WO2003087609A1

WO2003087609A1 - Elektromotorische betätigungseinrichtung

Info

Publication number: WO2003087609A1
Application number: PCT/EP2003/001937
Authority: WO
Inventors: Ludwig Winkelmann; Bernhard KLÖPFER; Steffen Dittmer; Jürgen OSTERLÄNGER
Original assignee: Ina-Schaeffler Kg
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2003-10-23
Also published as: DE10216136A1; AU2003206956A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung (6) für eine Schalttrennkupplung (1), bestehend aus einer Stelleinrichtung (7a). Zum Antrieb der Stelleinrichtung (7a) greift ein Zahnrad (13) formschlüssig in die Verzahnung eines mit dem Elektromotor (15) verbundenen Ritzels (14). Die Stelleinrichtung (7a) bewirkt eine Umsetzung der Drehbewegung des Zahnrades (13) in eine Linearbewegung zur Betätigung der Schalttrennkupplung (1). Die eine Baueinheit bildende Stelleinrichtung umsetzt das Lineartriebwerk, die Führungshülse (8) das Ausrücklager (21) sowie zumindest teilweise das Getriebe.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Elektromotorische Betätigungseinrichtung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für eine zwischen dem Schaltgetriebe und der Brennkraftmaschine angeordneten Schalttrennkupplung. Dabei umfasst die Betätigungseinrichtung ein axial verschiebbares, mit einem Federmittel der Schalttrennkupplung zusammenwirkendes Ausrück- lager, welches gemeinsam mit einer Stelleinrichtung auf einem ortsfesten Trägerteil axial verschiebbar ist. Im eingebauten Zustand umschließt das als Hohlkörper ausgebildete Trägerteil koaxial eine das Schaltgetriebe mit der Schalttrennkupplung verbindende Antriebswelle. Zur Verstellung der Betätigungseinrichtung ist ein ortsfest angeordneter Elektromotor vorgesehen.

Hintergrund der Erfindung

Eine Betätigungseinrichtung mit einem zuvor genannten Aufbau ist beispielsweise aus der DE 35 18 868 A1 bekannt. Der Aufbau dieser bekannten Ein- richtung umfasst einen Elektromotor, welcher in einem Gehäuse gelagert ist, in dem weiterhin eine Betätigungswelle gelagert ist, die mit dem Elektromotor in Verbindung steht. Die Betätigungswelle ist gleichzeitig mit einem Ausrückhebel verbunden, dessen endseitig gezahnter Sektor mit einem Zahnrad sowie mit einer einstückig dem Elektromotor zugeordneten Schnecke in Verbindung steht. An dem Ausrückhebel greift außerdem ein Federmittel an, welches bei einer Stellbewegung des Ausrückhebels aus einer Totpunktlage heraus geschwenkt wird, um damit die Betätigung zu unterstützen. Aus der DE 41 40 122 A1 ist eine Betätigungseinrichtung bekannt, bei der ein Elektromotor achsparallel zu einer Kupplungsachse angeordnet ist und der über ein stufenlos verstellbares Getriebe in Verbindung mit einem weiteren Stirnradgetriebe die Schraubspindel eines Spindelgetriebes antreibt. Eine mit der Schraubenspindel zusammenwirkende Spindelmutter, die sich gegenüber Drehbewegungen an einem Gehäuseteil abstützt, steht mit einem Wälzlager in Verbindung, an dessen Druckring die Kupplungsfedern der Schalttrennkupplung kraftschlüssig abgestützt sind. Das Spindelgetriebe ist in beiden Drehrichtungen antreibbar, wobei in einer Drehrichtung die Schalttrennkupplung gelöst und bei einer Gegenbewegung die Schalttrennkupplung eingerückt werden kann.

Der bekannte Stand der Technik zeigt Betätigungseinrichtungen mit einem aufwendig gestalteten Getriebe, was sich nachteilig auf den erforderlichen Bauraum und die Herstellkösten auswirkt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Nachteile der bekannten Lösungen berücksichtigend, liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine elektromotorische Betätigungseinrichtung mit einem einfachen Aufbau zu schaffen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Betatigungseinrichtung so zu gestalten, dass diese funktionssicher, kompakt, wartungsfrei und einfach montierbar sowie für eine Großserienanwendung geeignet ist.

Die zuvor genannte Problemstellung ist nach Anspruch 1 mit einer elektromotorischen Betätigungseinrichtung lösbar, deren Stelleinrichtung ein Lineartriebwerk umfasst, welches über ein Getriebe unmittelbar mit dem Elektromotor verbunden ist. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung ermöglicht eine un- mittelbare Umwandlung einer Drehbewegung in eine stufenlose, lineare Stellbewegung des mit der Stelleinrichtung verbundenen Ausrücklagers. Die Anordnung des Elektromotors separat von der Stelleinrichtung verringert den erforderlichen Einbauraum der Stelleinrichtung und vereinfacht damit gleichzeitig die Montage. Als Lineartriebwerke eignen sich vorteilhaft bekannte Stellantriebe. Die Anwendung dieser Technologie stellte eine weitere Vereinfachung dar und ermöglicht eine wartungsfreie, zuverlässige Betätigungseinrichtung. Das leichtgängige, reibungsoptimierte Lineartriebwerk zeichnet sich weiterhin durch einen hohen Wirkungsgrad aus und gewährleistet eine funktionssichere, wartungsfreie Betätigungseinrichtung, die der Lebensdauer von Schalttrennkupplungen und Ausrücklagern bzw. Fahrzeugen insgesamt angepasst werden kann.

