DE102004004338A1

DE102004004338A1 - Kupplungsausrückvorrichtung

Info

Publication number: DE102004004338A1
Application number: DE102004004338A
Authority: DE
Inventors: Andelko Dipl.-Ing. Vesenjak
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-18
Also published as: SE0500164L; SE527247C2; US7175014B2; US20050167233A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsausrückvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem gehäusefest angeordneten Ausrückflansch (11) und eienm axial verschiebbar auf dem Ausrückflansch (11) geführten Ausrücklager (9), zwischen denen eine Laufbuchse (10) angeordnet ist. DOLLAR A Zur Reduzierung des Verschleißes zwischen der Laufbuchse (10) und dem Ausrückflansch (11) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der radial nach innen weisenden Oberfläche der Laufbuchse (10) und/oder der radial nach außen weisenden Oberfläche des Ausrückflansches (11) axial ausgerichtete Nuten (21, 22, 23, 24) ausgebildet sind, die derart positioniert sind, dass diese im Bereich der Wirklinie einer auf das Ausrücklager (9) wirkenden Verkantungskraft (F¶v¶) verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsausrückvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein wesentlicher Bestandteil heutiger Schaltgetriebe ist die Kupplungsausrückvorrichtung, mit deren Hilfe eine Anfahr- und Schaltkupplung eines Kraftfahrzeuges manuell oder automatisch betätigbar ist. Eine solche Kupplungsausrückvorrichtung ist aus der DE 694 07 681 T2 bekannt, bei der auf einem gehäusefest angeordneten Ausrückflansch ein Ausrücklager axial verschiebbar geführt ist. Zudem ist zwischen dem Ausrückflansch und dem Ausrücklager eine Laufbuchse angeordnet, die eine leichte axiale Verschiebbarkeit mit geringen Reibkräften gewährleisten soll.

Bei dieser bekannten Kupplungsausrückvorrichtung sind an der radial nach innen weisenden Seite der Laufbuchse axial ausgerichtete Tragabschnitte ausgebildet, die durch achsparallel ausgerichtete Nuten voneinander getrennt sind. Über die Ausbildung der Nuten hinsichtlich ihrer Breite, Tiefe, Anzahl und Anordnung am Innenumfang der Laufbuchse ist dieser Druckschrift nichts zielgerichtetes entnehmbar.

Zudem ist es allgemein bekannt, dass Laufbuchsen beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen und in das Ausrücklagergehäuse eingepresst oder eingespritzt sind.

Auf das Ausrücklager einer solchen Kupplungsausrückvorrichtung wirkt ein Ausrückhebel derart mit einer Ausrückkraft F_A, dass die Schwenkbewegung des Ausrückhebels in eine Linearbewegung des Ausrücklagers auf dem Ausrückflansch umgewandelt wird.

Aufgrund von Reibkräften und einem in der Praxis durchweg nicht zu vermeidenden außermittigen Kraftangriffspunkt zwischen dem Ausrückhebel und dem Ausrücklager wirkt auf das Ausrücklager und die Laufbuchse ein mehr oder minder großes Verkantungsmoment M_v, dessen Größe sich in Abhängigkeit von der Verschiebeposition des Ausrücklagers auf dem Ausrückflansch verändert.

Dieses Verkantungsmoment M_v bewirkt eine Verkantungskraft F_v, die über das Ausrücklager bzw. dessen Lagerbuchse auf den Ausrückflansch wirkt und dort eine Erhöhung der Reibkraft in Richtung der Längsbewegung des Ausrücklagers verursacht, so dass die Bewegung des Ausrücklagers auf dem Ausrückflansch und damit das Betätigen der Kupplung behindert wird.

