DE19624527A1 - Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung für ein Drehmomentübertragungssystem, wie insbesondere Reibungskupplung, mit einem zumindest axial bewegbaren Betätigungselement.

Solche Betätigungsvorrichtungen, welche mit Verstellelemen­ ten aus formerinnerungsfähigem Material, welches auch Shape Memory Metal Alloy oder Memory-Metall genannt wird, ausge­ staltet sind, sind beispielsweise durch die DE-PS 40 09 626 bekannt geworden. Die aufgrund dieser Patentschrift bekannt gewordene Betätigungseinrichtung wird über ein Stellglied aus formerinnerungsfähigem Material in Fällen von erhöhter Temperatur betätigt, wobei nach Überschreiten einer vor­ gegebenen Ansprechtemperatur die Kupplung im Öffnungssinne selbsttätig ausgerückt wird um eine thermische Überlastungen der Kupplung zu vermeiden. Weiterhin ist die Verwendung von formerinnerungsfähigem Material bei Kupplungen durch die DE- PS 38 30 243 bekannt geworden, welche offenbart, daß mittels eines Kupplungsteiles aus formerinnerungsfähigem Material ein Formschluß mittels eines Sperrgliedes durchgeführt werden kann.

Bekannt sind weiterhin Betätigungsvorrichtungen für Drehmo­ mentübertragungssysteme mit einer elektromotorischen oder magnetischen oder hydraulischen Betätigung oder Ansteuerung, welche mittels einer zentralen Steuereinheit gesteuert oder geregelt werden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungs­ einrichtung zu schaffen, welche zumindest im wesentlichen jederzeit eine gezielte Ansteuerung im Öffnungs- sowie im Schließsinne erlaubt und durch geringe Ansprechzeiten eine möglichst zügige Betätigung gewährleistet. Weiterhin lag die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, welches aufgrund von reduzierten Massen eine geringere Trägheit in bezug auf die axiale Bewegung bzw. Geschwindigkeit zum Ein- und Aus­ rücken aufweisen und ebenfalls ein geringes Massenträgheits­ moment besitzen.

Darüberhinaus war es die Aufgabe, einen Aktor zu schaffen, welcher Vorteile bezüglich Preis, Volumen und Platzbedarf bzw. Integrierbarkeit des Systemes in Vergleich zu bestehen­ den Systemen bietet. Die Aufgabe der Erfindung war weiter­ hin, eine Betätigungsvorrichtung zu schaffen, welche einen einfachen Aufbau aufweist, einen geringen Teilumfang aufweist sowie wenig Bauraum aufwendet und günstig her­ stellbar ist. Weiterhin sollte die Betätigungsvorrichtung mit der Kupplung integrierbar oder mit der Kupplung als vormontierte Einheit verbindbar sein.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, einen Aktor für eine Kupplungsbetätigung zu schaffen, bei welchem ein Sensor zur Anzeige oder Detektion des übertragbaren Drehmomentes oder des Kupplungseinrückweges oder des Ausrückzustandes auf einfache Weise integriert ist.

Die Aufgabe wird von einer erfindungsgemäßen Betätigungs­ vorrichtung gelöst, welche das von einem Drehmomentüber­ tragungssystem übertragbare Drehmoment ansteuert bzw. die Kupplung ein- oder ausrückt, eine zentrale elektronische Computer- oder Steuereinheit aufweist und die axiale Ver­ lagerung eines Betätigungselementes, wie beispielsweise Ausrücklager oder Tellerfederzungen einer Reibungskupplung, mittels zumindest eines Verstellelementes aus formerinne­ rungsfähigem Material, wie Memory-Metall, durchführt und ein Ein- und/oder Ausrücken beispielsweise der Reibungskupplung mittels der zentralen Steuereinheit durch Temperaturvaria­ tion der Bauteile oder Elemente aus formerinnerungsfähigen Materials gezielt ansteuert.

