DE112012001466B4

DE112012001466B4 - Betätigungsvorrichtung zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen

Info

Publication number: DE112012001466B4
Application number: DE112012001466.9T
Authority: DE
Inventors: Sebastian HONSELMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: WO2012130213A1; DE102012204548A1; DE112012001466A5

Abstract

Betätigungsvorrichtung (1) zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen, umfassend zumindest einen von einer Aktoreinheit (16) auf einer Führungshülse (14) axial verlagerbaren, ein Hebelsystem einer Kupplungseinrichtung beaufschlagenden Lagerträger (4, 5, 11) mit einem Beaufschlagungsbereich (6) für die Aktoreinheit (16) und einem Lagerbereich (4, 11) für ein auf das Hebelsystem der Kupplungseinrichtung wirkendes Ein-/Ausrücklager (2) und ein weiterer von einer weiteren Aktoreinheit axial verlagerbarer Lagerträger (9, 10) konzentrisch um zumindest einen Teil des ersten Lagerträgers (4, 5, 11) angeordnet ist, wobei der Lagerbereich (4, 11) und der Beaufschlagungsbereich (5) in radialer Richtung voneinander entkoppelt sind und der Kontaktbereich (6) zwischen dem Beaufschlagungsbereich (6) am Lagerträger und einem diesen beaufschlagenden Bereich (17) an einem Hebelaktor (16) der Aktoreinheit derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser in allen Funktionszuständen als flächiger Kontaktbereich ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (4, 11) zumindest teilweise einen veränderlichen Innendurchmesser aufweist, wobei der Innendurchmesser von einem Verbindungsbereich mit dem Ein-Ausrücklager (2) zum Beaufschlagungsbereich (6) abnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen, umfassend mindestens einen von einer, insbesondere elektromechanisch betätigbaren Aktoreinheit auf einer Führungshülse axial verlagerbaren, ein Hebelsystem einer Kupplungseinrichtung beaufschlagenden Lagerträger mit einem Aufschlagungsbereich für die Aktoreinheit und einem Lagerbereich für ein auf ein Hebelsystem der Kupplungseinrichtung wirkendes Ein-/Ausrücklager, wobei der Lagerbereich und der Beaufschlagungsbereich in radialer Richtung von einem Ende entkoppelt sind und der Kontaktbereich zwischen dem Beaufschlagungsbereich am Lagerträger und an einem ihn beaufschlagenden Bereich an einem Hebelaktor der Aktoreinheit für einen in allen funktionszuständigen flächigen Kontakt ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft im Besonderen eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer Doppelkupplung mit zwei mittels eines Hebelsystems axial betätigbaren Kupplungseinrichtungen für ein Doppelkupplungsgetriebe.
Betätigungsvorrichtungen zur Betätigung von Doppelkupplungen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Diese sind durch radial ineinander geschachtelte und um die Getriebeeingangswellen eines nachgeordneten Doppelkupplungsgetriebes angeordnete Betätigungskolben bildende Lagerträger charakterisiert, die auf unterschiedlichen Durchmessern jeweils auf ein Hebelsystem einer Kupplungseinrichtung einwirken und diese je nach ihrer Bauart als zwangsweise geöffnete oder geschlossene Kupplungen durch axiale Verlagerungen des Hebelsystems schließen oder öffnen. Die Lagerträger werden über Hebel in axiale Richtung mechanisch verlagert. Dabei werden Ausführungen mit Anordnungen und Führung der einzelnen, einer Kupplungseinrichtung zugeordnete Lagerträger auf einer gemeinsamen Führungshülse und Ausführungen unter Vermeidung dieser unterschieden.
Eine gattungsgemäße Ausbildung einer Betätigungsvorrichtung für Kupplungseinrichtungen, insbesondere in Doppelkupplungseinrichtungen, ist aus der Druckschrift DE 10 2008 047 170 A1 vorbekannt. Bei dieser wird der ein Hebelsystem einer Kupplungseinrichtung beaufschlagende Lagerträger mittels eines, eine Schwenkbewegung ausübenden Hebelaktors in axialer Richtung ausgelenkt. Der einzelne Lagerträger ist mit geringem Spiel auf der Führungshülse in axialer Richtung verlagerbar geführt. Der Hebelaktor wirkt auf einen Beaufschlagungsbereich am Lagerträger, über welchen die Kraft auf das Ein-/Ausrücklager und das durch dieses beaufschlagbare Hebelsystem der Kupplungseinrichtung übertragen wird. Die Schwenkbewegung des Hebelaktors bewirkt im Beaufschlagungsbereich am Lagerträger nur einen Linienkontakt zwischen Lagerträger und Hebelaktor. Der Linienkontrakt resultiert in einer hohen Flächenpressung. Diese wiederum bedingt in Zusammenhang mit einem hohen Verschleißweg und der engen Führung des Lagerträgers auf der Führungshülse einen unzulässig hohen Verschleiß am Lagerträger.