Die erfindungsgemäße elektromotorische Betätigungseinrichtung ermöglicht eine schnelle Ansteuerung der Schalttrennkupplung und reduziert damit die Schaltzyklen, was sich vorteilhaft auf einen gewünschten unterbrechungsfreien Antrieb auswirkt. Die elektrische Betätigung der Schalttrennkupplung besitzt gegenüber einer hydraulischen Betätigung eine kürzere Ansprechzeit durch den Wegfall einer trägen hydraulischen Flüssigkeitssäule. Die kompakte Bauart der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung unterstreichend, bildet die Stelleinrichtung eine Baueinheit, welche die Bauteile Lineartriebwerk, Führungshülse und Ausrücklager sowie zumindest ein Bauteil des Getriebes umfasst, welches zwischen dem Elektromotor und der Stelleinrichtung angeordnet ist. Diese Maßnahme hat einen positiven Einfluss auf die Montage, da diese eine vollständige Vormontage der Baueinheit ermöglicht und damit als vorgefertigtes Bauteil, beispielsweise dem Fahrzeughersteller beigestellt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 26.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als Lineartriebwerk ein Gewindetrieb vorgesehen. Dieser umfasst ein verdrehgesichertes, auf dem ortsfesten Trägerteil der Führungshülse linear verschiebbare Innenhülse, die unter Bildung eines Ringspaltes von einer Kugelmutter koaxial umschlossen ist. Dabei dient der Ringspalt zur Aufnahme von Wälzkörpern. Als Gewindetrieb eignet sich insbesondere ein Kugelgewindetrieb oder ein Rollengewindetrieb. Dabei sind die als Kugeln oder Rollen gestalteten Wälzkörper symmetrisch umfangsverteilt in einem Käfig zwischen der linear verschiebbaren Innenhülse und einer als Kugelmutter ausgebildeten Außenhülse angeordnet. Außenseitig greifen die Kugeln oder die Rollen formschlüssig in Laufbahnen der Kugelmutter und innenseitig formschlüssig in Laufbahnen der Gewindehülse ein.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung umfasst weiterhin einen ortsfest angeordneten Elektromotor, der vorzugsweise an dem Getriebegehäuse befestigt ist. Dabei ist der Elektromotor an dem bevorzugt als Getriebeglocke ausgebildeten Getriebegehäuse montagefreundlich von außen zugänglich angeflanscht.

Für die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung ist als Getriebe zwischen dem Elektromotor und der Stelleinrichtung vorzugsweise ein Zahnradtrieb vorgesehen. Dazu ist die Stelleinrichtung mit einem Zahnrad verbunden, welches mit der Verzahnung eines unmittelbar am Elektromotor angeordneten Ritzels verzahnt ist. Durch die Größe der miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder kann unmittelbar das Übersetzungsverhältnis und damit das Stellvermögen bzw. die Stellgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung beeinflußt werden. Das Zahnrad ist dabei vorzugsweise an dem Ende der Stelleinrichtung angeordnet, das vom Ausrücklager abgewandt ist.

Alternativ schließt die Erfindung als Getriebe einen Zugmitteltrieb ein, bei dem als Zugmittel beispielsweise ein Zahnriemen die an dem Elektromotor angeordnete Riemenscheibe sowie eine weitere unmittelbar mit der Stelleinrichtung verbundene Riemenscheibe umschließt. Durch unterschiedliche Durchmesser der Riemenscheiben kann dabei die Übersetzung verändert werden. Als Ge- triebe eignet sich außerdem beispielsweise ein zwischen dem Elektromotor und der Stelleinrichtung vorgesehenes Reibradgetriebe, oder ein Zahnriementrieb. Weiterhin schließt die Erfindung als Getriebe einen Schneckentrieb oder einen Spindeltrieb ein. Dabei verbindet eine Gewindespindel bzw. eine Schnecke den Elektromotor mit dem Zahnrad, welches drehstarr an der Stelleinrichtung verbunden ist. Vorzugsweise ist dabei ein Gehäuse des Spindel- oder Schnek- kentriebs drehstarr mit dem Kupplungsgehäuse oder dem Getriebegehäuse verbunden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der als Rollengewindetrieb ausgeführten Stelleinrichtung umfasst in einem Käfig geführte Rollen. Die vorzugsweise außen- seitig profilierten Rollen sind dabei in symmetrisch umfangsverteilten Taschen des Käfigs angeordnet und greifen formschlüssig in ein Außengewinde der Gewindehülse sowie in ein Innengewinde der Rollenmutter ein. Vorteilhaft stützt sich der Käfig zumindest mit einer Stirnseite an einem Endring oder an einem Begrenzungsbund ab. Diese Maßnahme gemeinsam mit Aussparungen vorzugsweise an dem Innengewinde der Kugelmutter ermöglichen bei einer definierten Endlage der Rollen eine selbsttätige Rückführung.