Wenngleich diese zusätzliche Reibkraft bei der jeweiligen Kupplungsbetätigung vergleichsweise gering sein mag, so führt diese während der Lebensdauer einer solchen bekannten Kupplungsausrückvorrichtung zu einem zusätzlichen Verschleiß am Ausrücklager bzw. dessen Laufbuchse sowie am Ausrückflansch. Tatsächlich konnten diesbezügliche Untersuchungen an gattungsgemäß ausgebildeten Kupplungsausrückvorrichtungen zeigen, dass sich die Laufbuchse des Ausrücklagers im Laufe der Zeit aufgrund des geschilderten Effekts in den Ausrückflansch sozusagen „eingräbt", welches zu einer Selbsthemmung des Ausrücklagers bzw. dessen Laufbuchse auf dem Ausrückflansch führt. Diese Störungen in der Betätigungsbewegung einer Kupplungsausrückvorrichtung führen zu Betätigungs- und Komfortproblemen beim Anfahren, Rangieren und Schaltvorgängen bei Schaltgetrieben.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kupplungsausrückvorrichtung derart weiterzubilden, dass trotz außermittigem Kraftangriffspunkt zwischen dem Ausrückhebel und dem Ausrücklager kein verkantungsmomentbezogener Verschleiß zwischen dem Ausrücklager bzw. der Laufbuchse und dem Ausrückflansch erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die außermittige Krafteinleitung durch den Ausrückhebel in das Ausrücklager zu einer verschleißerzeugenden Verkantungskraft F_v führt, deren Wirkrichtung senkrecht auf die Oberfläche des Ausrückflansches steht und zu dessen Längsachse X weist. In Kenntnis dieses Zusammenhangs wird vorgeschlagen, in die radial nach innen weisende Oberfläche der Laufbuchse und/oder in die radiale nach außen weisende Oberfläche des Ausrückflansches Längsnuten einzubringen, die derart positioniert sind, dass diese im Bereich der Wirklinie der auf das Ausrücklager wirkenden Verkantungskraft F_v verlaufen. Diese Wirklinie ergibt sich aus der Summe aller Verkantungskraftangriffspunkte während einer Axialbewegung des Ausrücklagers. Zudem werden als im Bereich dieser Wirklinie liegende Nuten auch solche gezählt, die nicht unmittelbar unter den genannten Kraftangriffspunkten liegen, sondern unter vorzugsweise radialem Abstand dazu angeordnet sind.

Durchgeführte Untersuchungen an erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungsausrückvorrichtungen zeigten überraschenderweise, dass durch diese gezielte Ausrichtung der Längsnuten das eingangs genannte Verschleißproblem beseitigt werden konnte. Dieser Effekt ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass durch den beschriebenen Aufbau am Ort der Verkantungskraft F_v kein Laufbuchsenmaterial mit Material des Ausrückflansches in Kontakt gerät und so ein diesbezüglicher Verschleiß vermieden wird. Die Abstützung der Verkantungskraft F_v auf die der jeweiligen Nut benachbarten Bereiche der Laufbuchse verursacht dagegen keinen funktionsbeeinträchtigenden Verschleiß.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Kupplungsausrückvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem gehäusefest angeordneten Ausrückflansch und einem axial verschiebbar auf dem Ausrückflansch geführten Ausrücklager, zwischen denen eine Laufbuchse angeordnet ist.

Um zu erreichen, dass trotz außermittigem Kraftangriffspunkt zwischen dem Ausrückhebel und dem Ausrücklager kein verkantungskraftbezogener Verschleiß zwischen der Laufbuchse des Ausrücklagers und dem Ausrückflansch erfolgt, ist zusätzlich vorgesehen, dass in der radial nach innen weisenden Oberfläche der Laufbuchse und/oder der radial nach außen weisenden Oberfläche des Ausrückflansches axial ausgerichtete Nuten ausgebildet sind, die derart positioniert sind, dass diese im Bereich der Wirklinie einer auf das Ausrücklager bzw. den Ausrückflansch wirkenden Verkantungskraft F_v verlaufen.

Im Sinne der Erfindung ist es dabei gleichwirkend, wenn das Laufbuchsenmaterial und die darin ausgebildeten Nuten direkt auf die Oberfläche des Ausrückflansches und/oder des Ausrücklagers aufgebracht ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Nuten an der Laufbuchse und/oder an dem Ausrückflansch ausgebildet sind. Zudem wird es als vorteilhaft erachtet, wenn die wenigstens zwei Nuten am Umfang von Laufbuchse und/oder an dem Ausrückflansch diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

Von besonderer Bedeutung für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kupplungsausrückvorrichtung ist, dass das Verhältnis von Nutenbrei te B zu Nutentiefe T sowie die Anzahl die Nuten derart gewählt ist, dass auch bei maximaler Einwirkung der Verkantungskraft F_v im Bereich der Nuten kein mechanischer Kontakt zwischen dem Ausrücklager bzw. der Laufbuchse und dem Ausrückflansch zustande kommt.