In der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2009 051 247 wird eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung von Doppelkupplungseinrichtungen beschrieben, bei denen zwei Lagerträger konzentrisch zueinander auf einer innen liegenden Führungshülse geführt werden und beim äußeren Lagerträger der Lagerbereich für ein Ein-/Ausrücklager und ein Betätigungsbereich radial entkoppelt geführt sind. Damit kann bei der Betätigungsvorrichtung für eine Doppelkupplung gemäß der DE 10 2009 051 247 der Verschleiß des äußeren Lagerträger/Hebelaktor-Kontaktbereichs erheblich reduziert werden. Für den ebenfalls auftretenden Verschleiß im Kontaktbereich zwischen Lagerträger und Hebelaktor des inneren Lagerträgers bietet diese Betätigungsvorrichtung aber keine verschleißoptimierte Lösung an. Weiterer Stand der Technik ist in der DE 197 12 611 A1 sowie der US 1,626,427 A offenbart.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Betätigungsvorrichtung zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen, umfassend zumindest einen von einer Aktoreinheit auf einer Führungshülse axial verlagerbaren, ein Hebelsystem einer Kupplung beaufschlagenden Lagerträger mit einem Beaufschlagungsbereich für die Aktoreinheit und einen Lagerbereich für ein auf ein Hebelsystem der Kupplungseinrichtung wirkendes Ausrücklager, wobei zumindest ein Teil des Lagerbereichs von einem weiteren Lagerträger, der von einer weiteren Aktoreinheit auf den ersten Lagerträger axial verlagerbar ist, konzentrisch um zumindest einen Teil des ersten Lagerträgers angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Beaufschlagungsbereich und der Lagerbereich radial voneinander entkoppelt sind, und einem Kontaktbereich zwischen dem Beaufschlagungsbereich am Lagerträger und einem diesen beaufschlagenden Bereich an einem Hebelaktor der Aktoreinheit, der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass in allen Funktionszuständen der Betätigungsvorrichtung ein flächiger Kontakt zwischen Lagerträger und Hebelaktor ausgebildet wird.
Durch die erfindungsgemäße Lösung bietet sich der Vorteil, dass der innere Lagerträger eine Betätigungsvorrichtung für einen Doppelkupplung mit erheblich vermindertem Verschleiß im Kontaktbereich der zusammenwirkenden Flächenbereiche am Hebelaktor und Lagerträger ausgeführt werden kann, indem die Pressung innerhalb des Kontaktbereichs verringert wird und zusätzlich eine teilweise Verringerung der auftretenden Mikrobewegungen zwischen den beiden zusammenwirkenden Bauteilen vom Kontaktbereich ermöglicht wird. Durch die Verlagerung der radialen Relativbewegung, die durch den Schwenkweg des Hebelaktors bedingt ist, vom Kontaktbereich zwischen Hebelaktor und Lagerträger in den Entkoppelungsbereich des Lagerträgers hinein, kann darüber hinaus eine erhebliche weitere Reduzierung des Gesamtverschleißweges über die Lebensdauer der Betätigungsvorrichtung erreicht werden. Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit, bei zwei- oder mehrteiliger Ausführung des Lagerträgers die Materialien der einzelnen Bauteile des Lagerträgers optimal an die auszuführende Funktion anzupassen.
In vorteilhafter Weise wird der Kontaktbereich zwischen dem den Lagerträger im Beaufschlagungsbereich beaufschlagenden Hebelaktor der Aktoreinheit und dem Beaufschlagungsbereich am Lagerträger von einer formschlüssigen Verbindung gebildet. Diese dient neben einer Verringerung der im Beaufschlagungsbereich wirkenden Pressung einer vorzugsweise spielfreien Kopplung der Bewegung des Hebelaktors mit dem Beaufschlagungsbereich am Lagerträger. Aufgrund der Vermeidung der linearen Relativbewegung zwischen Beaufschlagungsbereich und Hebelaktor kann der Verschleiß im Krafteinleitungsbereich am Lagerträger weitestgehend vermieden werden und die lokalen Belastungen der Bauteile gering gehalten werden. Bezüglich der konkreten Ausführung des den Kontaktbereich zwischen Hebelaktor und Lagerträger bildenden Flächenbereichs, bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten.
