DE4001607A1

DE4001607A1 - Kupplungs-ausrueckapparat

Info

Publication number: DE4001607A1
Application number: DE4001607A
Authority: DE
Inventors: Bobby Lynn Hodge
Original assignee: INA Bearing Co Inc
Current assignee: Schaeffler Group USA Inc
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1990-01-20
Publication date: 1990-08-02
Anticipated expiration: 2010-01-21
Also published as: US4960193A; DE4001607C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungs-Ausrückapparat für einen Antriebsmechanismus, der eine Antriebswelle, eine ausrückbare Kupplung und eine Feder aufweist, die zum Einrücken der Kupp lung vorgesehen ist, um die Antriebswelle mit dem Antriebs mechanismus zu kuppeln. Außerdem betrifft die Erfindung einen derartigen Kupplungs-Ausrückapparat, der als Baueinheit in Form einer Patrone ausgebildet ist.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Ausrückapparat, der für eine Anwendung in Verbindung mit einer Durchgangswelle oder Transaxle vorgesehen ist, die die ein gangsseitige Welle des Antriebs für ein Kraftfahrzeug bildet.

Zum Stande der Technik gehören verschiedene Bauformen von Kup plungs-Ausrücksystemen mit konzentrischen oder ringförmigen Servozylindern. Beispiele finden sich in den US-PSen 45 60 051, 45 61 531 und 45 85 106 bis 45 85 109. Die US-PS 45 91 039 lehrt eine Anwendung eines sich ausdehnenden toroidalen Dreh momentwandlers anstelle einer ringförmigen Kupplung, wohin gegen die US-PSen 46 06 449, 46 07 737 und 46 37 505 die Ver wendung eines durch eine Membran unterstützten Kolbenantriebs lehren. Die US-PS 46 60 702 offenbart Merkmale zur Kompen sation von Ausrichtfehlern in Verbindung mit der Verwendung eines ringförmigen Servozylinders vom Kolbentyp. Keine der vorstehend genannten Patentschriften lehrt den Einbau der La gerung einer Hauptwelle (oder Transaxle) in eine einteilige Baueinheit, etwa in eine Patrone. Nach dem Stand der Technik sind auch Führungsrohre für ein Kupplungs-Ausrücklager an dem eingangsseitigen Traglager einer Transaxle bekannt, die bei spielsweise für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist.

Mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen erhält man einen Kupplungs-Ausrückapparat, der sich durch eine einfache Bauweise auszeichnet und insbesondere für eine Anwendung in Verbindung mit einer Durchgangswelle oder Transaxle geeignet ist. Mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen erhält man einen der artigen Apparat, der besonders einfach und billig herstellbar ist.

Die Erfindung sieht eine Kombination eines konzentrischen oder ringförmigen Servozyinders und einer Kupplungs-Lageranordung vor, die ein Traglager an der Eingangsseite einer Durchgangs welle oder Transaxle besitzt, das innerhalb eines Lagergehäuses enthalten ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß eine einteilige Baueinheit in Form einer Patrone gebildet wird, innerhalb deren das Lager für die Eingangswelle der Getriebe anordnung, die Wellendichtung für das Lager und auch die Aus rücklageranordnung enthalten sind. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das konzentrische Servozylinder-Kupplungs ausrücksystem und das Traglager der Eingangswelle für die Transaxle vollständig in einer einzigen Anordnung integriert sind.

Vorteile, die sich durch Anwendung dieser Komponenten bei dem Traglager der Eingangswelle einer manuellen Kraftübertragung bei einem Kraftfahrzeug ergeben, sind unter anderem folgende:
zusätzliche Haltemittel, beispielsweise Schrauben, Bolzen oder Schnappsicherungsringe, kommen in Weg fall;
genaue konzentrische Ausrichtung des Kupplungs-Ausrück systems relativ zur Eingangswelle der Kraftübertragung ist sichergestellt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß dem Her steller eines Kraftfahrzeuges eine modulare Untereinheit zur Verfügung gestellt werden kann, die in an der Kraftübertra gung befestigtem Zustand zur Verfügung gestellt werden kann, so daß keine Neben-Montagearbeiten zu dem Zeitpunkt durchgeführt werden müssen, wo die Kraftübertragung mit dem Triebwerk und dem Antriebsstrang zusammengebaut wird.