Verstellelemente aus Memory-Metall zeichnen sich dadurch aus, daß mit einer Temperaturerhöhung ein struktureller Phasenübergang stattfindet, welcher eine gezielte Form bzw. Längenänderung induziert. Erhöht man nun die Temperatur von einer Temperatur unterhalb der Phasenübergangstemperatur auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur, tritt ein Phasenübergang von einer Martensitphase in eine Austenitphase ein. Die Phasenübergangstemperatur kann in Abhängigkeit der Legierung gezielt ausgewählt werden, so daß ein unbeabsichtigter Phasenübergang und somit eine ungewoll­ ten Ansteuerung des Drehmomentübertragungsystemes vermieden werden kann. Aufgrund dieser Randbedingung, daß die Phasen­ übergangstemperatur oberhalb der üblichen betriebsbedingten Temperaturen liegt, muß zur Betätigung des Drehmomentüber­ tragungssystemes das Verstellelement aus formerinnerungs­ fähigem Material gezielt geheizt und/oder gekühlt werden.

Nach dem erfinderischen Gedanken kann es vorteilhaft sein, wenn eine Reibungskupplung mit zumindest einer Druckplatte und einer Betätigungsvorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen der Kupplung vorgesehen ist, wobei die Betäti­ gungsvorrichtung zumindest ein Verstellelement aus formerin­ nerungsfähigem Material, wie Memory-Metall, enthält, das über Ansteuermittel ansteuerbar ist und das Ein- und/oder Ausrücken mittels des Verstellelementes aus formerinnerungs­ fähigem Material erfolgt.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn das Ein- und/oder Ausrücken der Kupplung mittels einer zentralen Steuer­ einheit, wie beispielsweise elektronischer Computereinheit, erfolgt.

Vorteilhaft kann es insbesondere sein, wenn zumindest zwei Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Material vorgesehen sind, von denen das eine zum Ein- und und das andere zum Ausrücken des Drehmomentübertragungssystems ver­ wendet wird, wobei je ein Verstellelement für eine Betäti­ gung in die eine bzw. andere Richtung Verwendung findet. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Aufgabe kann es vorteilhaft sein, wenn die axiale Verlagerung des Betätigungselementes mit zumindest einem ersten Verstellelement aus former­ innerungsfähigem Material zum Einrücken und mit zumindest einem zweiten Verstellelement aus formerinnerungsfähigem Material zum Ausrücken angesteuert oder betätigt wird. Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn das zumindest eine Verstellelement zum Ausrücken dem zumindest einem Verstell­ element zum Einrücken gegengeschaltet ist und eine Ver­ längerung des jeweils einen Verstellelementes eine Ver­ kürzung des jeweils anderen Verstellelementes bewirkt.

Entsprechend des erfinderischen Gedankens ist es besonders vorteilhaft, eine Betätigungsvorrichtung für ein Drehmoment­ übertragungssystem, insbesondere wie Reibungskupplung, dadurch auszugestalten, daß es zumindest ein erstes Ver­ stellelement aus formerinnerungsfähigem Material und zumindest ein zweites Verstellelement aus formerinnerungs­ fähigem Material beinhaltet oder aufweist und die zumindest zwei Verstellelemente gegeneinander geschaltet sind und bei einer Erwärmung des ersten Verstellelementes über eine Phasenumwandlungstemperatur eine Verkürzung des ersten Verstellelementes und gleichzeitig eine Verlängerung des zweiten Verstellelementes eintritt, wobei bei einer Erwär­ mung des zweiten Verstellelementes über eine Phasenüber­ gangstemperatur eine Verkürzung des zweiten Verstellelemen­ tes und gleichzeitig eine Verlängerung des ersten Verstell­ elementes eintritt. Die Verkürzung des jeweiligen Verstell­ elementes ist temperaturinduziert, wobei durch die Ver­ kürzung gleichzeitig auf des jeweils andere Verstellelement ein Zug ausgeübt wird, welcher zu einer Verlängerung führt. Dieser Prozeß kann weiterhin dadurch unterstützt werden, daß das jeweils andere Verstellelement nicht mehr geheizt wird und somit abkühlen kann.