Alternativ zu einem Rollengewindetrieb mit einer Rückführeinrichtung schließt die erfindungsgemäße Ausrückvorrichtung als kostensenkende Maßnahme einen Rollengewindetrieb ohne Rückführung der Rollen ein.

Als Maßnahme, die Genauigkeit des Gewinderollentriebs verbessernd, d. h. die Spielfreiheit zu verringern und gleichzeitig die Reibung zu optimieren ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass zumindest eine Rillenflanke der Rolle, oder des Innengewindes an der Rollenmutter oder dem Außengewinde der linearverschiebbaren Innenhülse eine gezielte Balligkeit aufweist. Diese Maßnahme definiert gezielte spielfreie Berührverhältnisse an den Kontaktstellen aller mit dem Gewinde in Zusammenhang stehenden Bauteilen.

Vorteilhaft axial versetzt zu der Gewindehülse ist das Zahnrad, das Kettenrad oder die Riemenscheibe über ein Radiallager auf einer Mantelfläche des Trägerteils d. h. der Führungshülse abgestützt. Diese Maßnahme verhindert eine nachteilige Radialkraft-Einleitung von dem Getriebe in das Lineartriebwerk. Gemäß der Erfindung ist das Ausrücklager an dem von dem Getriebe abgewandten Ende unmittelbar mit der Führungshülse verbunden. Vorzugsweise ist das Ausrücklager als ein Wälzlager gestaltet, beispielsweise als ein Rillenku- gellager oder ein zweireihiges Schrägkugellager.

Zur Verschleißreduzierung wird vorgeschlagen, das Ausrücklager mit einer radialen Einstellbarkeit auf die Drehachse der Kupplungsscheibe anzuordnen. Insbesondere für Schalttrennkupplungen, die mit einem Zweimassenschwung- rad eine Baueinheit bilden, und/oder rauh laufenden Brennkraftmaschinen, bietet es sich an, das Ausrücklager mit einem Anlaufring zur sphärischen Einstellbarkeit bzw. Zentrierung zu versehen. Diese Maßnahme kompensiert ein mögliches Schlagen der Tellerfederzungen der Schalttrennkupplung und vermeidet dadurch ein nachteiliges Kupplungsrupfen.

Zur Bauteiloptimierung und zur Erzielung einer geringen Radialhöhe des Ausrücklagers bietet es sich an, die Führungshülse mit einer Wälzkörperlaufbahn zu versehen, so dass die Führungshülse gleichzeitig die Funktion eines inneren Lagerrings übernimmt.

Der, Außenring des Ausrücklagers steht unmittelbar bzw. mittelbar mit einem Federmittel, insbesondere einer Tellerfeder der Schalttrennkupplung in Verbindung. Unabhängig von dem Betriebszustand der Betätigungseinrichtung stützt sich die Tellerfeder kraftschlüssig am Ausrücklager ab, um ein schlupffreies, ständiges Umlaufen des Ausrücklagers zu erreichen. Bevorzugt ist der Außenring des Ausrücklagers von einem beispielsweise u-förmigen Führungsring umschlossen, in dem die Tellerfeder bzw. Federzungen der Schalttrennkupplung eingreifen.

Die erfindungsgemäße Ausrückvorrichtung eignet sich zur Betätigung aller bekannten Schalttrennkupplungen, wie beispielsweise einer als Doppelkupplung gestalteten Schalttrennkupplung; einer Einscheiben-Schalttrennkupplung; sowie einer Schalttrennkupplung, die unmittelbar mit einem Zweimassenschwungrad in Verbindung steht.

Als vorteilhafte Maßnahme schließt die Erfindung weiterhin ein Ausrücklager ein, das zur Erzielung einer radialen Einstellbarkeit, einen axial vorgespannten, radial verschiebbaren Laufring aufweist. Ein solches Ausrücklager kompensiert beispielsweise einen Schlag von Tellerfedern der Schalttrennkupplung. Vorteilhaft ist das Ausrücklager dazu mit einem sphärisch gestalteten, einstellbaren Laufring versehen. Dieser Laufring ist bevorzugt zur Verschleißminderung, insbesondere zur Vermeidung von Reibrost, in einem Kontaktbereich mit den Tellerfedern beschichtet.

Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung kann weiterhin mit einer Stelleinrichtung versehen werden, deren Gewindetrieb eine spanlos hergestellte Gewindehülse einschließt. Dazu ist bevorzugt eine als ein Tiefziehteil ausgebildete Gewindehülse vorgesehen. Der Aufbau sieht vor, dass ein für das Ausrücklager bestimmter Bunddurchmesser, der die innere Laufbahn der Wälzkörper bildet, gleich oder kleiner dem Gewinderillen- oder dem Laufrillendurchmesser ausgelegt ist. Diese Gestaltung ermöglicht eine kostengünstige Her- Stellung der Gewindehülse, die beispielsweise durch Rollieren in einem Fertigungsschritt herstellbar ist.