Es ist bekannt, daß die Endmontage von eng tolerierten Getrie beelementen unter besonders reinen Umgebungsbedingungen durch geführt werden muß, um eine lange Lebensdauer der Antriebs komponenten sicherzustellen. Die integrierte Baueinheit ge mäß der Erfindung erleichtert die Montage, weil diese unter den besonderen Reinraumbedingungen durchgeführt werden kann, wie sie bei der Lagerfertigung herrschen. Anschließend kann dann der erfindungsgemäße Apparat ohne weiteres unter den bei der Fahrzeugherstellung herrschenden, weniger sauberen Umgebungs bedingungen, wie sie an solchen Arbeitsplätzen üblicherweise gegeben sind, eingebaut werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Senkung der Her stellungskosten für das Kupplungs-Ausrücksystem eines Kraft fahrzeuges aufgrund der integrierten Bauweise des erfindungs gemäßen Apparates.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Eine Vielzahl von Merkmalen der hierin offenbarten Erfindung ergeben sich aufgrund der Auswertung der Zeichnungsfigur, die einen Teil der Offenbarung bildet.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel des Kuppel/Entkuppel- Apparates gemäß der Erfindung, dargestellt in abgebrochen ge zeichnetem Längsschnitt.

In Fig. 1 ist der Antriebs-Kuppel/Entkuppel-Apparat als Ganzes mit 10 bezeichnet. Der Kuppel/Entkuppel-Apparat 10 weist eine eingangsseitige Antriebswelle 12 auf, die mittels einer ein Rollenlager 14 enthaltenden Käfiganordnung gelagert ist, die innerhalb eines Lagergehäuses 16 angeordnet ist. Das als Rol lenlager 14 gezeigte Lager könnte durch jedwede andere Lager anordnung ersetzt sein, die geeignet ist, um die Antriebswelle gegenüber Radialkräften abzustützen. Die eingangsseitige An triebswelle 12 ist mit einer nicht gezeigten Antriebsquelle verbunden.

Das Lagergehäuse 16, das beispielsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt sein kann, ist innerhalb eines Transaxle- oder Durchgangswellen-Hauptgehäuses 40 angeordnet. Das Lagergehäuse 16 kann durch Preßsitz oder anderweitig innerhalb des Haupt gehäuses 40 gesichert sein. Eine Wellendichtung, die in Form einer Lippendichtung 18 ausgebildet sein kann, umgibt die An triebswelle 12 innerhalb des Lagergehäuses 16, um eine Durch sickerung von Öl oder Hydraulikflüssigkeit zu verhindern. Ein langgestrecktes, zylindrisches, rohrförmiges Kupplungs-Aus rückelement 20 besitzt ein erstes Ende 21 und ein zweites Ende 23, das eine sich radial nach auswärts erstreckende umfängliche Lippe 29 aufweist, die innerhalb einer sich nach einwärts er streckenden umfänglichen Lippe 31 des Lagergehäuses 16 gelegen ist. Ein zweites, äußeres rohrförmiges Element 28, das eben falls langgestreckt und zylindrisch ist, weist erste und zweite Enden 33 bzw. 35 auf, wobei eine sich radial nach außen er streckende Lippe 37 am zweiten Ende 35 ebenfalls innerhalb des Lagergehäuses 16 gelegen ist. Die beiden rohrförmigen Ele mente 20 und 28 weisen unterschiedliche Durchmesser auf, umgeben die Antriebswelle koaxial und bilden zwischen sich einen lang gestreckten ringförmigen Zylinder 30.