Entsprechend des erfinderischen Gedankens kann es zweckmäßig sein, wenn eine axiale Verlagerung des Betätigungselementes zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystemes mittels einer gezielten Temperaturerhöhung zumindest eines Ver­ stellelementes aus formerinnerungsfähigem Material angesteu­ ert wird. Zweckmäßig kann es weiterhin sein, wenn eine axiale Verlagerung des Betätigungselementes in eine Rich­ tung, wie Ein- oder Ausrückrichtung mittels gezielter Temperaturerhöhung der ersten Verstellelemente und eine gezielte axiale Verlagerung des Betätigungselementes in eine andere Richtung mittels gezielter Temperaturerhöhung der zweiten Verstellelemente erfolgt. Nach dem erfinderischen Gedanken kann es besonders vorteilhaft sein, wenn eine Betätigungsvorrichtung zur Ansteuerung von Drebmomentüber­ tragungssystemen Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Material vorsehen, welche selbst als ohmsche, elektrische Widerstände verwendet werden, d. h. mittels Stromfluß joulsche Wärme erzeugt wird zur Heizung bzw. Erwärmung des Verstellelementes selbst. Dies kann durch gezielten Strom­ fluß durch das Verstellelement und eine somit induzierte Selbstheizung gezielt erfolgen, wodurch eine Längenänderung der Verstellelemente angesteuert wird, um das Betätigungs­ element axial zu verlagern bzw. zu beaufschlagen.

Vorzugsweise kann eine Temperaturerhöhung der Verstell­ elemente aus formerinnerungsfähigem Material auch mittels induktiver oder optischer Heizung erfolgen. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Verstellelemente aus formerin­ nerungsfähigem Material eine elektrische und/oder thermische Isolation aufweisen. In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die Verstellelemente auf formerinnerungsfähigem Material eine im wesentlichen sehr gute thermische Ankopp­ lung an die Umgebung aufweisen. Dies kann derart ausgestal­ tet sein, daß die elektrische Isolation gleichzeitig eine gute Ankopplung an die Umgebung darstellt.

Bei einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung kann es weiterhin zweckmäßig sein, wenn bei einer Kontraktion des ersten Verstellelementes aus formerinnerungsfähigem Material das Drehmomentübertragungssystem ausgerückt wird und bei einer Kontraktion des zweiten Verstellelementes aus form­ erinnerungsfähigem Material das Drehmomentübertragungssystem eingerückt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Gedanken kann es vorteilhaft sein, wenn das Drehmomentübertragungssystem, wie Reibungs­ kupplung, die Betätigungsvorrichtung trägt und mit dieser drehfest verbunden ist und die Stromzuführungen über Schleifringkontakte ausgestaltet sind. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Betätigungsvorrichtung getriebe­ seitig befestigt ist und zwischen dem Antriebsbereich des Betätigungselementes und dem Betätigungsbereich der Rei­ bungskupplung, wie Tellerfederzungen des Drehmomentüber­ tragungssystemes, ein Ausrücklager angeordnet ist.

Ebenso kann es insbesondere zweckmäßig sein, wenn zumindest eines der Verstellelemente derart ausgestaltet ist, daß es aus einer mechanischen Parallelschaltung von einzelnen Verstellelementbauteilen aus formerinnerungsfähigem Material besteht. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn zumindest eines der Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Material als mäanderförmig angeordnetes Teil, wie ins­ besondere Band, ausgestaltet ist. Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn die mechanisch parallel geschalteten Verstell­ elementbauteile elektrisch in Reihe oder auch elektrisch parallel geschaltet sind.

Entsprechend des erfinderischen Gedankens kann es besonders vorteilhaft sein, wenn bei Betätigungsvorrichtungen zur Ansteuerung von Drehmomentübertragungssystemen mit Ver­ stellelementen aus formerinnerungsfähigem Material mit Hilfe einer Strom- oder Spannungsmessung der elektrische Wider­ stand des Verstellelementes gemessen wird und anhand des Meßwertes des elektrischen Widerstandes der Einrückzustand der Kupplung oder das übertragbare Drehmoment des Drehmoment­ übertragungssystemes bestimmt wird. Insbesondere ist zweckmäßig, wenn das Verstellelement aus formerinnerungs­ fähigem Material gleichzeitig auch als Wegsensor Verwendung findet. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn ein Dehnungsmeßstreifen oder ein beispielsweise kontaktloser magnetischer Sensor Verwendung findet um die Ausdehnung des Verstellelementes zu detektieren. Entsprechend kann es vorteilhaft sein, wenn mittels resistiver, induktiver oder auf Längenausdehnung sensitiver Sensor oder Mittel den Einrückzustand des Drehmomentübertragungssystemes bestimmt.