Die Stelleinrichtung der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung, ausgebildet als ein Kugelgewindetrieb oder Rollengewindetrieb, ist außerdem mit Um- lenkkappen versehen. Die bevorzugt aus Kunststoff hergestellten Umlenkkappen sind an beiden Endseiten der Gewindehülse befestigt und bewirken eine zwangsweise Umlenkung der Wälzkörper in den zugehörigen Rückführkanal der kugelgelagerten Drehmomentabstützung.

Zur Verbesserung der Lebensdauer, verbunden mit einer verringerten Reibung, schließt die Erfindung weiterhin als Stelleinrichtung ein Lineartriebwerk ein, bei der die gleitend oder formschlüssig in Eingriff befindlichen Bauteile beschichtet sind. Bevorzugt eignet sich dazu eine DLC- (Diamond like Carbon) Beschichtung.

Weiterhin ist zur Reibungsminderung und Geräuschreduzierung eine Be- Schichtung im Abstützbereich bzw. im Bereich einer Kontaktstelle zwischen der Tellerfeder bzw. deren Federzungen und dem Ausrücklager bzw. dem zugehörigen Führungsring vorgesehen. Dazu eignet sich insbesondere eine Teflon- Beschichtung^"~oder auch alle weiteren handelsüblichen Beschichtungen, die geeignet sind, die Lebensdauer der einzelnen Bauteile zu erhöhen, die Rei- bung zu vermindern und gleichzeitig eine Geräuschreduzierung zu bewirken. Beispielsweise ist eine PPA-Beschichtung einsetzbar oder ein PA 46-Belag mit mindestens einem 20% Carbonfaseranteil sowie einem PTFE-Anteil, der sowohl den Verschleiß als auch die Reibung mindert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Stellantrieb, der beispielsweise als ein Gewindetrieb ausgelegt ist sowie die sich zwischen der Führungshülse und der Gewindehülse einstellende Gleitlagerung mittels geeigneter Dichtelemente abzudichten.

Alternativ zu einer Standard-Wärmebehandlung einzelner Bauteile der Ausrückvorrichtung schließt die Erfindung die Verwendung von Nirosta-Stahl ein. Dieser Werkstoff erhält mittels einer verzugsfreien Kaltverformung, beispielsweise beim Rollieren der Rollkörperlaufbahn und einer anschließenden verzugsfreien Wärmebehandlung bei = 300°C, eine Härtesteigerung.

Die erfindungsgemäße elektromotorische Betätigungseinrichtung kann weiterhin mit Sensoren zusammenwirken, die insbesondere als Weg- und/oder Kraftsensoren ausgelegt sind. Damit sind alle Betriebszustände des Ein- und Ausrückens beispielsweise über eine Steuerelektronik oder einem Motormana- gement kontrollierbar. Weiterhin ermöglichen derartigen Sensoren den Verschleißzustand einer Mitnehmerscheibe der Schalttrennkupplung und/oder den Verschleißzustand des Ausrücklagers zu bestimmen sowie allgemein die Funktion der Ausrückvorrichtung zu überwachen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Figurenbeschreibungen. Es zeigen:

Figur 1 in einer Einbaulage eine erfindungsgemäße elektromotorische Betätigungseinrichtung, die einen Kugelgewindetrieb als Stelleinrichtung umfasst;

Figur 2 eine elektromotorische Betätigungseinrichtung mit einem

Kugelumlauftrieb;

Figur 3 in einer Einzelteilzeichnung die Stelleinrichtung gemäß Fi- gur l ;

Figur 4 eine Stelleinrichtung, bei der die Drehmomentabstützung der Gewindehülse zu der Führungshülse formschlüssig über eine Wälzlagerung erfolgt;

Figur 5 in einer vergrößerten Darstellung eine weitere Stelleinrichtung, bei der die Gewindehülse verschiebbar auf der Führungshülse gelagert ist und die Drehmomentabstützung formschlüssig über eine eingelegte Führungsnadel erfolgt;

Figur 6 eine elektromotorische Betätigungseinrichtung, die einen

Spindeltrieb umfasst und die Drehmomentabstützung über eine Kugel längsführung mit Kugelrückführung erfolgt;

Figur 7 die Betätigungseinrichtung gemäß Figur 6, bei der abweichend das Zahnrad und die Zwischenhülse ein Bauteil bilden. 1θ^'