Der Zylinder 30 ist in zwei Abschnitte 51 und 53 unterteilt. Der erste Abschnitt 51 des Zylinders ist in üblicher Weise mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Ein Kolben 22 ist in dem zweiten Abschnitt 53 des Zylinders 30 verschiebbar auf genommen. Der Kolben 22 kann beispielsweise aus Kunststoff oder einem anderen dauerhaften Werkstoff bestehen. Der Kolben 22 ist im wesentlichen langgestreckt und von zylindrischer Form. Mit seinem ersten Ende 55 erstreckt sich der Kolben 22 in den ringförmigen Zylinder 30. Eine Abdichtung, beispiels weise eine Dichtung 32 mit einer Doppellippe, kann dazu ver wendet werden, um eine Abdichtung des Kolbens 22 innerhalb des ringförmigen Zylinders 30 und gegen eine Leckage zu bilden. Das zweite Ende des Kolbens 22 weist einen sich vom Zylinder 30 nach außen erstreckenden Teil 57 auf, der mit einem Kup plungs-Ausrücklager 34 in Berührung ist.

Das zweite rohrförmige Element 28 weist in üblicher Weise einen ersten Durchlaß 34 auf, der in Fluidverbindung mit dem ersten Abschnitt 51 des ringförmigen Zylinders 30 steht und dazu dient, eine Verbindung zu einer (nicht dargestellten) Druckquelle für Hydraulikflüssigkeit über eine Hydraulikleitung 36 herzu stellen. Ein zusätzlicher Durchlaß 38 kann mit einem "Entlüf tungsnippel" (nicht dargestellt) versehen sein,um den ring förmigen Zylinder öffnen und verschließen zu können, so daß das Hydrauliksystem beim Einbau oder bei der Wartung entlüftet werden kann. Das zuvor beschriebene Lagergehäuse 16 aus Stahl für das Traglager sowie das erste und das zweite rohrförmige Element 20 und 28 können (beispielsweise durch Preßsitz oder anderweitig) im Hauptgehäuse 40 des Durchtriebs befestigt und (falls erforderlich) darin abgedichtet sein. Um einen gut abge dichteten Sitz sicherzustellen, kann eine O-Ringdichtung 42 zwischen dem Lagergehäuse 16 und dem Hauptgehäuse 40 des Durch triebs eingesetzt sein.

Das zweite rohrförmige Element 28 kann einen Federanschlag 46 in Form eines Vorsprungs aufweisen, der sich über den ge samten Umfang oder zumindest einen Teil desselben rings um das zweite rohrförmige Element erstreckt, um eine Vorspann feder 44 für die Kupplungsausrückung einzuspannen, wobei es sich um eine Schrauben-Druckfeder handeln kann.

Vorzugsweise erfolgt keine Relativdrehung zwischen dem ersten (inneren) rohrförmigen Ausrückelement 20 und dem Kolben 22. Der Kolben kann zu diesem Zweck einen längs verlaufenden Schlitz 48 besitzen, der passend zu einer Führungsnase 50 ausgebildet ist, die sich von dem ersten (inneren) rohrförmigen Ausrück element 20 radial erstreckt, um mittels des die Führungsnase 50 aufnehmenden Schlitzes 48 eine in Längsrichtung verlaufende Verschiebebewegung des Kolbens 22 zu ermöglichen. Gleichwirkende andere Ausricht- und/oder Führungsmittel könnten statt dessen ebenfalls vorgesehen sein, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Scheibenfeder 52 dazu vorgesehen, um den Apparat 10 gegen das Ausrücken einer Kupplung und damit gegen ein Entkuppeln des abtriebsseitigen Mechanismus vorzuspannen, der nicht dargestellt ist. Die Kupplungsanordnung könnte auch durch eine ebene Schei benfeder oder eine Schraubenfeder betätigt sein, je nach den Erfordernissen des betreffenden Anwendungsfalls.

