WO2012000478A1 - Betätigungseinrichtung für eine reibungskupplung - Google Patents

Betätigungseinrichtung für eine reibungskupplung Download PDF

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WO2012000478A1
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actuating device
central
friction clutch
piston
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Inventor
Wolfgang Haas
Peter Scholz
Grosdan Halvadjiyski
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D25/082—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members co-inciding with the axis of rotation
    • F16D25/083—Actuators therefor

Definitions

  • the invention relates to an actuating device for a friction clutch.
  • Automatic transmissions have been used for quite some time in different types of motor vehicles. These include, for example, stepped automatic transmissions, dual-clutch transmissions and stepless transmissions.
  • an automatic transmission is characterized by a variable transmission ratio between the input speed and the output speed as well as an automatable control of different transmission ratios.
  • Gearbox is hereby understood to mean the entirety of the elements involved in the change in the gear ratio and at least temporarily incorporated in the power flow, independently of a possible structural division into different subassemblies.
  • a shift command for changing the gear ratio is usually by means of pressure-medium-actuated switching elements such as clutches and / or Brem sen translated into gear shift positions.
  • the clutches or brakes are used for the synchronization of various transmission elements and for controlling the power flow within the transmission.
  • clutches and brakes are commonly referred to as clutches.
  • the clutches used in this case usually have effective surfaces designed as friction linings which, when the clutch is closed, are pressed against each other by means of a mostly axial force and in this way can transmit a torque.
  • the return spring may be, for example, a coil spring, a plate spring or a combination of different springs, wherein different spring characteristics can be realized by a combination of different springs.
  • the drag torque depends on a large number of different parameters. Among other things, it depends significantly on the air play, that is, on the sum of the distances between the friction linings when the clutch is open. In addition, however, there are a large number of other parameters which have an influence on the magnitude of the drag torque. In this parameter space, depending on the operating state, there is a drag torque optimum with regard to the drag torque over the air clearance.
  • the drag torque initially decreases with increasing air play. However, a further increasing air play can favor a so-called lamella wobble, resulting in a significantly increased drag torque.
  • the present invention seeks to provide an actuator for a friction clutch in which the induced drag losses of the friction clutch are minimized.
  • an actuating device for a friction clutch which has a cylinder which forms a working space.
  • an axially movable piston is arranged in the cylinder.
  • T he friction clutch exerts a twisting moment on the piston.
  • the piston has on the side facing away from the friction clutch on a central initiator.
  • the piston is mechanically connected to the central initiator.
  • the central initiator is biased by a spring and covered outwards with a cap. The piston of the central initiator at least partially rubs against the cap.
  • a preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the cap has at least one support point.
  • the central initiator has at its end a bulge which rubs at least partially against the support point of the cap.
  • a preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the cap has a projection.
  • the projection is designed such that it is preferably arranged on the housing of the Betreliistsei device side facing the cap.
  • a preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the housing of the actuating device has a groove.
  • the groove in the housing of the actuating device is preferably designed such that the projection of the cap engages positively in the groove.
  • a preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the cap can be mounted in a predetermined position by the projection against the housing of the actuating device. Through the groove and the projection, the cap is mounted against rotation on the housing of the actuator.
  • a further preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the cap comprises a tribologi cal favorable material or filler.
  • Tribology deals with the scientific description of friction, wear and lubrication as well as the development of technologies for the optimization of friction processes.
  • a tribologically favorable material or filler thus has an optimum in terms of friction, wear and lubrication.
  • the cap is made of a plastic.
  • the cap is made of plastic filled with Teflon and / or carbon fibers.
  • a preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the central initiator rubs lubricant-free against the cap.
  • the central initiator and the cap thus form a kind of dry-running plastic plain bearings.
  • a preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the central initiator consists of a metallic material.
  • the central inserter is made of aluminum.
  • a further preferred embodiment of the actuating device is characterized in that the cap has a cylindrical continuous connection, which is preferably arranged laterally on the cap.
  • the connection for attaching suitable for a hydraulic line.
  • the connection can also be used with a pressure relief valve for draining excess hydraulic fluid.