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur 1 zeigt in einem Längsschnitt den Aufbau einer Schalttrennkupplung 1, die eine Mitnehmerscheibe umfasst. Die Schalttrennkupplung 1 ist dabei drehfest an einer Kurbelwelle 3 der in Figur 1 nicht weiter abgebildeten Brennkraftmaschine befestigt. Mittels einer Antriebswelle 4 ist die Schalttrennkupplung 1 mit einem Schaltgetriebe 5, vorzugsweise einem Zahnräderwechselgetriebe, verbunden. Zur Betätigung, d. h. zum Einrücken und zum Ausrücken der Schalttrennkupplung 1 ist eine elektromotorische Betätigungseinrichtung 6 vorgesehen. Diese umfasst eine die Antriebwelle 4 umschließende, als ein Lineartriebwerk ausgebildete Stelleinrichtung 7a. Eine Führungshülse 8 der Stelleinrichtung 7a ist starr an einem Getriebegehäuse 9 des Schaltgetriebes 5 befestigt und umschließt in einem radialen Abstand die Antriebswelle 4. Auf einer Mantelfläche 10 der Führungshülse 8 ist eine Gewindehülse 11 axial verschiebbar geführt. Eine Kugelmutter 12 der Betätigungseinrichtung 6a umgreift die Gewindehülse 11, wobei zwischen diesen Bauteilen Wälzkörper geführt sind. Die Kugelmutter 12 ist an dem von der Schalttrennkupplung 1 abgewandten Endseite mit einem Zahnrad 13 verbunden, dessen Außenverzahnung mit einem Ritzel 14 verzahnt ist. Das Ritzel 14 ist endseitig an einer Motorwelle eines Elektromotors 15 angeordnet, wobei der Elektromotor 15 so an dem Getriebegehäuse 9 befestigt ist, dass dieser von außen zugänglich ist.

Das vorzugsweise als ein Tiefziehteil gestaltete, spanlos hergestellte Zahnrad 13 ist mittels einer Zwischenhülse 17 an der Kugelmutter 12 befestigt. Weiterhin ist ein stirnseitiger, abgewinkelter Bord 18 des Zahnrades 13 als ein äußerer Lagerring ausgebildet, der mit einer Laufbahn, die in die Führungshülse 8 eingeformt ist sowie Wälzkörper 19 gemeinsam ein Stützlager 20 für das Zahnrad 13 bilden, welches axial versetzt zu der Gewindehülse 11 angeordnet ist. Auf der Gewindehülse 11 ist an dem vom Zahnrad 13 gegenüberliegenden Ende ein Ausrücklager 21 befestigt. Zur Bauteiloptimierung sind die Wälzkörper des Ausrücklagers 21 unmittelbar in einer in die Mantelfläche der Gewindehülse 11 eingeformten Laufbahn geführt. Außenseitig sind die Wälzkörper des Ausrücklagers 21 an dem Außenring 22 geführt. Auf den Außenring 22 ist ein Führungsring 23 befestigt, an dessen seitlichem Schenkel 24, eine Tellerfeder 25 der Schalttrennkupplung 1 kraftschlüssig anliegt. Zwischen der Gewindehülse 11 und der Führungshülse 8 ist eine Verdrehsicherung 55 vorge- sehen. Dazu greift ein radial nach innen gerichteter Ansatz der Gewindehülse 11 in eine Längsnut der Gewindehülse 11. Die Verdrehsicherung 55 bewirkt eine wirksame Drehmomentabstützung. Dieser Aufbau ermöglicht den Einsatz der Betätigungseinrichtung 6a sowohl für eine gezogene als auch für eine gedrückte kombinierte Schalttrennkupplung, die vorzugsweise für ein unterbre- chungsfreies Schaltgetriebe (USG) vorgesehen ist. Über den ortsfest an der Führungshülse 8 befestigten Sensor 45, der die Position der Gewindehülse 11 bestimmt, kann mittelbar die Position und folglich der Betriebszustand der Stelleinrichtung 7a überwacht werden.

Die Figur 2 zeigt den Aufbau der Stelleinrichtung 7b, die einen Kugelumlauftrieb umfasst. Übereinstimmend mit Figur 1 ist dabei die Kugelmutter 12 über die Zwischenhülse 17 mit dem Zahnrad 13 verbunden. Die Kugelmutter 12 ist dabei mit entgegengesetzt geneigten Führungsbahnen versehen, in denen die als Kugeln gestalteten Wälzkörper 29 geführt sind. Eine Verdrehung des Zahn- rades 13 bewirkt eine stetige Verlagerung von Wälzkörpern 29 zwischen der Kugelmutter 12 und einer als Gewinde ausgeführten Führungsbahn in der Mantelfläche 10 der axial verschiebbaren Stellhülse 16. An dem vom Zahnrad 13 abgewandten Ende bildet die Stellhülse 16 eine radial nach außen gerichtete topfartig geformte Aufnahme 30 für das Ausrücklager 21. Der Innenring des Ausrücklagers 21 ist dabei als eine Innenhülse 26 gestaltet, die einseitig in Richtung der Schalttrennkupplung 1 zeigend axial verlängert ist und einen radial nach innen abgesetzten Abschnitt 27 aufweist. Auf dem Abschnitt 27 ist der Schenkel 24 geführt, an dem die Tellerfedern 25 der Schalttrennkupplung 1 kraftschlüssig abgestützt sind. Zur axialen Sicherung des Schenkels 24 dient ein in eine Ringnut der Innenhülse 26 eingesetzter Sprengring 28.