Zur gleichmäßigen Beaufschlagung und Vermeidung von Relativbewegungen in weiteren Richtungen ist der Kontaktbereich entweder durchgängig und/oder aus einer Mehrzahl von Teilflächen gebildet, die vorzugsweise jeweils bzgl. einer senkrechten zur Mittellinie der den Lagerträger führenden Führungshülse und damit einer Symmetrieachse des Lagerträgers symmetrisch angeordnet sind. Die Symmetrie erlaubt eine gleichmäßige Krafteinleitung in definierten Kraftrichtungen und damit sichere Betriebsweise.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung weisen die Flächenbereiche an einem der im Kontaktbereich zusammen wirkenden Bauteile zumindest einen, durch wenigstens einen Krümmungsradius beschriebenen konvexen oder konkaven Flächenbereich auf, der mit einem dazu komplementären, durch wenigsten einen Krümmungsradius beschreibbaren konkaven oder konvexen Flächenbereich am jeweils anderen Bauteil zusammenwirken. In besonders vorteilhafter Ausführung wird der Beaufschlagungsbereich am Lagerträger von einer oder mehreren zylindrischen Kalotten oder Kugelkalotten beschrieben und der beaufschlagende Bereich am Hebelaktor von einer dazu komplementär ausgeformten Fläche gebildet. Diese Möglichkeit bietet den Vorteil, den Formschluss durch Modifizierung an den einzelnen Bauteilen - Lagerträger und Hebelaktor - ohne Schwächung dieser im Kontaktbereich zu erzeugen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Lagerträger zur radialen Entkopplung des Beaufschlagungsbereichs vom Lagerbereich für das ein Ein-/Ausrücklager zumindest zweiteilig ausgebildet. Dabei umfasst der Lagerträger ein den Beaufschlagungsbereich bildendes Trägerteil, das schwimmend an einem den Lagerbereich bildenden Führungsteil gelagert ist. Das Führungsteil kann dabei in der Grundform hülsenförmig ausgeführt sein, insbesondere in Form einer Zylinderhülse, die die Führungshülsebetätigungsvorrichtung teilweise umschließt. Die Führungshülse muss dabei nicht vollständig als Zylinderhülse ausgebildet sein, es ergibt sich auch die Möglichkeit, das Führungsteil im Wesentlichen als Ring auszubilden, von dem sich Stege in Richtung des Ein-/Ausrücklagers erstrecken. Vorteilhaft können diese Stege als Teilflächen einer Zylinderform ausgebildet sein.
Bei Betätigung des Hebelaktors führt der Bereich des Hebelaktors, der im Kontakt mit dem Betätigungsbereich des Lagerträgers steht, wie oben bereits ausgeführt, eine Schwenkbewegung aus. Diese Schwenkbewegung weist notwendigerweise einen Bewegungsanteil auf, der axial gerichtet ist und zur Bewältigung des Ein-/Ausrückwegs der Kupplung notwendig ist und einen radialen Bewegungsanteil auf, wodurch bei konventionellen, nicht entkoppelten Lagerträgern eine radiale Relativverschiebung des Kontaktbereichs des Hebelaktors zur Lagerträgerfläche notwendig ist. Hierfür wird üblicherweise ein gerundet ausgeführter Kontaktbereich des Hebelaktors auf einem ebenen Kontaktbereich des Lagerträgers geführt, wodurch sich ein Linienkontakt mit hoher Flächenpressung ergibt. Durch die radiale Entkopplung des Beaufschlagungsbereichs des Lagerträgers ergibt sich nun die Möglichkeit, den Beaufschlagungsbereich auch im radialen Bewegungsanteil mitzuführen und so eine erheblich größere Kontaktfläche zwischen Hebelaktor und Lagerträger zu ermöglichen. Die radiale Bewegung zwischen Hebelaktor und Ausrücklager, die bei Betätigungsvorrichtungen aus dem Stand der Technik durch die Verschiebung zwischen Hebelaktor und Betätigungsbereich des Lagerträgers gelöst wurde, wird beim Lagerträger nach der vorliegenden Erfindung in den Bereich der schwingenden Lagerung zwischen Trägerteil und Führungsteil verlagert.
Weitere Vorteile, Eigenschaften , Merkmale und Merkmalskombinationen werden erläutert anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Figuren:

1 zeigt einen Schnitt durch eine Betätigungsvorrichtung mit einem inneren Lagerträger, der zweiteilig ausgeführt ist, und einem äußeren Lagerträger, der ebenfalls zweiteilig ausgeführt ist;
2 zeigt die Betätigungsvorrichtung aus 1, angeordnet auf einer Führungshülse, ebenfalls im Schnitt;
3 zeigt eine Draufsicht auf den inneren Lagerträger aus 1 mit Ausrücklager und einem Hebelaktor zur Betätigung der Betätigungsvorrichtung.

1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die zwei konzentrisch um eine Achse (nicht dargestellt) angeordnete Ausrücklager 2 und 3 aufweist. Die Ausrücklager bestehen dabei jeweils aus einem Innenring 2a, 3a und einem Außenring 2b, 3b, an denen sich Wälzkörper (nicht dargestellt) befinden, sodass mit dem Abwälzen der Wälzkörper auf den Innen - bzw. Außenringen eine Rotation der Innen- bzw. Außenringe gegeneinander möglich ist. Die Ausrücklager 2 bzw. 3 sind auf Lagerträgern gelagert. Der Lagerträger für das Ausrücklager 2 setzt sich dabei aus dem Trägerring 11, dem Führungsteil 4 und dem Trägerteil 5 zusammen. Dementsprechend besteht der Lagerträger für Ausrücklager 3 aus dem Führungsteil 9 und dem Lagerteil 10.
Der Lagerträger für das Ausrücklager 2 ist hierbei in der vorliegenden Ausführungsform dreiteilig ausgeführt. Direkt zur Verbindung mit dem Ausrücklager 2, bzw. mit dem Außenring 2b des Ausrücklager 2, dient der Trägerring 11, der über die Vorsprünge 12 und komplementäre Ausnehmungen 13 am Außenring 2b des Ausrücklagers 2 verdrehsicher mit dem Außenring 2b des Ausrücklagers 2 verbunden ist. Der Trägerring 11 wiederum ist seinerseits mit dem Führungsteil 4 verbunden, das sich in axialer Richtung zum Trägerteil hin erstreckt. Das Führungsteil 4 besteht dabei aus einem Ring, der sich konzentrisch um die Führungshülse (siehe 2) erstreckt und aus Führungslaschen 4b, die sich von diesem in Richtung zum Ausrücklager hin erstrecken und deren Enden mit dem Trägerring 11 verbunden sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen die Führungslaschen 4b im Wesentlichen aus den Teilflächen eines Zylinders, wobei geringe Winkel Abweichungen von der Zylinderform möglich und durchaus beabsichtigt sind (siehe 2). Das Führungsteil ist hierbei im Bereich des Rings 4a radial unverschieblich auf der Führungshülse (siehe 2) geführt, während der Trägerring 11 mit einem gewissen Abstand zur Führungshülse geführt ist, sodass ein leichtes Verkippen des Führungsteils 4 mit dem Trägerring 11 und dem Ausrücklager 2 möglich ist. Schwimmend am Ring 4a des Führungsteils 4 ist das Lagerteil 5 gelagert. Zwischen dem Führungsteil 4 und dem Lagerteil 5 ist eine Gleitebene 8 ausgebildet, die Relativbewegungen zwischen Lagerteil 5 und Führungsteil 4 in radialer Richtung in begrenztem Umfang möglich macht. Die mögliche radiale Relativbewegung wird dabei durch den Anschlag 7 am Lagerteil 5 begrenzt. Das Lagerteil 5 beweist einen Kontaktbereich 6 für das Eingreifen eines Beaufschlagungsbereichs an einem Hebelaktor (nicht gezeichnet) der als zylindrische Kalotte ausgeführt ist.
2 zeigt Betätigungsvorrichtung aus 1 aufgesetzt auf eine Führungshülse 14. Zwischen der Führungshülse 14 und den Führungslaschen 4b sowie dem Trägerring 11 befindet sich ein Spalt 15, der sich vom Trägerring 11 bzw. den dem Ausrücklager 2 zugewandten Enden Führungslaschen 4b hin zum Ring 4a verjüngt, bis er am Ring 4a in einen Gleitlagersitz übergeht. Wie bereits bei der Beschreibung der 1 dargestellt, kann somit die Führungshülse leicht verkippen und ermöglicht so einen Radialspielausgleich. Alternativ ist es natürlich auch möglich, das Führungsteil spielfrei auszuführen und ein übliches Ausrücklager mit Radialspielausgleich zu verwenden.
3 zeigt den inneren Lagerträger mit dem Ausrücklager 2, dem Trägerring 11, dem Führungsteil 4 mit den Führungslaschen 4b und dem Ring 4a, dem Lagerteil 5und dem Hebelaktor 16. Wie zu erkennen ist, befinden sich zwischen den Führungslaschen 4b Öffnungen, in die Teile eines Führungsrings für einen äußeren Lagerträger eingreifen können (siehe 1 und 2). Der vordere Bereich des Hebelaktors 16 weist einen Eingriffsbereich 17 auf, der komplementär zum Kontaktbereich 6 im Trägerteil 5 ausgebildet ist. Bei Betätigung des Hebelaktors kann nun der Trägerteil 5 zusätzlich zu seiner Auslenkung in axialer Richtung eine gleitende Bewegung in radialer Richtung durchführen, sodass ein Einrückvorgang ohne Zwängungen des Führungsteils bzw. Trägerteils in radialer Richtung an der Führungshülse möglich ist und trotzdem ein flächiger Kontakt zwischen Hebelaktor 16 und Trägerteil 5 aufrecht erhalten werden kann. Hierdurch ergibt sich ein erheblich reduzierter Verschleiß, da die Kontaktflächen zwischen Hebelaktor 16 und Trägerteil 5 bzw. Trägerteil 5 und Führungsteil 4 um ein Vielfaches größer als im Stand der Technik sind. Zusätzlich ist es möglich, die Materialpaarungen zur Erzielung eines möglichst geringen Reibwiderstandes und damit möglichst geringen Verschleißes abzustimmen. So kann der Führungsteil 4 aus einem Kunststoff und der Trägerteil 5 aus Stahl hergestellt sein, sodass aufgrund des geringen Reibkoeffizienten zwischen Stahl und Kunststoff eine verschleißarme Gleitbewegung zwischen Führungsteil 4 und Trägerteil 5 möglich wird. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines Gleitmittelzusatzes im Kunststoff des Führungsteils 4 noch verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungsvorrichtung
2: Ausrücklager
2a: Innenring
2b: Außenring
3: Ausrücklager
3a: Innenring
3b: Außenring
4: Führungsteil
4a: Ring
4b: Führungslaschen
5: Trägerteil
6: Kontaktbereich
7: Anschlag
8: Gleitebene
9: Führungsteil
10: Lagerteil
11: Trägerring
12: Vorsprünge
13: Ausnehmungen
14: Führungshülse
15: Spalt
16: Hebelaktor
17: Eingriffsbereich