Nach dem erfinderischen Gedanken ist es vorteilhaft, wenn eine Reibungskupplung eine Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist, wobei es insbesondere vorteilhaft ist, wenn die Reibungskupplung eine selbstein­ stellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung ist.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn ein Verfahren zum Steuern oder Regeln einer Reibungskupplung bzw. eines Einrückzustandes einer Reibungskupplung Verwendung findet, wobei die Reibungskupplung mit einer Betätigungsvorrichtung mit Verstellelementen aus formerinnerungsfähigem Material versehen ist, wobei die Verstellelemente bei einem Ein- oder Ausrücksignal der Steuereinheit derart angesteuert werden, daß zumindest ein Verstellelement mittels Heizen kontrahiert wird und/oder ein anderes Verstellelement mittels ausgesetz­ tem Heizen verlängert wird.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles erläu­ tert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung,

Fig. 2a und 2b Prinzipskizzen einer Anordnung eines Mem­ ory-Metallelements.

Eine Kupplung 1, wie Reibungskupplung, mit einer Tellerfeder 2 und einem Kupplungsdeckel 3 ist an einem Schwungrad 4 befestigt. Das Schwungrad ist mit einer Abtriebswelle eines nicht näher dargestellten Antriebsmotors wirkverbunden. Zwischen dem Schwungrad 4 und der Druckplatte 5 der Kupplung ist eine Kupplungsscheibe angeordnet, welche mit einer Getriebeeingangswelle wirkverbunden ist, jedoch in der Figur nicht dargestellt ist.

Die Übertragung eines motorseitig anstehenden Drehmomentes von dem Schwungrad über die Kupplungsscheibe an eine ausgangsseitig angeordnete Getriebeeingangswelle und ein nachgeschaltetes Getriebe wird über eine Beaufschlagung der Druckplatte gesteuert. Diese Beaufschlagung kann mittels einer Tellerfeder 2 und einer Betätigungsvorrichtung 6 gesteuert werden. Die Betätigungsvorrichtung 6 besteht aus einem koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordneten Trägerteiles 7, welches mit dem Kupplungsdeckel 3 drehfest verbunden ist. Das Trägerteil 7 weist in radialer Richtung ausgedehnte Bereiche 7a auf, welche mit Befestigungsmitteln 8, wie Schrauben oder Nieten, mit dem Kupplungsdeckel 3 ver­ bunden sind.

Das Trägerteil 7 weist einen hülsenförmigen Aufbau 7b in axialer Richtung auf, wobei eine Getriebeeingangswelle und ein weiteres hülsenförmiges Bauteil 9 koaxial zur Getrie­ beeingangswelle radial innerhalb des Trägerteils angeordnet sind bzw. sein können. Das hülsenförmige Bauteil 9 weist an einem axialen Ende ein im wesentlichen kreisringförmiges Bauteil 10 auf, welches mittels Verbindungselementen 11, wie beispielsweise Schrauben oder Nieten, mit dem Bauteil 9 drehfest verbunden ist. Das kreisringförmige Bauteil 10 weist in seinem radial äußeren Bereich axiale Fortsätze 10a auf, welche zur Betätigung der Tellerfeder 2 dienen und bei einem Ein- oder Ausrückvorgang die Tellerfeder in Angriffs­ bereiche axial beaufschlagen. Das kreisringförmige Bauteil 10 mit seinen in axiale Richtung weisenden Fortsätzen 10a greift in eine zentrale Öffnung des Kupplungsdeckels 3 ein bzw. durch.