Die Stelleinrichtung 7a gemäß Figur 1 in einer vergrößerten Abbildung zeigt die Figur 3. Die Kugelmutter 12 der Stelleinrichtung 7a, welche außenseitig von der Zwischenhülse 17 umschlossen ist, umfasst drei einzelne Segmente. Zwischen den beiden seitlichen aus Stahl hergestellten Segmenten ist ein drittes aus Kunststoff hergestelltes Segment eingesetzt. Im Bereich der Trennfugen der einzelnen Segmente sind Laufbahnen 31a, 31b für die doppelreihig ange- ordneten Wälzkörper 32 eingebracht. Die Dimensionierung und Lage der Laufbahnen 31a, 31 b korrespondiert mit gewindeartig angeordneten Laufbahnen 33 in der Mantelfläche der Gewindehülse 11. Die axial, gekennzeichnet durch den Doppelpfeil, verschiebbare Gewindehülse 11 ist gegenüber der Führungshülse 8 verdrehgesichert. Dazu weist die Führungshülse 8 eine lokal angeordnete Führungsnut 34 auf, in die ein endseitiger radial nach innen gerichteter Ansatz 35 der Gewindehülse 11 formschlüssig eingreift. Zur Reibungsoptimierung der auf der Führungshülse 8 gleitgelagerten Gewindehülse 11 ist diese mit zwei Ringnuten 36a, 36b zur Aufnahme eines Schmiermittels und/oder Gleitbändern 47a, 47b versehen. Das darin eingeschlossene Schmiermittel hat gleichzeitig die Aufgabe den Eintritt von Verunreinigungen in einen sich zwischen der Führungshülse 8 und der Gewindehülse 11 einstellenden Ringspalt 37 abzudichten.

In Figur 4 ist die Stelleinrichtung 7a mit einer wälzgleitgelagerten Gewindehül- se 11 versehen. Dazu sind als Kugeln geformte Wälzkörper 38 vorgesehen, die außenseitig an der Gewindehülse 11 und innenseitig an der Führungshülse 8 geführt sind. Die Führungshülse 8 ist dabei mit mehreren vorzugsweise symmetrisch umfangsverteilt angeordneten, parallel zu einer Symmetrieachse 46 verlaufenden Führungsnuten 39 versehen, in denen jeweils die Wälzkörper 38 geführt sind. Vorzugsweise sind in beiden Endzonen der Gewindehülse 11 mehrere zu einem Paket angeordnete Wälzkörper 38 in dem sich zwischen der Gewindehülse 11 und der Führungshülse 8 einstellenden Ringspalt 40 angeordnet. Zur Beabstandung der zwei Wälzkörperpakete ist ein bevorzugt aus Kunststoff hergestellter Zwischenring 41 an der Innenwandung der Gewinde- hülse 11 befestigt sowie eine zylindrische Druckfeder 54. Weiterhin ist jedem Wälzkörperpaket ein Halteelement 42 zugeordnet, das einen Austritt der Wälzkörper 38 aus dem Ringspalt 40 verhindert. Die Stelleinrichtung 7a gemäß Figur 5 umfasst zumindest eine in einer Führungsnut 39 der Führungshülse 8 eingesetzte Führungsnadel, welche gemeinsam mit der Gewindehülse 11 axial verschiebbar sind. Als Führungsnadeln 44 eignen sich beispielsweise handelsübliche Wälzkörper eines Nadellagers. Zur Positionierung der Führungsnadeln gegenüber der Gewindehülse 11 sind Halteelemente 43, vorzugsweise jeweils ein Sprengring vorgesehen, welche in eine dazu eingebrachte Ringnut an der Innenwandung der Gewindehülse 11 eingesetzt sind. Abhängig von der Stellbewegung der Gewindehülse 11 stützen sich die Führungsnadeln 44 stirnseitig an einem Halteelement 43 ab, und fol- gen damit den Stellbewegungen der Gewindehülse 11.

In Figur 6 ist die Betätigungseinrichtung 7a mit einem Schneckentrieb 51 versehen. Das Zahnrad 13 bildet mit einer Mantelfläche 52 das Schneckenrad, in - dessen profilierte Mantelfläche tangential eine Schnecke 53 formschlüssig ein- greift. Die Schnecke 52 verbindet dabei den Elektromotor 15 mit dem Zahnrad 13. Die Stelleinrichtung 7a weist einen Kugelgewindetrieb auf, deren Wälzkörper 38 an beiden Stirnseiten der Gewindehülse 11 mittels eines Umlenkstücks 50 in einer der Führungsnut 39 parallel verlaufenden Rückführnut umgelenkt werden. Die Umlenkstücke 50 können. einstückig mit der Gewindehülse 11 ver- bunden sein oder mittels einer formschlüssigen Verbindung an der Gewindehülse 11 befestigt werden. Die Gewindehülse 11 ist so gestaltet, dass ein Gewinderillendurchmesser 49 gleich oder größer einem für das Ausrücklager 21 bestimmter Bunddurchmesser 48 ausgelegt ist. Damit kann in einem Arbeitsgang, vorzugsweise einer Rollierung, die Gewindehülse 11 hergestellt werden.

