DE3024196A1

DE3024196A1 - Vorrichtung zur hebelverstaerkenden kraftuebertragung

Info

Publication number: DE3024196A1
Application number: DE19803024196
Authority: DE
Inventors: Gottfried Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Hagemann; Lothar Ing.(grad.) Kaspar
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1982-01-14
Also published as: JPS5712837U

Description

Vorrichtung zur hebelverstärkenden
Kraftübertragung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur hebelverstärkenden ftbertragung einer axialen Betätigungskraft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Rei automatischen Getrieben von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, die Betätigung von Xupplungen, insbesondere der sogenannten Vorwärtskupplung E 1 unter Verwendung einer Hebelübersetzung von einem relativ eng bauenden hydraulischen Betätigungskolben durchführen zu lassen. Als Hebelelement wird dabei im allgemeinen eine Tellerfeder der Bauart Belleville verwendet, an deren radial innerem Rand der hydraulische Betätigungskolben angreift und die an ihrem radial äußeren Rand in dem Eupplungsgebäuse festgehalten ist, so daß bei einer axialen Beaufschlagung des radial inneren Randes der in einem mittleren Bereich der Tellerfeder angreifende Druckring des Lamellenpaketes eine nach dem Hebelgesetz verstärkte Betätigungskraft erfährt. Da diese Tellerfeder ein ausgeprägtes Eigenfederungsverhalten besitzt, erübrigt sich der Einbau besonderer Rückstellfedern, die den hydraulischen Betätigungskolben bei Druckentlastung in seine Ausgangsstellung zurückstellen.
Der Nachteil dieser bekannten Tellerfedern liegt in ihrer sehr hohen Werkstoffbeanspruchung, da die aus einer geschlossenen Ringscheibe mit gegebenenfalls radial nach innen ragenden Federzungen bestehende Feder bei dem während der Kupplungsbetätigung sich ergebenden Durchstülpvorgang erhebliche Tangentialspannungen erfährt, die einer erwünschten Lebensdauersteigerung eine Grenze setzen. Eine solche Lebensdauersteigerung bzw. eine Erhöhung der während der Lebensdauer auszuführenden Kupplungsvorgänge ist dabei vor allen Dingen dann erforderlich, wenn, wie dies bereits vorgeschlagen wurde, die Vorwärtskupplung zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen dem Antriebsmotor und den angetriebenen Rädern bei jeder Gaswegnahme während der Fahrt und gegebenenfalls auch im Stand ausgerückt werden soll. Diese Freilauf-Retriebsweise führt zu einer wesentlichen Erhöhung der Kupplungsvorgänge während einer vorgegebenen Betriebszeit, der die herkömmlichen Tellerfedern standzuhalten nicht mehr in der Lage sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Vorrichtung zur hebelverstärkenden Ubertragung axialer Betätigungskräfte der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, deren Materialbeanspruchung wesentlich herabgesetzt ist, so daß eine höhere Lebensdauer bzw. eine höhere Zahl von Arbeitsspielen während einer vorgegebenen Betriebszeit erreicht werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemaß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Durch die in radialer Richtung steife, in Umfangsrichtung dagegen elastisch nachgiebige Ausbildung des ringscheibenförmigen Hebelelementes gemäß der Erfindung wird eine sichere Übertragung und Verstärkung axialer Betätigungskräfte von einem kleineren auf ein größeres Durchmesserniveau erreicht, wie dies beispielsweise bei der Betätigung der Lamellenkupplung eines automatischen Getriebes von Kraftfahrzeugen erforderlich ist. Durch die elastische Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung wird dabei das Entstehen tangentialer Spannungen, die zu einer Materialüberbeanspruchung bei den bisher bekannten Tellerfedern führten, weitgehend ausgeschlossen, so daß eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer ermöglicht wird.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen. Dabei wird durch eine zweckmäßige Gestaltung, beispielsweise durch Verbindung der jeweils benachbarten Stäbe durch über den ihren Enden abwechselnd radial außen und innen vorgesehene Bögen zu einer mäanderförmig gebogenen Drahtringscheibe, die mit Vorteil ein- oder mehrfach geteilt sein kann, auch den Anforderungen an die Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen ringscheibenförmigen Hebelelement Rechnung getragen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch die Vorwärtskupplung K 1 eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes mit dem erfindungsgemäßen ringscheibenförmigen Hebelelement, Figur 2 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Hebelelementes, Figur 3 einen Längsschnitt durch das Hebelelement gemäß den Schnittlinien III-III nach Figur 2, Figur 4 einen Schnitt gemäß den Schnittlinien IV-IV nach Figur 2, Figur 5 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hebelelementes und Figur 6 eine weitere Ausführungsvariante des Hebelelementes.
In der Figur 1 der Zeichnung ist die hydraulisch beaufschlagbare Lamellenkupplung insgesamt mit 1 bezeichnet, die mittels eines Lamellenpaketes 2 eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen einem mit der hier nicht gezeigten, beispielsweise durch die Turbinenwelle des Drehmomentwandlers gebildeten Antriebswelle verbundenen Bauteil 3 und einem als Ringrad eines Planetensatzes ausgebildeten Bauteil 4 herstellt. Die zum Kupplungseinrücken erforderliche axiale Betätigungskraft wird durch einen in einem Ringzylinder 6 des Bauteils 3 verschiebbaren und hydraulisch beaufschlagbaren Betätigungskolben 5 erzeugt, dessen Betätigungskraft über das Hebelelement 8 übertragen wird, an dessen radial innerem Rand ein axialer Vorsprung 7 des Betätigungskolbens 5 angreift. In einem zwischen dem radial inneren und dem äußeren Rand liegenden Bereich greift das Hebelelement 8 an einer nockenförmigen Stirnfläche des Druckringes 9 des Lamellenpakets 2 an, wobei sich eine entsprechend den Abständen der Angriffspunkte von dem radial äußeren Rand ergebende Hebelverstärkung für die Axialkraft ergibt. Diese Hebelübersetzung bewirkt, daß die benötigten Arialkräfte für die Eupplungsbetätigung ohne Erhöhung des hydraulischen Druckniveaus von einem relativ klein bauenden hydraulischen Betätigungskolben erzeugt werden können. Der dem Betätigungskolben 5 zugeordnete Druckmittelbeaufschlagungsraum ist in der Zeichnung mit 17 bezeichnet und wird von einer hier nicht gezeigten Drucknittelquelle mit Druckmittel beaufschlagt.