Zudem wird durch die Erfindung die Variante mit abgedeckt, gemäß der das Verhältnis von Nutenbreite B zu Nutentiefe T sowie die Anzahl der Nuten derart gewählt ist, dass bei Einwirkung der Verkantungskraft F_v auf das Ausrücklager dieses mit seiner Längsachse leicht geneigt zur Längsachse X des Ausrückflansches ausgerichtet ist.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung verfügt die Laufbuchse über radial nach innen, und/oder der Ausrückflansch über radial nach außen ausgerichtete Tragabschnitte zur Abstützung des Ausrücklagers auf dem Ausrückflansch. Diese Tragabschnitte können durch separate und ebenfalls axial ausgerichtete Zwischenräume segmentiert sein.

Hinsichtlich der Laufbuchse kann zudem vorgesehen sein, dass diese in das Ausrücklager eingepresst oder auf den Ausrückflansch aufgepresst ist. Zudem kann das Ausrücklager auch ein Bestandteil einer Zentralausrückvorrichtung sein.

Eine andere und im Sinne der Erfindung gleichwirkende Variante sieht vor, dass die Laufbuchse nicht als gesondertes Bauteil vorgesehen ist, sondern als Beschichtung an der Innenseite des Ausrücklagers oder an der Außenseite des Ausrückflansches ausgebildet ist.