Das konzentrisch zur Getriebeeingangswelle angeordnete röhrenförmige Bauteil 9 trägt ein kreisringförmiges Bauteil 12, welches beispielsweise über ein Gewinde drehfest mit dem Bauteil 9 verbunden ist. Das kreisringförmige Bauteil 12 weist Einsätze 14 aus Kunststoff auf, welche zur elek­ trischen Isolation von Verbindungsmitteln verwendet werden. Diese Verbindungsmittel 13 können beispielsweise als Schrauben ausgestaltet sein. Das Bauteil 7 weist ebenfalls Einsätze zur elektrischen Isolation 14a auf, welche gleich­ falls zur elektrischen Isolation von Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Schrauben 15, dienen. Die Einsätze zur elek­ trischen Isolation sowie die damit elektrisch isoliert angeordneten Befestigungsmittel, wie Schrauben 13, 15, sind in Umfangsrichtung der Bauteile 7 bzw. 9 angeordnet, wobei eine gleichverteilte Anordnung in Umfangsrichtung betrachtet bevorzugt realisiert werden kann, wobei eine Gleichver­ teilung in Umfangsrichtung betrachtet mittels 8 sternförmig angeordneter Befestigungsmitteln vorzusehen ist.

Zwischen den Befestigungsmitteln 13, 15, und mit diesen fest verbunden, ist ein Band oder Grad oder Stab 16 aus former­ innerungsfähigem Material, wie Shape Memory Alloy oder Memory-Metall, angeordnet. Das formerinnerungsfähige Metall des Bauteiles 16 kann aus einer Ni-Ti- oder Ni-Ti-Cu- oder Cu-Zn-Al- oder Ni-Ti-Pd- oder Ni-Ti-Au-Legierung bestehen oder auch aus einer Legierung auf Eisenbasis. Die Materialien mit formerinnerungsfähigem Verhalten weisen beispielsweise einen temperaturabhängigen, reversiblen Übergang zwischen zwei Phasen auf, wie beispielsweise zwischen einer Austenit- und Martensitphase, wobei die jeweilige Zusammensetzung der Legierung die physikalischen Eigenschaften des Materials, wie Übergangstemperatur und Hysterese und Lebensdauer, bestimmen. Weiterhin ist auch die Längenänderung beim Phasenübergang eine von der Legierung abhängige Größe.

Das konzentrisch zur Getriebeeingangswelle angeordnete Bauteil 9 ist relativ zu dem Bauteil 7 axial bewegbar. Speist man über beispielsweise Schleifringkontakte einen elektrischen Strom in das Element 16 aus formerinnerungs­ fähigem Material ein, so wird joulsche Wärme aufgrund des elektrischen Widerstandes des Materiales innerhalb der Verstellelemente erzeugt, was zu einer Erwärmung des Bautei­ les 16 führt. Durch diese gezielte Erwärmung kann eine Temperaturerhöhung von einer Temperatur unterhalb einer Phasenübergangstemperatur auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur erfolgen. Bei den formerinnerungs­ fähigen Materialien kann beispielsweise aufgrund eines Phasenübergangs von der martensitischen in die austenitische Phase eine Längenänderung, insbesondere Verkürzung, von bis zu 10% erfolgen.

Durch die Verkürzung des Bauteiles 16 in axialer Richtung betrachtet und aufgrund der Befestigung des Bauteils 16 mittels der Befestigungsmittel 13 und 15, erfolgt eine axiale Verschiebung des Bauteiles 9 in axialer Richtung auf das Schwungrad hin. Dadurch wird die Kupplung 1 in Ausrück­ richtung angesteuert.

Bei einer mäanderförmigen Ausgestaltung des Elementes aus formerinnerungsfähigem Material 16 erreicht man das mechani­ sche parallelschalten der Memory-Elemente, was zu einem Aufsummieren der Kräfte der Teilabschnitte führt. In einem Ausführungsbeispiel mit 16 parallel angeordneten Drähten aus formerinnerungsfähigem Material kann bei einer Zugbelastung von 100 N pro mm² eine resultierende Kraft von beispielsweise 960 Newton erzeugt werden. Bei einer axialen Länge des Bauteiles 16 von beispielsweise 100 mm und einer Längen­ änderung von beispielsweise 3%, führt der Phasenübergang durch Temperaturerhöhung zu einer Längenreduzierung von beispielsweise 3 mm. In Abhängigkeit der Übersetzung bzw. der Hebelverhältnisse der Tellerfederzungen kann mit einer solchen Verstellung von 3 mm eine Kupplung betätigt werden. Bei Systemen mit größerem benötigten Betätigungsweg kann eine Vorrichtung mittels Hebelwirkungen eine Vergrößerung des Weges erzeugen.

