofile (241) auf Abwälzprofilen (230) des Hebels (207) abwälzen.
Kupplungssystem (1) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Verschwenkung bildenden Bauteile zumindest im Bereich ihrer Kontaktflächen zueinander gehärtet sind.
Kupplungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (135) gegenüber dem Hebel (107) gegen Verdrehung gesichert ist.
Kupplungssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwälzprofil (130, 230) und eine Anlagefläche (122) des Hebels (107, 207) zur Einwirkung auf den Betätigungshebel (10) annäherungsweise in einer Ebene liegen.