Die Figur 7 zeigt die Betätigungseinrichtung 7c, bei der das Stellglied 56 sowohl die Funktion des Zahnrades 13 als auch die der Zwischenhülse 17 übernimmt. Das Stellglied 56 ermöglicht folglich einen bauteiloptimierten Aufbau der Betätigungseinrichtung 7c. 14

Bezugszahlen

Schalttrennkupplung 30 Aufnahme

Mitnehmerscheibe 31a Laufbahn

Kurbelwelle 31b Laufbahn

Antriebswelle 32 Wälzkörper

Schaltgetriebe 33 Laufbahn

Betätigungseinrichtung 34 Führungsnut a Stelleinrichtung 35 Ansatz b Stelleinrichtung 36a Ringnut c Stelleinrichtung 36b Ringnut

Führungshülse 37 Ringspalt

Getriebegehäuse 38 Wälzkörper 0 Mantelfläche 39 Führungsnut 1 Gewindehülse 40 Ringspalt 2 Kugelmutter 41 Zwischenring 3 Zahnrad 42 Halteelement 4 Ritzel 43 Halteelement 5 Elektromotor 44 Führungsnadel 6 Stellhülse 45 Sensor 7 Zwischenhülse 46 Symmetrieachse 8 Bord 47a Gleitband 9 Wälzkörper 47b Gleitband 0 Stützlager 48 Bunddurchmesser 1 Ausrücklager 49 Gewinderillendurchmesser 2 Außenring 50 Umlenkstück 3 Führungsring 51 Schneckentrieb 4 Schenkel 52 Mantelfläche 5 Tellerfeder 53 Schnecke 6 Innenhülse 54 Druckfeder 7 Abschnitt 55 Verdrehsicherung 8 Sprengring 56 Stellglied 9 Wälzkörper

Claims

Patentansprüche

1. Betätigungseinrichtung für eine Schalttrennkupplung (1 ), die zwischen einem Schaltgetriebe (5), insbesondere einem Zahnräderwechselgetriebe, und einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist, umfassend ein axial verschiebbares, mit einem Federmittel der Schalttrennkupplung (1) zusammenwirkendes Ausrücklager (21 ), welches gemeinsam mit einer Stellein- richtung (7a, 7b) auf einer ortsfesten Führungshülse (8) axial verschiebbar ist, wobei die Führungshülse (8) eine das Schaltgetriebe (5) mit der Schalttrennkupplung (1) verbindende Antriebswelle (4) koaxial umschließt und eine Verstellung der Betatigungseinrichtung (6) mittels eines Elektromotors (15) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Linear- triebwerk einschließende Stelleinrichtung (7a, 7b, 7c) unmittelbar über ein

Getriebe mit dem ortsfest an einem von der Betätigungseinrichtung (6) getrennten Gehäuse angeordneten Elektromotor (15) verbunden ist und die Stelleinrichtung (7a, 7b, 7c) eine Drehbewegung in eine stufenlose, lineare Bewegung umsetzt, wobei die eine Baueinheit bildende Stellein- richtung (7a, 7b, 7c) das Lineartriebwerk, die Führungshülse (8), das Ausrücklager (21) sowie zumindest teilweise das zwischen der Stelleinrichtung (7a, 7b, 7c) und dem Elektromotor (15) angeordnete Getriebe umfasst.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei als Lineartriebwerk ein Gewindetrieb vorgesehen ist, bestehend aus einer verdrehgesicherten, auf der Führungshülse (8) linear verschiebbaren Gewindehülse (11 ), welche von einer Kugelmutter (12) koaxial umschlossen ist, wobei Wälzkörper (32) zwischen der Gewindehülse (11 ) und der Kugelmutter (12) ange- ordnet sind.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, die einen Kugelgewindetrieb einschließt, bei dem als Kugeln ausgebildete Wälzkörper (32) zwischen der Gewindehülse (11) und der Kugelmutter (12) angeordnet sind, und die Kugeln in zueinander korrespondierenden Laufbahnen formschlüssig ge- führt sind, wobei eine Mantelfläche der die Gewindehülse (11 ) zur Führung der Wälzkörper (32) eine schraubenlinienförmig gestaltete Laufbahn (33) umfasst.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Rollengewindetrieb als Lineartriebwerk eingesetzt ist, deren verdrehgesicherte, auf der Führungshülse (8) linear verschiebbare Gewindehülse (11) von einer Rollenmutter koaxial umschlossen ist und in einem Ringspalt zwischen der Gewindehülse (11) und der Rollenmutter Wälzkörper eingesetzt sind, die als Rollen ausgebildet symmetrisch umfangsverteilt in einem Käfig angeord- net sind und ein Gewinde der Rolle sowohl in ein Außengewinde der Kugelmutter (12) als auch in ein Innengewinde der Gewindehülse (11) eingreift.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Elektromotor (15) an einem Getriebegehäuse (9) so befestigt ist, dass dieser ohne Demontage des Schaltgetriebes (5) von außen zugänglich ist.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Getriebe der Betätigungseinrichtung (6) ein direkt oder indirekt mit der Kugelmutter (12) der Stelleinrichtung (7a, 7b) verbundenes Zahnrad (13) umfasst, welches mit einem an dem Elektromotor (15) angeordnetes Ritzel (14) verzahnt ist.