  • the housing has a receptacle for a sensor.
  • the sensor is designed as a magnetic sensor.
  • the central initiator of the actuating device preferably has a magnet, so that the position of the central initiator can be detected via the sensor.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an actuator according to the invention n-direction
  • Figure 2 schematically shows a three-dimensional view of a Betuschistseinrichtu ng according to
  • FIG. 3 schematically shows a three-dimensional view of a cap
  • Figure 4 schematically shows a sectional view of an inventive Actuate supply device.
  • FIG. 1 shows schematically a sectional illustration of an actuating device 1 according to the invention.
  • the actuating device 1 has a housing 14, in which a central initiator 4 is arranged on a piston 3.
  • the central initiator 4 has in the lower left region on a bulge 8, which extends approximately over a quarter of the circumference of the central initiator 4. In the bulge 8, a magnet 13 is arranged.
  • D he central inserter 4 is covered with a cap 6.
  • the cap 6 is partially shown in a sectional view, so that the shape and position of the central initiator 4 are visible.
  • the cap 6 has at the lower end a conclusion 11.
  • the connection 11 is designed as a cylindrical, continuous connection piece. In the illustrated embodiment, the port 11 is closed with a closure.
  • the cap 6 is made of a plastic, for example.
  • the central initiator 4 is made of aluminum, for example.
  • the central inserter 4 rests against the cap 6.
  • Schleppmomente the Kuppl ung rubs the central inserter 4 on the cap 6 made of plastic.
  • a wear-poor friction pairing between the components is achieved than with two components made of aluminum or other metallic materials.
  • a plastic-aluminum friction pairing the drag losses of the friction clutch can be reduced.
  • FIG. 2 schematically shows a sectional view through a housing 14 of an actuating device 1 according to the invention.
  • the piston and the central initiator have been removed for better visibility.
  • the cap 6 has support points 7 against which rubs the bulge of the central inserter.
  • the cap 6 has for this purpose a correspondingly formed area.
  • cap 6 has a projection 9. The projection 9 of the cap 6 engages in a projection 9 of the cap 6 adapted groove 10 of the housing 14 a.
  • FIG. 3 schematically shows a three-dimensional view of a cap 6 of the actuating device 1.
  • the cap 6 has a recess which is adapted to the outer contour of the central initiator.
  • the cap 6 has a region adapted to the bulge of the central incinerator, which has a support point 7, 7 'towards the ends, against which the convexity of the central incinerator rubs.
  • a projection 9 For torsion-proof mounting of the cap 6 on the housing of an actuator i st the cap 6 is provided with a projection 9.
  • the illustrated embodiment of the cap 6 has this on the lower side, in the region of the bulge of the central initiator, a cylindrical, continuous connection 11. Table of signs 1 Operation note

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betatigungseinrichtung (1) für eine Reibungskupplung, die einen Zylinder (2) aufweist, der einen Arbeitsraum bildet, in dem ein axial bewegbarer Kolben (3) angeordnet ist. Die Reibungskupplung übt ein Verdrehmoment auf den Kolben aus. Der Kolben weist auf der, der Reibungskupplung abgewandten Seite einen Zentraleinrücker (4) auf. Der Zentraleinrücker ist mittels einer Feder vorgespannt. Der Zentraleinrücker ist nach außen mit einer Kappe (6) abgedeckt, gegen die der Zentraleinrücker reibt.

Description

Betätiqunaseinrichtunq für eine Reibungskupplung
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung.
Automatikgetriebe werden seit geraumer Zeit in unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen genutzt. Zu ihnen zählen beispielsweise Stufenautomatikgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe und stufenlose Getriebe. Allgemein zeichnet sich ein Automatikgetriebe durch ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl sowie eine automatisierbare Ansteuerung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse aus. Unter Getriebe wird hierbei unabhängig von einer möglichen baulichen Aufteilung auf unterschiedliche Baugruppen die Gesamtheit der an der Änderung des Übersetzungsverhältnisses beteiligten und zumindest zeitweise in den Kraftfluss eingebundenen E lemente verstanden.