Wird das Bauteil 16 von einer Temperatur oberhalb des Phasenübergangs auf eine Temperatur unterhalb des Phasen­ überganges abgekühlt, so erfolgt wiederum eine Verlängerung des Bauteiles 16. Um die Abkühlungsrate der Memory-Elemente zu verkleinern, können die Elemente thermisch isoliert sein, wobei beispielsweise ein Mantel aus Isolationsmaterial aufgebracht oder befestigt sein kann. Bei einer gewünschten schnellen Abkühlung bei ausgeschalteter Heizung ist eine gute thermische Anbindung an die Umgebung förderlich. Weiterhin kann eine Ventilationswirkung vorhanden sein, welche eine schnellere Abkühlung fördert. Ebenso kann eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen sein.

Bei Erhitzen des Drahtes 16, wird die Tellerfeder 2 an den Tellerfederzungen in axialer Richtung beaufschlagt, und die Kupplung wird ausgerückt. Die Zeit, die dafür benötigt wird, hängt von der Leistungsfähigkeit der Stromquelle und des Steuersystemes, wie Steuerelektronik, ab. In Abhängigkeit von diesen Leistungsbedingungen der Steuerelektronik kann ein Ausrückvorgang im Zeitbereich von unter 250 Millisekun­ den durchgeführt werden.

Die Zeit zum Einrücken der Kupplung hängt aufgrund des Abkühlvorganges des Bauteiles 16 von dem thermischen Verhal­ ten des Materials 16 als auch von der Kühlung des former­ innerungsfähigen Materials ab. Aufgrund der Strömungs­ verhältnisse innerhalb der Kupplungsglocke und der sich dadurch ergebenden Strömungsverhältnisse am beispielsweise Draht aus formerinnerungsfähigem Material können Zeitkon­ stanten von unterhalb einer Sekunde zum Einrücken der Kupplung realisiert werden.

Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung von zumindest zwei Systemen aus formerinnerungsfähigem Material zum Ein- bzw. Ausrücken einer Reibungskupplung, wobei die Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Material im Kühlluftstrom, wie beispielsweise in einer Kupplungsglocke, derart vorteilhaft angeordnet sein können, daß zum einen das Verstellelement zum Ausrücken gekühlt und das Verstellelement zum Einrücken erwärmt wird oder zum anderen das Verstellelement zum Einrücken gekühlt wird. Weiterhin können auch beide Ver­ stellelemente gekühlt oder erwärmt werden.

Dies hat den Vorteil, daß zumindest ein Vorgang, wie Ein- oder Ausrücken, durch den Kühlluftstrom unterstützt wird, so daß zum einen eine geringere Energie zur Ansteuerung oder eine schnellere Reaktion bei Beendigung des Heizvorganges erfolgt.

Um die Zeitkonstante des Einrückverfahrens zu reduzieren, ohne die Abkühlung zu beschleunigen, kann ein weiterer Mechanismus mit einem Bauteil aus formerinnerungsfähigem Material verwendet werden, welcher das Einrücken steuert.

Eine zweite Einrichtung von Verstellelementen 20 aus formerinnerungsfähigem Material ist über Isolationsmittel sowie Befestigungsmittel 21 mit dem hülsenförmigen Element 7 verbunden. Das getriebeseitige Ende des Elementes 20 ist somit mit dem Element 7 verbunden. Das schwungradseitige Ende des Verstellelementes ist mit dem Betätigungselement 10 verbunden, wobei die Elemente aus Memory-Metall elektrisch isoliert angeordnet sind.