Das Kupplungs-Ausrücklager 24 ist bei dem vorliegend gezeigten Beispiel ein Kugellager, kann aber auch ein Lager jeder anderen Art sein. Ein erster Laufring 25 dieses Lagers ist in Anlage an dem Kolben 22, und ein zweiter Laufring 27 berührt die beim Ausführungsbeispiel vorgesehene Scheibenfeder 52. Bei dem ge zeigten Beispiel ist der erste Laufring 25 der Außenring des Ausrücklagers 24, und der zweite Laufring 27 ist der Innenring. Die gegenseitige Konfiguration bezüglich der Laufringe könnte jedoch, wenn es gewünscht wird, auch umgekehrt sein. Eine zweite, kleine Scheiben- oder Beleville-Feder 26 kann eingebaut sein um die Kugellagerung im Ausrücklager 24 vorzuspannen. Gleich wertige andere Vorspannmittel könnten statt dessen vorgesehen sein.

Im Betrieb dreht sich die Welle 12 innerhalb der Anordnung. Das Lagergehäuse 16 schließt die gesamte Patronenanordnung ein und bildet deren Lagerung. Der Kupplungs-Servozylinder, der die rohrförmigen Elemente 20 und 28 aufweist, bildet einen ringförmigen Zylinder 30, der in seinem ersten Abschnitt 51 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und an seinem anderen Ende durch den Kolben 22 abgeschlossen ist. Das Erhöhen des Hy draulikdrucks über die Hydraulikleitung 36 und den Durchlaß 34 drückt den Kolben 22 gegen den äußeren Abschnitt 53 des Zylinders 30 wodurch die Kupplungs-Scheibenfeder 52 über das Ausrücklager 24 eingedrückt wird, was eine Relativbewegung zwischen Kolben 22 und Kupplungs-Scheibenfeder 52 ermöglicht.

Die Erfindung ist nicht auf die als Beispiel dargestellte Aus führungsform beschränkt. Eine Vielzahl von Abwandlungs- und Wei terbildungsmöglichkeiten ergeben sich für den einschlägigen Fachmann. Andere gleichwertige Mittel und Verfahren können angewendet werden, ohne den durch die Ansprüche umrissenen Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims

1. Kupplungs-Ausrückapparat (10) für einen Antriebs mechanismus, der eine Antriebswelle (12), eine ausrückbare Kupplung und eine Feder (52) aufweist, die zum Einrücken der Kupplung vorgesehen ist, um die Antriebswelle (12) mit dem Antriebsmechanismus zu kuppeln, wobei der Ausrückapparat die Merkmale aufweist:

a) ein erstes Gehäuse (40);
b) ein zweites Gehäuse (16), das innerhalb des ersten Ge häuses (40) befestigt ist;
c) Lagerungsmittel (14) zur Lagerung der Antriebswelle (12) innerhalb des zweiten Gehäuses (16);
d) hydraulische Betätigungsmittel, einschließlich
- d₁) eines inneren (20) und eines äußeren Rohres (28), die zueinander konzentrisch angeordnet sind und einen die Antriebswelle (12) umgebenden ringförmigen Zylinder (30) definieren, und
- d₂) eines langgestreckten ringförmigen Kolbens (22), der verschiebbar in dem ringförmigen Zylinder (30) aufgenommen ist;
e) eine Kupplungs-Ausrücklageranordnung (24) zwischen dem genannten ringförmigen Kolben (22) und der genannten Feder (52) und
f) eine äußere Quelle für Hydraulikflüssigkeit veränderlichen Druckes, die mit dem ringförmigen Zylinder (30) zum Herausdrücken des Kolbens (22) aus dem Zylinder (30) in Fluidverbindung ist.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsmittel (48, 50) zwischen dem Kolben (22) und dem ringför migen Zylinder (30) vorgesehen sind, um, ohne wesentliche Behin derung der Längsverschiebbarkeit, eine Relativdrehung zwischen Kolben (22) und Zylinder (30) zu verhindern.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsmittel (14) eine Mehrzahl von Lagerflächen aufweisen, die in dem zweiten Gehäuse (16) enthalten und durch dieses zusammengehalten sind.

4. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich net durch Dichtungsmittel (18), die innerhalb des zweiten Ge häuses (16) die Antriebswelle (12) zur Verhinderung einer Fluid leckage umgeben.

5. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel eine Lippendichtung (18) aufweisen.

6. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrücklageranordnung (24) einen äußeren Laufring (25), eine Mehrzahl von Lagerflächen sowie einen inneren Laufring (27) aufweist, der an der Feder (52) anliegt.

7. Apparat nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zweite Feder (26) innerhalb der Ausrücklageranordnung (24) zum Andrücken der Lagerflächen an zumindest einen der Laufringe (25 und/oder 27).

8. Apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Feder eine Bellevillefeder (26) vorgesehen ist.

9. Apparat nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine dritte Feder (44) und einen Federanschlag (46) für die Anlage des einen Endes der dritten Feder (44), wobei der Fe deranschlag (46) an der Außenseite des äußeren Rohres (28) befestigt und das andere Ende dieser Feder (44) am Kolben (22) abgestützt ist, um die Kupplungs-Ausrücklageranordnung (24) über den Kolben (22) gegen die erste Feder (52) zu drängen.

10. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Feder eine Scheibenfeder (52) vorgesehen ist.

11. Als Baueinheit in Form einer Patrone ausgebildeter Kupplungs-Ausrückapparat für die Verwendung bei einer eingangs seitigen Antriebswelle (12), die sich in ein Hauptgehäuse (40) hinein erstreckt, das eine durch eine Scheibenfeder (52) be tätigbare Kupplung in Verbindung mit einem abtriebsseitigen Mechanismus enthält, wobei der Apparat (10) die Merkmale auf weist:

a) ein innerhalb des Hauptgehäuses (40) befindliches Lager gehäuse (16), das zur Lagesicherung von Teilen des Appa rates (10) vorgesehen ist;
b) einen Kupplungs-Servozylinder mit:
- b₁) einem eingangsseitigen Traglager (14), das innerhalb des Lagergehäuses (16) angeordnet und für die Lagerung der Antriebswelle (12) vorgesehen ist,
- b₂) die Antriebswelle (12) umgebenden Mitteln, die einen ringförmigen Zylinder (30) bilden, und
- b₃) einem ringförmigen Kolben (22), der verschiebbar in dem ringförmigen Zylinder (30) angeordnet ist;
c) Mittel (34, 36), um hydraulischen Druck zur Anwendung zu bringen, um den ringförmigen Kolben (22) in Richtung auf den abtriebsseitigen Mechanismus zu drängen; und
d) eine Ausrücklageranordnung (24), die zwischen den Kolben (22) und die Scheibenfeder (52) eingefügt ist, so daß die Ausrücklageranordnung (24) eine verhältnismäßig unbe hinderte Drehbewegung zwischen Kolben (22) und Scheiben feder (52) begünstigt.

12. Apparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den ringförmigen Zylinder (30) definierenden Mittel ein erstes (20) und ein zweites Rohr (28) aufweisen, die zuein ander konzentrisch angeordnet sind.

13. Apparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rohre (20 und 28) an je einem Ende (23 bzw. 35) radial nach auswärts ragende Flanschränder bildende Lippen (29 bzw. 37) aufweisen.

14. Apparat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (16) einen lippenartig geformten Gehäuse abschnitt (31) aufweist und daß die sich radial erstreckenden Lippen (29 und 37) der Rohre (20 bzw. 28) in diesem Gehäuse abschnitt (31) des Lagergehäuses (16) gesichert sind.

15. Apparat nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekenn zeichnet durch Dichtungsmittel (32), die zur Bildung einer fluiddichten, beweglichen Hochdruckabdichtung des ringförmigen Kolbens (22) im ringförmigen Zylinder (30) vorgesehen sind.

16. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrücklageranordnung (24) ein Kugellager (25, 26, 27) aufweist.

17. Apparat nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Traglager ein Rollenlager (14) auf weist.

18. Apparat nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (16) in dem Hauptgehäuse (40) durch Preßsitz gesichert ist.