Ein Schaltbefehl zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses wird zumeist mittels druck- mittelbetätigbaren Schaltelementen wie Kupplungen und/oder Brem sen in Getriebeschaltstellungen übersetzt. Dabei werden die Kupplungen bzw. Bremsen zur Synchronisation verschiedener Getriebeelemente und zur Steuerung des Kraftflusses innerhalb des Getriebes verwendet. Im Folgenden werden Kupplungen und Bremsen allgemein als Kupplungen bezeichnet. Die verwendeten Kupplungen weisen dabei zumeist als Reibbeläge gestaltete Wirkflächen auf, welche bei geschlossener Kupplung mittels einer zumeist axialen Kraft gegeneinanderge- drückt werden und auf diese Weise ein Drehmoment übertragen können.
Zur Ansteuerung der Kuppl ungen werden überwiegend hydraulische Aktuatoren verwendet, welche bei geöffneter Kupplung drucklos sind oder zumindest einen im Vergleich zum Betrieb bei geschlossener Kupplung niedrigen Betätigungsdruck aufweisen. Bei niedrigem Betätigungsdruck werden die Wirkflächen der Kupplung gewöhnlich über eine Rückstellfeder auseinander- und der Kolben der Aktuatoreinheit in Richtung seiner Ausgangslage gedrückt. Die Rückstellfeder kann dabei beispielsweise eine Schraubenfeder, eine Tellerfeder oder eine Kombination verschiedener Federn sein, wobei durch eine Kombination verschiedener Federn unterschiedliche Federkennlinien realisiert werden können.
Da Kupplungen, die momentan nicht in den Kraftfluss eingebunden sind, in fast allen Fällen offen sind, also die Reibbeläge nicht plan aneinander anliegen, übertragen sie im Idealfall kein Moment, Die Momentenübertragung bei offener Kupplung wird als Schleppmoment bezeichnet, die hierdurch entstehenden Verluste an nutzbarem Drehmoment als Schleppverluste. Die Schleppverluste wirken sich zudem durch eine Umsetzung von kinetischer Energie in Wärmeenergie potenziell negativ auf das Getriebe aus.
Das Schleppmoment ist von einer Vielzahl unterschiedlicher Parameter abhängig. Unter anderem hängt es wesentlich vom Luftspiel ab, also von der Summe der Abstände der Reibbeläge untereinander bei geöffneter Kupplung. Daneben gibt es jedoch noch eine Vielzahl anderer Parameter, welche auf die Größe des Schleppmomentes Einfluss haben. In diesem Parameterraum gibt es je nach Betrieb szustand ein Schleppmomentoptimum bezüglich des Schleppmomentes über dem Luftspiel. Dabei nimmt das Schleppmoment anfänglich mit steigendem Luftspiel ab. Ein weiter wachsendes Luftspiel kann jedoch ein sogenanntes Lam ellentaumeln begünstigen, woraus ein deutlich erhöhtes Schleppmoment resultiert.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung anzugeben bei der die induz ierten Schleppverluste der Reibungskupplung minimiert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus einer Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erf indung den Unteransprüchen entnehm bar sind.