Bei einer Erwärmung der Elemente 20 über die Phasenumwand­ lungstemperatur verkürzt sich das Material bzw. das Element und die Kupplung wird eingerückt. Gleichzeitig wird durch die Längenreduzierung des Elementes 20 das Element 16 verlängert. Dieser Prozeß ist aber auch umkehrbar, d. h. bei Verkürzung der Elemente 16 werden die Elemente 20 ver­ längert.

Die Fig. 2a zeigt eine Prinzipskizze einer Anordnung des Memory-Metallelementes 16, als Verstellelement, welche mäanderförmig um die Rotationsachse der Getriebeeingangs­ welle angeordnet ist. Zwischen dem Element 12 und dem Element 7a findet eine axiale Verschiebung statt, wenn das Verstellelement 16 aus formerinnerungsfähigem Material erwärmt wird und ein Phasenübergang von einer Phase mit größerer Längenausdehnung in eine mit geringerer Längen­ ausdehnung stattfindet. Die Haltemittel 13 bzw. 15 fixieren zum einen das Verstellelement 16 und zum anderen findet ein elektrischer Kontakt statt, so daß die Stromeinspeisung an definierten Positionen stattfinden kann, wobei diese über Schleifringkontakte ausgeführt sein können und die Ver­ stellelemente 16 elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Die Fig. 2b zeigt eine gegenüber der Fig. 2a andere Ausgestaltung der Anordnung des Verstellelementes 16 aus formerinnerungsfähigem Material, wobei auch in diesem Ausführungsbeispiel das Verstellelement 16 mechanisch parallel und elektrisch in Reihe geschaltet ist.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung wei­ tergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeich­ nungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb­ ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung auf­ weisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbei­ spiel(e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifi­ kationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Ver­ bindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Aus­ führungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Ver­ fahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrens­ schritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (25)

1. Reibungskupplung mit zumindest einer Druckplatte und einer Betätigungsvorrichtung zum Öffnen und/oder Schlie­ ßen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung zumindest ein Verstellelement aus formerinnerungsfähigem Material, wie Memory-Metall, enthält, das über Ansteuermittel ansteuerbar ist und das Ein- und/oder Ausrücken mittels des Verstellelementes aus formerinnerungsfähigem Material erfolgt.

2. Betätigungsvorrichtung für ein Drehmomentübertragungs­ system, wie insbesondere Reibungskupplung, mit einem zumindest axial bewegbaren Betätigungselement, welches das übertragbare Drehmoment des Drehmomentübertragungs­ systems ansteuert und die Kupplung ein- oder ausrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verlagerung des Betätigungselementes zur Ansteuerung mittels zumindest eines Verstellelementes aus formerinnerungsfähigem Material, wie Memory-Metall, angesteuert wird und ein Ein- oder Ausrücken beispielsweise der Reibungskupplung mittels der zentralen Steuereinheit durch Temperaturva­ riation des formerinnerungsfähigen Materials gezielt angesteuert wird.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- und/oder Ausrücken der Kupplung mittels einer zentralen Steuereinheit, wie beispielsweise elektronischer Computereinheit, erfolgt.

4. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Mate­ rial vorgesehen sind, von denen zumindest das eine zum Ein- und das andere zum Ausrücken der Reibungskupplung verwendet werden.

5. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verlagerung des Betätigungselementes mit zumindest einem ersten Ver­ stellelement aus formerinnerungsfähigem Material zum Einrücken und mit zumindest einem zweiten Verstell­ element aus formerinnerungsfähigem Material zum Aus­ rücken ausgesteuert oder betätigt wird.

6. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu­ mindest eine Verstellelement zum Ausrücken dem zumindest einen Verstellelement zum Einrücken gegeneinander geschaltet ist und eine Verlängerung des jeweils einen Verstellelementes eine Verkürzung des jeweils anderen Verstellelementes bewirkt.