Schließlich umfasst die Erfindung auch diejenige Variante, gemäß der anstelle der gesonderten Nuten die genannten Zwischenräume zwischen den Tragabschnitten wie beschrieben verkantungsverschleißhindernd angeordnet und ausgebildet sind, dass auf gesonderte Nuten verzichtet werden kann.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt, anhand der ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Merkmalen und Vorteilen nachfolgend näher erläutert wird. Darin zeigen
1 eine Schnittdarstellung eines Teils eines Schaltgetriebes im Bereich der Kupplungsbetätigungsvorrichtung,
2 einen Ausrückflansch der Kupplungsbetätigungsvorrichtung gemäß 1,
3 den Ausrückflansch gemäß 2 in einer Querschnittsdarstellung,
4 eine Seitenansicht des Ausrücklagers gemäß 1, und
5 eine Ansicht A des Ausrücklagers gemäß 4.
Demnach ist 1 eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung 1 entnehmbar, die innerhalb eines hier nur ausschnittweise gezeigten Getriebegehäuses 2 angeordnet ist. Zu der Kupplungsbetätigungsvorrichtung 1 gehört ein Druckzylinder 3, dessen Kolben 4 auf ein Ende einer Ausrückgabel 5 drückt, die in einem Schwenklager 6 gelagert ist. Das andere Ende der Ausrückgabel 5 wirkt mit ihren Klauen 7 auf radial abstehende Betätigungsarme 8 an einem Ausrücklager 9, welches auf einem Ausrückflansch 11 axial verschiebbar gelagert ist. Zudem ist der Ausrückflansch 11 mittels Befestigungsschrauben 20 an dem Getriebegehäuse 2 befestigt.
Das Ausrücklager 9 ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und umfasst einen Befestigungsabschnitt 29 für eine Tellerfeder 14, einen Wälzlagerabschnitt 28 und eine Ausrückhülse 30. Dabei ist der Befestigungsabschnitt 29 und der Innenring des Radiallagers 13 als gemeinsames Bauteil ausgebildet, während der Außenring des Radiallagers 13 und die Ausrückhülse 30 über ein Befestigungsbauteil kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Wie 1 weiter zeigt, ist das radial äußere Ende der Tellerfeder 14 an einem Kupplungskorb 18 gelagert, an dem auch Druckplatten 15 befestigt sind. Die Tellerfeder 14 wirkt zum Schließen der Kupplung bekanntermaßen auf die Druckplatten 15, die gegen den Reibbelag 17 einer Kupplungsscheibe 16 drücken. Zudem steht der Kupplungskorb 18 mit der Antriebswelle eines hier nicht dargestellten Antriebsmotors in Antriebsverbindung. Außerdem ist erkennbar, dass die Kupplungsscheibe 16 über eine Steckverzahnung 25 mit der im Getriebegehäuse 2 in einem Radiallager 27 gelagerten Getriebeeingangswelle 12 verbunden ist.
1 ist auch entnehmbar, dass zwischen der Ausrückhülse 30 des Ausrücklagers 9 eine Laufbuchse 10 angeordnet ist, die in diesem Ausführungsbeispiel in das Ausrücklager 9 eingepresst ist.
Bei einer Betätigung des Druckzylinders 3 wird die Ausrückgabel 5 um das Lager 6 geschwenkt, so dass deren Betätigungsklauen 7 sich auf einer Kreisbahn bewegend gegen die Betätigungsarme 8 des Ausrücklagers 9 wirken. Durch die Bewegung der Betätigungsklauen 7 greifen diese nicht koaxial zu der Längsachse X des Ausrückflansches 11 bzw. des Ausrücklagers 9 an, wodurch ein Verkantungsmoment M_v auf das Ausrücklager 9 wirkt. Der Betrag dieses Verkantungsmoments M_v hängt dabei einerseits von der Betätigungskraft F_A der Ausrückgabel 5 auf das Ausrücklager 9 ab, und ist andererseits abhängig vom Abstand S_A zwischen dem Angriffspunkt der Klauen 7 an den Betätigungsarmen 8 und der Längsachse X des Ausrückflansches 11 bzw. des Ausrücklagers 9. Dadurch variiert das Verkantungsmoment M_v letztlich in Abhängigkeit von der Verschiebeposition des Ausrücklagers 9.
Durch das Verkantungsmoment M_v wirkt über das Ausrücklager 9 und die Laufbuchse 10 eine Verkantungskraft F_v auf den Ausrückflansch 11, die gemäß dem nachfolgend beschriebenen Aufbau vorteilhafterweise keine verschleißfördernde Wirkung auf den Ausrückflansch 11 bzw. auf die Laufbuchse 10 ausübt.
Wie 2 und 3 zeigen, ist der Ausrückflansch 11 erfindungsgemäß mit zwei oder mehr Nuten 21, 22 ausgestattet, die in Längsrichtung X an dessen radial äußeren Oberfläche ausgebildet sind. Bevorzugt sind dabei zwei Nuten 21, 22 genau gegenüberliegend angeordnet. Von besonderer Bedeutung bei der Anordnung dieser Nuten 21, 22 ist nun, dass diese derart am Ausrückflansch 11 positioniert sind, dass diese im Bereich der Wirklinie der auf das Ausrücklager 9 bzw. den Ausrückflansch 11 wirkenden Verkantungskraft F_v verlaufen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Nuten 21, 22 radial genau unterhalb der als Normalkraft definierten Verkantungskraft F_v angeordnet sind.
Die Breite B und die Tiefe T der Nuten 21, 22 ist dabei derart gewählt, dass im Bereich der Nuten 21, 22 auch bei maximaler Einwirkung der Verkantungskraft F_v kein Kontakt zwischen dem Ausrücklager 9 bzw. dessen Laufbuchse 10 und dem Ausrückflansch 11 zustande kommt. Dabei kann es gewollt sein, dass bei Einwirkung der Verkantungskraft F_v auf das Ausrücklager 9 dasselbe mit seiner Längsachse leicht geneigt zur Längsachse X des Ausrückflansches 11 ausgerichtet ist.
Gleichwirkend und/oder unterstützend wirken Nuten 16 und 17, welche gemäß 4 und 5 in der radial nach innen weisenden Oberfläche der Laufbuchse 10 ausgebildet sind. Auch hier sind die Nuten 16, 17 derart angeordnet und ausgerichtet, dass diese genau unterhalb der als Normalkraft definierten Verkantungskraft F_v liegen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass auf gesonderte Nuten in der Laufbuchse 10 und/oder dem Ausrückflansch 11 verzichtet wird, und dafür die Zwischenräume 31 von radial nach innen weisenden Tragabschnitten 26 derart ausgebildet und angeordnet sind, dass diese im Bereich der Wirklinie der auf das Ausrücklager 9 wirkenden Verkantungskraft F_v verlaufen.