Claims

Betätigungsvorrichtung (1) zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen, umfassend zumindest einen von einer Aktoreinheit (16) auf einer Führungshülse (14) axial verlagerbaren, ein Hebelsystem einer Kupplungseinrichtung beaufschlagenden Lagerträger (4, 5, 11) mit einem Beaufschlagungsbereich (6) für die Aktoreinheit (16) und einem Lagerbereich (4, 11) für ein auf das Hebelsystem der Kupplungseinrichtung wirkendes Ein-/Ausrücklager (2) und ein weiterer von einer weiteren Aktoreinheit axial verlagerbarer Lagerträger (9, 10) konzentrisch um zumindest einen Teil des ersten Lagerträgers (4, 5, 11) angeordnet ist, wobei der Lagerbereich (4, 11) und der Beaufschlagungsbereich (5) in radialer Richtung voneinander entkoppelt sind und der Kontaktbereich (6) zwischen dem Beaufschlagungsbereich (6) am Lagerträger und einem diesen beaufschlagenden Bereich (17) an einem Hebelaktor (16) der Aktoreinheit derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser in allen Funktionszuständen als flächiger Kontaktbereich ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (4, 11) zumindest teilweise einen veränderlichen Innendurchmesser aufweist, wobei der Innendurchmesser von einem Verbindungsbereich mit dem Ein-Ausrücklager (2) zum Beaufschlagungsbereich (6) abnimmt.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beaufschlagungsbereich (6) am Lagerträger und der beaufschlagende Bereich (17) am Hebelaktor (16) der Aktoreinheit als komplementäre zylindrische Kalotten ausgebildet sind.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (4, 11) des Lagerträgers mit dem Ein-/Ausrücklager (2) in radialer Richtung unverschieblich verbunden ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (4, 5, 11) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein den Beaufschlagungsbereich (6) bildendes Trägerteil (5) und ein den Lagerbereich bildendes Führungsteil (4) schwimmend aneinander gelagert sind.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (4) und der Betätigungsbereich (5) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (4) aus einem Kunststoff und der Betätigungsbereich (5) aus Stahl hergestellt sind.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (4) mit reibungsreduzierenden Zusätzen compoundiert ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere, konzentrisch um den ersten Lagerträger (4, 5, 11) angeordnete Lagerträger(9, 10) ebenfalls einen Lagerbereich (10) und einen vom Lagerbereich (10) radial entkoppelten Betätigungsbereich (9) aufweist.