Da das von der Erfindung vorgesehene ringscheibenförmige Hebelelement 8 im Gegensatz zu der bisher üblichen Tellerfeder kein so ausgeprägtes Eigenfederungsverhalten aufweist, das für die Rückstellung des hydraulischen Betätigungskolbens 5 nach Druckentlastung ausreichend wäre, muß eine besondere Federvorrichtung zur Rückstellung des Betätigungskolbens 5 vorgesehen sein. Diese Federvorrichtung besteht aus mehreren, über den Umfang gleichmäßig verteilten Druckfedern 10, die sich einerseits über einen Ring 16 an der Innenseite des Betätigungskolbens 5 und andererseits an einem mit dem Nabenteil 15 des Bauteils 3 verbundenen Federtellerring 12 abstützen. Dabei ist der radial innere Rand 13 dieses Federtellerringes 12 durch einen in dem Nabenteil 15 gehaltenen Sprengring 14 oder durch andere Befestigungsmittel gesichert.
Während mit ausgezogenen Linien die Ruhestellung des Betätigungskolbeins 5 und des Hebelelements 8 gezeichnet ist, ist mit unterbrochenen Linien die Stellung dieser beiden Bauteile im eingerückten Zustand der Kupplung angedeutet, wenn durch Druckmittelbeaufschlagung des Kolbenarbeitsraums 17 über eine Zuführungsleitung 18 der Kolben 5 in dem Ringzylinder 6 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 10 axial verschoben ist. Dabei stülpt sich das in seinem Ruhezustand konisch ausgebildete ringscheibenförmige Hebelelement 8 nach der anderen Seite hin durch und verstellt mit einer den Hebelarm entsprechenden Übersetzung den Druckring 9 axial nach rechts zum Einrücken des Lamellenpaketes 2.
In den Figuren 2 bis 4 ist nun ein erstes Ausfühuungsbeispiel für das erfindungsgemäße ringscheibenförmige Hebelelement dargestellt, das in radialer Richtung steif, in Umfangsrichtung dagegen elastisch nachgiebig ausgebildet sein soll. Dieses in der Figur 2 mit 8a insgesamt bezeichnete Hebelelement besteht dabei aus gleichmäßig über den Umfang vetrteilten, im wesentlichen radial angeordneten Stäben 20, die durch einen oder wie in der Zeichnung gezeigt zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Ringen 21 aus einem elastischen Material gehalten und verbunden sind. Die Stäbe können dabeiaus Stahldrahtstiften oder auch aus Lagernadeln bestehen und in dem beispielsweise aus einem Gummi oder ähnlichen Werkstoff bestehenden elastischen Ring 21 durch Vulkanisation eingebettet sein, wie beispielsweise aus der Figur 4 ersichtlich ist.
Die Figur 3 zeigt, daß das Hebelelement 8a in seinem Ausgangszustand eine leicht konische Form aufweist, ähnlich wie dies auch bei den herkömmlichen Tellerfedern der Fall ist.
Bei der Ausführung nach der Figur 5 sind die radial verlaufenden, ebenfalls durch Stahlstifte gebildeten Stäbe jeweils paarweise an ihren radial außen liegenden Enden über Bögen 23 zu krampenförmigen Elementen 24 verbunden. Die am Umfang benachbarten Schenkel zweier nebeneinander angeordneter Krampen sind dann ihrerseits durch beispielsweise aus einem Gummiwerkstoff bestehende ,elastische Stege 25 verbunden, so daß sich wiederum ein leicht konisches ringscheibenförmiges Gebilde ergibt.
In der Figur 6 schließlich ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hebelelementes gezeigt, das hier mit 8c bezeichnet ist und das durch mäanderförmige Biegung eines Federstahldrahtes zu einer Ringscheibe gebildet ist. Dabei ergeben sich wiederum jeweils im wesentlichen radial verlaufende Bereiche 26, die abwechselnd an ihren radial äußeren Enden über Bögen 27 und an ihren radial inneren Enden über Bögen 28 miteinander verbunden sind. Um die Fertigung zu vereinfachen, kann diese mäanderförmige Drahtringscheibe 8c an einer Umfangsstelle oder aber zweckmäßigerweise an zwei einander diametral gegenüberliegenden Umfangsstellen geteilt sein. Die doppelte leilung der Ringscheibe vereinfacht zum einen die Fertigung sehr wesentlich und verhindert zum anderen eine mögliche Kipptendenz des Betätigungskolbens 5, die dadurch auftreten könnte, daß an nur einer Stelle des Umfangs das Hebelelement bedingt durch die Teilung etwas weicher ausgebildet ist.
Alle in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Hebelelementes erfüllen die Forderung, in radialer Richtung 12 steif, in Umfangsrichtung dagegen elastisch nachgiebig zu sein. Diese elastische Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung wird bei den Ausführungen nach den Figuren 2 und 5 durch die elastische Verbindung der im wesentlichen radial verlaufenden Hebelglieder über eine Art Gummiring erreicht, während bei der Ausführung nach der Figur 6 die Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung durch die Verbindungsbögen 27 und 28 erreicht wird, die eine elastische Aufnahme von bei der Betätigung auftretenden Tangentialkräften ermöglichen.
Mit den erfindungsgemaßen Hebelscheiben kann daher gegenüber den herkömmlichen Tellerfedern eine wesentlich höhere Lebensdauer bzw. eine hohe Zahl von Arbeitsspielen bei gegebener Lebensdauer erreicht werden.
Leerseite