7. Betätigungsvorrichtung für ein Drehmomentübertragungs­ system, wie insbesondere Reibungskupplung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem ersten Verstellelement aus formerinnerungsfähigem Material und zumindest einem zweiten Verstellelement aus formerinnerungsfähigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei Verstellelemente gegeneinander geschaltet sind und bei einer Erwärmung des ersten Ver­ stellelementes ein Verkürzung des ersten Verstellelemen­ tes und gleichzeitig eine Verlängerung des zweiten Ver­ stellelementes stattfindet, wobei bei einer Erwärmung des zweiten Verstellelementes ein Verkürzung des zweiten Verstellelementes und gleichzeitig eine Verlängerung des ersten Verstellelementes stattfindet.

8. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Verlagerung des Betätigungselementes mittels einer gezielten Temperatur­ erhöhung zumindest eines Verstellelementes aus formerin­ nerungsfähigem Material angesteuert wird.

9. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Verlagerung des Betätigungselementes in eine Richtung mittels gezielter Temperaturerhöhung der ersten Verstellelemente und eine gezielte axiale Verlagerung des Betätigungselementes in eine andere Richtung mittels gezielter Temperaturerhö­ hung der zweiten Verstellelemente erfolgt.

10. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Material selbst als ohmsche, elektrische Widerstände verwendet werden und mittels eines gezielten Strom­ flusses durch das Verstellelement eine Selbstheizung er­ folgt, wodurch eine Längenänderung der Verstellelemente angesteuert wird um das Betätigungselement axial zu ver­ lagern.

11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturerhöhung der Ver­ stellelemente mittels induktiver oder optischer Heizung erfolgt.

12. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Material eine elektrische und/oder thermische Isolation auf­ weisen.

13. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellelemente aus formerinnerungsfähigem Material eine im wesentlichen sehr gute thermische Ankopplung an die Umgebung aufweisen.

14. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kontraktion des ersten Verstellelementes aus formerinnerungsfähigem Material das Drehmomentüber­ tragungssystem ausgerückt wird, und bei einer Kontrak­ tion des zweiten Verstellelementes aus formerinnerungs­ fähigem Material das Drehmomentübertragungssystem eingerückt wird.

15. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem dem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungssystem, wie Reibungskupplung, die Betätigungsvorrichtung trägt und die Stromzuführun­ gen über Schleifringkontakte ausgestaltet sind.

16. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der An­ sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung getriebeseitig befestigt ist und zwischen dem Angriffsbereich des Betätigungselementes und dem Betätigungsbereich, wie Tellerfederzungen des Drehmomentübertragungssystems, ein Ausrücklager angeord­ net ist.

17. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Verstellelemente aus formerinne­ rungsfähigem Material als mäanderförmig angeordnetes Teil, wie insbesondere Band, ausgestaltet ist.

18. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Verstellelemente derart ausgestaltet ist, daß es aus einer mechanischen Parallelschaltung von einzelnen Verstellelementbauteilen aus formerinnerungsfähigem Material besteht.

19. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mechanisch parallel geschalteten Verstellelementbauteile elektrisch in Reihe oder elek­ trisch parallel geschaltet sind.

20. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Strom- und/oder Spannungsmessung der elektrische Widerstand des Verstellelementes aus former­ innerungsfähigem Material gemessen wird und anhand des Meßwertes des elektrischen Widerstandes der Einrückzu­ stand der Kupplung oder das übertragbare Drehmoment des Drehmomentübertragungssystemes bestimmt wird.

21. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement aus formerinnerungsfähigem Material als Wegsensor Verwendung findet.

22. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstell­ element Teil einer Sensoreinrichtung ist, welche mittels resistiver, induktiver oder auf Längenausdehnungen sensitiver Mittel den Einrückzustand des Drehmoment­ übertragungssystems bestimmt.

23. Reibungskupplung mit einer Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 21.

24. Reibungskupplung mit einer Betätigungsvorrichtung insbesondere nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung eine selbsteinstellende oder einen Verschleiß ausglei­ chende Kupplung ist.

25. Verfahren zum Steuern oder Regeln einer Reibungskupp­ lung, deren Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellelemente bei einem Ein- oder Ausrücksignal der Steuereinheit derart angesteuert werden, daß zumindest ein Verstellelement mittels Heizen kontrahiert wird und/oder zumindest ein anderes Verstellelement mittels ausgesetztem Heizen verlängert wird.