Die Aufgabe wird mit einer Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung gelöst, die einen Zylinder aufweist, der einen Arbeitsraum bildet. In dem Zylinder ist ein axial bewegbarer Kolben angeordnet. D ie Reibungskupplung übt ein Verdrehmoment auf den Kolben aus. Der Kolben weist auf der der Reibungskupplung abgewandten Seite einen Zentraleinrücker auf. Vorzugsweise ist der Kolben mechanisch mit dem Zentraleinrücker verbunden. Der Zentraleinrücker ist mittels einer Feder vorgespannt und nach auße n hin mit einer Kappe abgedeckt. Der Kolben des Zentraleinrückers reibt zumindest teilweise gegen die Kappe.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe wenigstens eine Abstützstelle aufweist. Der Zentraleinrücker weist an seinem Ende eine Auswölbung auf, die wenigstens teilweise gegen die Abstützstelle der Kappe reibt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Kappe einen Vorsprung aufweist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kappe ist der Vorsprung derart ausgeführt, dass dieser vorzugsweise auf der dem Gehäuse der Betätigungsei nrichtung zugewandten Seite der Kappe angeordnet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Betätigungseinrichtung eine Nut aufweist. Die Nut in dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Vorsprung der Kappe in die Nut formschlüssig eingreift.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe durch den Vorsprung gegen das G ehäuse der Betätigungseinrichtung in einer vorbestimmten Position montierbar ist. Durch die Nut und den Vorsprung ist die Kappe verdrehsicher auf dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung montierbar.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe einen tribologi sch günstigen Werkstoff oder Füllstoff umfasst. Die Tribologie befasst sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von Reibung, Verschleiß und Schmierung sowie der Entwicklung von Technologien zur Optimierung von Reibungs Vorgängen. Ein tribologischer günstiger Werk- oder Füllstoff weist somit ein Optimum bei der Reibung, dem Verschleiß und der Schmierung auf.
Vorzugsweise ist die Kappe aus einem Kunststoff hergestellt. In einer besonders bevorz ugten Ausführungsform besteht die Kappe aus Kunststoff, wobei sie mit Teflon und/oder Kohlefasern gefüllt ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker schmierstofffrei gegen die Kappe reibt. Der Zentraleinrücker und die Kappe bilden somit eine Art trockenlaufendes Kunststoffgleitlager.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker aus einem metallischen Werkstoff besteht. Vorzugsweise besteht der Zentraleinrücker aus Aluminium.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe einen zylindrischen durchgängigen Anschluss aufweist, der vorzugsweise seitlich an der Kappe angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Anschluss zum Anbrin- gen einer Hydraulikleitung geeignet. Alternativ kann der Anschluss auch mit einem Überdruckventil zum Ablassen von überschüssiger Hydraulikflüssigkeit genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Betätigungseinrichtung weist das Gehäuse eine Aufnahme für einen Sensor auf. Vorzugsweise ist der Sensor als Magnetsensor ausgebildet. Der Zentraleinrücker der Betätigungseinrichtung weist vorzugsweise einen Magneten auf, so dass die Position des Zentraleinrückers über den Sensor detektierbar ist.
Durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgem äßen Betätigungsvorrichtung ist eine bestmögliche Minimierung der induzierten Schleppverluste der Reibungskupplung möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sic h aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben si nd. Es zeigen:
Figur 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Betätigung sei n- richtung;
Figur 2 schematisch ein dreidimensionale Ansicht einer Betätigungseinrichtu ng gemäß
Figur 1 ohne Kolben;
Figur 3 schematisch eine dreidimensionale Ansicht einer Kappe;
Figur 4 schematisch einen Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Betäti gungseinrichtung.
In Figur 1 ist schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 1 gezeigt. Die Betätigungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 14 auf, in dem ein Zentraleinrücker 4 an einem Kolben 3 angeordnet ist. Der Zentraleinrücker 4 weist im unteren linken Bereich eine Auswölbung 8 auf, die sich in etwa über ein Viertel des Umfangs des Zentraleinrückers 4 erstreckt. In der Auswölbung 8 ist ein Magnet 13 angeordnet. D er Zentraleinrücker 4 ist mit einer Kappe 6 abgedeckt. In der dargestellten Ausführungsform der Betätigungseinrichtung 1 ist die Kappe 6 teilweise in einer Schnittdarstellung gezeigt, so dass die Form und Lage des Zentraleinrückers 4 sichtbar sind. Die Kappe 6 weist an dem unteren Ende einen An- schluss 11 auf. Der Anschluss 11 ist als zylindrischer, durchgängiger Anschlussstutzen ausgeführt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Anschluss 11 mit einem Verschluss verschlossen.