Claims

A SPRUCHE Scheibenförmige Vorrichtung zur hebelverstärkenden Ubertragung einer axialen Betätigungskraft zwischen zwei auf unterschiedlichem Durchmesserniveau angeordneten Elementen eines Betätigungssystems, insbesondere für die Betätigung einer Lamellenkupplung eines automatischen Getriebes von Kraftfahrzeugen durch einen hydraulischen Betätigungskolben, gekennzeichnet durch ein in radialer Richtung steif, in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig ausgebildetes, ringscheibenförmiges Hebeelement (8)
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringscheibenförmige Hebelelement (8) konisch ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringscheibenförmige Hebelelement (8) über.den Umfang gleichmä-Bigverteilte, im wesentlichen radial verlaufende Stäbe (20; 22; 26) aufweist, die untereinander elastisch verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (20) in wenigstens einem in Umfangsrichtung verlaufenden Ring (21) aus einem elastischen Material gehalten sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (20) aus Stahldrahtstiften bestehen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (20) in dem aus einem Gummimaterial bestehenden Ring (21) durch Einvulkanisieren gehalten sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte radiale Stäbe (22) an einem ihrer Enden über einen Bogen (23) zu einer Krampe (24) verbunden sind und daß die jeweils benachbarten Krampen über elastische Stege (25) miteinander verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Stäbe (26) über an ihren Enden abwechselnd radial außen und innen vorgesehene Bögen (27, 28) zn einer mäanderförmig gebogenen Drahtringscheibe (8c) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mäanderförmige Drahtringscheibe (8c) geteilt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mäanderförmige lrahtringscheibe (8c) an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen geteilt ist.