1: Kupplungsbetätigungsanordnung
2: Getriebegehäuse
3: Druckzylinder
4: Kolbenstange
5: Ausrückgabel
6: Lager
7: Klaue
8: Betätigungsarm des Ausrücklagers
9: Ausrücklager
10: Laufbuchse
11: Ausrückflansch
12: Getriebeeingangswelle
13: Radiallager des Ausrücklagers
14: Tellerfeder
15: Druckplatte
16: Kupplungsscheibe
17: Reibbelag
18: Kupplungskorb
19: Flanschplatte
20: Befestigungsschraube
21: Nut im Ausrückflansch
22: Nut im Ausrückflansch
23: Nut in Laufbuchse
24: Nut in Laufbuchse
25: Steckverzahnung
26: Tragabschnitte an der Laufbuchse
27: Radiallager der Getriebeeingangswelle
28: Wälzlagerabschnitt des Ausrücklagers
29: Befestigungsabschnitt für die Tellerteder
30: Ausrückhülse
31: Zwischenraum zwischen zwei Tragabschnitten
B: Nutenbreite
X: Längsachse
F_v: Verkantungskraft
F_A: Ausrückkraft
M_v: Verkantungsmoment
S_A: Strecke der Außermittigkeit
T: Nutentiefe

Claims

Kupplungsausrückvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem gehäusefest angeordneten Ausrückflansch (11) und einem axial verschiebbar auf dem Ausrückflansch (11) geführten Ausrücklager (9), zwischen denen eine Laufbuchse (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der radial nach innen weisenden Oberfläche der Laufbuchse (10) und/oder der radial nach außen weisenden Oberfläche des Ausrückflansches (11) axial ausgerichtete Nuten (21, 22, 23, 24) ausgebildet sind, die derart positioniert sind, dass diese im Bereich der Wirklinie einer auf das Ausrücklager (9) bzw. den Ausrückflansch (11) wirkenden Verkantungskraft (F_v) verlaufen.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Nuten (21, 22, 23, 24) an der Laufbuchse (10) und/oder dem Ausrückflansch (11) ausgebildet sind.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Nuten (21, 22, 23, 24) am Umfang von Laufbuchse (10) und/oder dem Ausrückflansch (11) diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Nutenbreite (B) zu Nutentiefe (T) sowie die Anzahl der Nuten (21, 22, 23, 24) derart gewählt ist, dass auch bei maximaler Einwirkung der Verkantungskraft (F_v) im Bereich der Nuten (21, 22, 23, 24) kein Kontakt zwischen dem Ausrücklager (9) bzw. der Laufbuchse (10) und dem Ausrückflansch (11) zustande kommt.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Nutenbreite (B) zu Nutentiefe (T) sowie die Anzahl der Nuten (21, 22, 23, 24) derart gewählt ist, dass bei Einwirkung der Verkantungskraft (F_v) das Ausrücklager (9) mit seiner Längsachse leicht geneigt zur Längsachse (X) des Ausrückflansches (11) ausgerichtet ist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (10) in das Ausrücklager (9) eingepresst oder auf den Ausrückflansch (11) aufgepresst ist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (10) nicht als gesondertes Bauteil vorhanden ist, sondern als Beschichtung an der Innenseite des Ausrücklagers (9) oder an der Außenseite des Ausrückflansches (11) ausgebildet ist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (10) und/oder der Ausrückflansch (11) radial nach innen bzw. radial nach außen ausgerichtete Tragabschnitte (26) aufweist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der gesonderten Nuten (21, 22, 23, 24) Zwischenräume (31) zwischen den Tragabschnitten (26) der Laufbuchse (10) wie in den vorherigen Ansprüchen definiert ausgebildet und angeordnet sind.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrücklager (9) Bestandteil einer Zentralausrückvorrichtung ist.