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei das Zahnrad (13) an dem von dem Ausrücklager (21) abgewandten Ende der Stelleinrichtung (7a, 7b) angeordnet ist, und das über eine Zwischenhülse (17) mit der Kugelmutter (12) in Verbindung steht.

8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, deren Zahnrad (13) und Zwischenhülse (17) einstückig ausgebildet sind, die gemeinsam ein Stellglied (56) bilden.

9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Getriebe zum Antrieb der Stelleinrichtung (7a, 7b) einen Zugmitteltrieb umfasst, bei dem ein Zugmittel ein mit dem Elektromotor (15) verbundenes Kettenrad oder Riemenscheibe ein weiteres an der Stelleinrichtung (7a, 7b) angeordnetes Kettenrad, Riemenscheibe oder Zahnriemenscheibe umschließt.

10. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , bei dem das zwischen dem Elektromotor (15) und der Stelleinrichtung (7a, 7b) vorgesehene Getriebe beispielsweise durch einen Austausch der Zahnräder oder Riemenscheiben unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse ermöglicht, um eine Stell- geschwindigkeit bzw. eine Stellkraft der Stelleinrichtung (7a, 7b) zu beeinflussen.

11. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei ein Schneckentrieb (51 ) als Getriebe zwischen dem Elektromotor (15) und der Stelleinrichtung (7a, 7b, 7c) vorgesehen ist.

12. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Rollen des Rollengewindetriebs in einem Käfig geführt sind, der zumindest über eine Stirnseite an einem Endring oder an einem Begrenzungsbund abgestützt ist.

13. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei das für die Rollen bestimmte Innengewinde an einer Rollenmutter mit in Längsrichtung verlaufenden Aussparungen versehen ist, die in Verbindung mit stirnseitigen Rückführkonturen des Endrings oder eines Begrenzungsbundes bei einer definierten Endlage, eine selbsttätige Rückführung der Rollen sicherstellen.

14. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei das Zahnrad (13) axial versetzt zu der Kugelmutter (12) über ein Stützlager (20) auf der Führungshülse (8) abgestützt und drehbar gelagert ist.

15. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , bei der das Ausrücklager (21 ) unmittelbar an der Führungshülse (8) befestigt ist.

16. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 15, die als Ausrücklager (21 ) ein Wälzlager (21 ) umfasst, wobei die Führungshülse (8) als Innenring vorge- sehen ist.

17. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei das Ausrücklager (21) als Rillenkugellager oder als ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet ist.

18. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei das Ausrücklager (21) eine Innenhülse (26) umfasst, die im eingebauten Zustand in Richtung der Schalttrennkupplung (1 ) einen axial vorstehenden Abschnitt (27) zur Aufnahme von Schenkeln (24a, 24b) bildet, an denen Federmittel, insbeson- dere Tellerfeder (25a, 25b) der Schalttrennkupplung (1 ) kraftschlüssig abgestützt sind.

19. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , die zur Betätigung einer mit einem Zweimassenschwungrad verbundenen Schalttrennkupplung (1 ) vorgesehen ist.

20. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , die für eine als Doppelkupplung konzipierte Schalttrennkupplung (1 ) eingesetzt ist.

21. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Ausrücklager (21 ) zur radialen Einstellbarkeit einen axial vorgespannten, radial verschiebbaren Laufring einschließt.

22. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , das zum Ausgleich eines axialen Schlages der Schalttrennkupplung (1) Tellerfeder einen sphärisch einstellbaren Ring aufweist, der weiterhin zur Verschleißminderung, insbesondere zur Vermeidung von Reibrost, eine Beschichtung an den Kontaktstellen aufweist.

50. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , mit einer spanlos hergestellten Gewindehülse (11 ), die vorzugsweise als ein Tiefziehteil gestaltet ist, bei der ein Bunddurchmesser (48) des Ausrücklagers (21) = einem Gewinde- rillendurchmesser (49) entspricht.

24. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei der Kugelgewindetrieb ein der Gewindehülse (10) zugeordnetes Umlenkstück (50) aufweist.

25. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei Kontaktflächen zwischen den unmittelbar gleitend zusammengefügten Bauteile, wie die Gewindehülse (11) und die Führungshülse (8) bzw. die Schenkel (24a, 24b) in Verbindung mit der Tellerfeder (25a, 25b) zur Reibungsoptimierung bzw. Verschleißreduktion beschichtet sind oder mit Abdeckkappen versehen sind.

26. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Betätigungseinrichtung (6) zur Erfassung einer Lageposition und/oder einer Betätigungskraft zumindest einen Sensor (45), insbesondere einen Weg- oder einen Kraftsensor umfasst, mit der beispielsweise die Lageposition der Gewindehülse (11 ) bestimmt werden kann.