Die Kappe 6 ist beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt. Der Zentraleinrücker 4 besteht beispielsweise aus Aluminium. Bei offener oder geschlos sener Kupplung liegt der Zentraleinrücker 4 an der Kappe 6 an . Durch Schleppmomente der Kuppl ung reibt der Zentraleinrücker 4 an der Kappe 6 aus Kunststoff. Durch den Kontakt eines Bauteiles aus Aluminium gegen ein weiteres Bauteil aus einem Kunststoff wird eine verschleißärmere Reibpaarung zwischen den Bauteilen erreicht als bei zwei Bauteilen aus Aluminium oder anderen metallischen Werkstoffen. Durch eine Kunststoff-Aluminium Reibpaarung können die Schleppverluste der Reibungskupplung verringert werden.
In Figur 2 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuse 14 einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 1 gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform der Betätigungseinrichtung 1 wurde der Kolben sowie der Zentraleinrücker aus Gründen der besseren Sichtbarkeit entfernt. Die Kappe 6 weist Abstützstellen 7 auf gegen die die Auswölbung des Zentraleinrückers reibt. Die Kappe 6 weist hierzu einen entsprechend ausgebildeten Bereich auf. Zur verdrehsicheren Mon tage der Kappe 6 an dem Gehäuse 14 der Betätigungseinrichtung 1 weist Kappe 6 einen Vorsprung 9 auf . Der Vorsprung 9 der Kappe 6 greift in eine dem Vorsprung 9 der Kappe 6 angepasste Nut 10 des Gehäuses 14 ein.
In Figur 3 ist schematisch eine dreidimensionale Ansicht einer Kappe 6 der Betätigungseinrichtung 1 gezeigt. Die Kappe 6 weist eine Vertiefung auf, die an die Außenkontur des Zentraleinrückers angepasst ist. Hierbei weist die Kappe 6 einen an die A uswölbung des Zentraleinrückers angepassten Bereich auf, der zu den Enden hin jeweils eine Abstützstelle 7, 7' aufweist, gegen die die Auswölbung des Zentraleinrückers reibt. Zur verdrehsicheren Montage der Kappe 6 an dem Gehäuse einer Betätigungseinrichtung i st die Kappe 6 mit einem Vorsprung 9 versehen. In der dargestellten Ausführungsform der Kappe 6 weist diese auf der unteren Seite, im Bereich der Auswölbung des Zentraleinrückers, einen zylindrischen, durchgängigen Anschluss 11 auf. BezuQSzeichenliste 1 Betätigungseinnchtung
2 Zylinder
3 Kolben
4 Zentralein rück er
5 Feder
6 Kappe
7 Abstützstelle
8 Auswölbung
9 Vorsprung
10 Nut
11 Anschluss
12 Sensor
13 Magnet
14 Gehäuse der Betätigungseinrichtung 1

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungseinrichtung (1 ) für eine Reibungskupplung aufweisend,
einen Zylinder (2), der einen Arbeitsraum bildet, in dem ein axial bewegbarer Kolben (3) angeordnet ist,
wobei die Reibungskupplung ein Verdrehmoment auf den Kolben (3) ausübt, wobei der Kolben (3) auf der, der Reibungs kupplung abgewandten Seite einen Zentraleinrücker (4) aufweist,
wobei der Zentraleinrücker (4) mittels einer Feder (5) vorgespannt ist
und wobei der Zentraleinrücker (4) nach außen mit einer Kappe (6) abgedeckt ist, gegen die der Kolben (3) des Zentraleinrückers (4) reibt.
2. Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) wenigstens eine Abstützstelle (7) aufweist, gegen die eine Auswölbung (8) des Zentraleinrückers (4) reibt.
3. Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden A nsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) einen Vorsprung (9) aufweist.
4. Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Betätigungseinrichtung (1 ) eine Nut (10) aufweist, in die der Vorsprung ( 9) der Kappe (6) eingreift.
5. Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) durch den Vorsprung (9) und die Nut (10) in einer vorbestimmten Position montierbar ist.
6. Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden A nsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) Teflon enthält.
7. Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden A nsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) Kohlefasern enthält.
8. Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden A nsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker (4) schmierstofffrei gegen die Kappe (6) reibt.
9. Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden A nsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker (4) überwiegend Aluminium besteht.
10. Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden A nsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) einen zylindrischen, durchgängigen Anschluss (11 ) aufweist.
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