DE102009034398A1

DE102009034398A1 - Betätigungseinheit für eine Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102009034398A1
Application number: DE102009034398A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rammhofer; Jan Grabenstätter
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2010-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine Reibungskupplung mit einem gehäusefest montierten Aufnahmeteil und einem axial zu diesem verlagerbaren, die Beaufschlagungseinrichtung einer Reibungskupplung beaufschlagenden Beaufschlagungsteil, wobei dazwischen ein selbstzentrierendes Wälzlager angeordnet ist. Um einen unnötigen Verschleiß des Wälzlagers durch Verdrehen des nicht drehenden Lagerrings gegenüber der Selbstzentrierung zu vermeiden, wird der Lagerring gegenüber dem Aufnahmeteil verdrehgesichert. Es wird vorgeschlagen, die Verdrehsicherung momentabhängig zu gestalten, so dass diese bei Überschreiten eines vorgegebenen, auf diese wirkenden Moments, unwirksam ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine Reibungskupplung mit einem selbstzentrierenden Wälzlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordnete Betätigungseinheiten sind beispielsweise als sogenannte Zentralausrücker bekannt geworden, bei denen ein Aufnahmeteil gehäusefest, beispielsweise am Getriebegehäuse, angeordnet ist und ein an diesem axial verlagerbar aufgenommenes Beaufschlagungsteil die Beaufschlagungseinrichtung einer Reibungskupplung, beispielsweise eine Tellerfeder, zur Betätigung der Reibungskupplung axial beaufschlagt. Die axiale Beabstandung des Beaufschlagungsteils gegenüber dem Aufnahmeteil erfolgt mechanisch über entsprechende Hebelelemente und/oder hydrostatisch durch Ausbildung der Betätigungseinheit als Nehmerzylindereinheit oder Beaufschlagung der Hebelelemente mittels eines Nehmerzylinders.
Die Verwendung eines selbstzentrierenden Wälzlagers gleicht einen möglicherweise vorhandenen Versatz zwischen der Betätigungseinheit und der Beaufschlagungseinrichtung aus. Dabei wird die Selbstzentrierung durch eine Verklemmung des radial begrenzt verlagerbaren, nicht drehenden Lagerrings gegenüber der Aufnahme am Beaufschlagungsteil gebildet. Durch die Ausbildung von Schleppmomenten des Wälzlagers neigt der nicht drehende, lediglich über einen Reibkontakt in der Aufnahme fixierte Lagerring, zum Verdrehen gegenüber der Aufnahme, wodurch erneute Zentrierungsvorgänge mit einem entsprechenden Verschleiß der Selbstzentrierung verbunden sind. Es werden daher Verdrehsicherungen zwischen dem nicht drehenden Lagerring und dem Beaufschlagungsteil vorgesehen, die eine Verdrehung verhindern. Es sind dabei reibschlüssig und formschlüssig wirkende Verdrehsicherungen bekannt. Bei Erhöhung der Schleppmomente, insbesondere bei tiefen Temperaturen, besteht bei reibschlüssigen Verdrehsicherungen die Gefahr des Rutschens, während bei formschlüssigen Verdrehsicherungen die Gefahr der Zerstörung der Verdrehsicherung und Beschädigung der Betätigungseinheit nicht auszuschließen ist.
Es ergibt sich daher die Aufgabe, eine Betätigungseinheit mit einer Verdrehsicherung vorzuschlagen, die über den gesamten Einsatztemperaturbereich und bei variierenden Schleppmomenten zuverlässig arbeitet.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Betätigungseinheit für eine Reibungskupplung mit einem gegenüber einem gehäusefest um eine Getriebeeingangswelle montierten Aufnahmeteil und einem axial verlagerbaren Beaufschlagungsteil, an dem ein selbstzentrierendes Wälzlager mit einem radial begrenzt verlagerbaren, gegenüber dem Beaufschlagungsteil nicht drehenden Lagerring und einem eine Beaufschlagungseinrichtung der Reibungskupplung beaufschlagenden, drehenden Lagerring, fest angeordnet ist, wobei zwischen dem nicht drehenden Lagerteil und dem Aufnahmeteil eine momentenbegrenzte Verdrehsicherung angeordnet ist. Unter einer momentenbegrenzten Verdrehsicherung ist eine Einrichtung zu verstehen, die bis zu einem vorgegebenen Moment ein Verdrehen des nicht drehenden Lagerrings gegenüber dem Beaufschlagungsteil verhindert und bei einem Überschreiten dieses vorgegebenen Moments die Sicherung der beiden Teile zueinander nicht mehr aufrecht erhält und eine Verdrehung dieser zu deren Schutz zulässt.
Die Verdrehsicherung kann dabei im Sinne einer Rutschkupplung vorgesehen sein, die bei Erreichen des vorgegebenen Moments rutscht. Alternativ kann ein Formschluss bevorzugt zwischen dem Aufnahmeteil oder einem diesem zugeordneten Bauteil und dem nicht drehenden Lagerring oder einem diesem zugeordneten Bauteil vorgesehen sein, der bei Erreichen des vorgegebenen Moments wegbewegt, wie weggedrückt oder weggeschaltet, wird. Bevorzugt wird während der Wirkphase der Verdrehsicherung die formschlüssige Verdrehsicherung eingesetzt, da diese insbesondere bei Vorliegen von Erschütterungen und Vibrationen wirksam erhalten bleibt.
In an sich bekannter Weise kann eine Betätigungseinheit mit einer Verdrehsicherung vorgesehen werden, die aus einer in Umfangsrichtung zwischen dem Aufnahmeteil oder einem diesem zugeordneten Bauteil und dem nicht drehenden Lagerteil oder einem diesem zugeordneten Bauteil verspannten Schraubenfeder gebildet ist. Dabei erfolgt in vorteilhafter Weise zusätzlich eine Anordnung unter axialer Vorspannung, wodurch die Wegunterschiede des sich zur Betätigung der Reibungskupplung axial gegenüber dem Aufnahmeteil verlagernden Beaufschlagungsteils, an dem das Wälzlager und damit der nicht drehende Lagerring aufgenommen ist, ausgeglichen werden. Der nicht drehende Lagerring kann eine Aufnahme oder Führung für zumindest einen Teil der Windung eines Energiespeichers in Form beispielsweise einer Schraubenfeder aufweisen, an deren Ende diese eine Auflagefläche zur Abstützung in Umfangsrichtung findet. Die Aufnahme oder Führung kann alternativ in einem Bauteil vorgesehen sein, das mit dem nicht drehenden Lagerring drehfest, beispielsweise reib-, form- oder stoffschlüssig, verbunden ist. Das andere Ende der Schraubenfeder kann in einer Führung oder Aufnahme des Aufnahmeteils in Umfangsrichtung abgestützt sein, wobei auch hier ein zusätzliches, mit dem Aufnahmeteil drehfest verbundenes, Bauteil die Aufnahme oder Führung bilden kann.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind zumindest eines der beiden Enden oder beide Enden der Schraubenfeder in Umfangsrichtung an einem radial elastischen Anschlag abgestützt. Dieser verschwenkt bei Überschreiten des vorgegebenen, auf die Verdrehsicherung wirkenden Moments nach radial außen und ermöglicht eine Verdrehung des nicht drehenden Lagerrings gegenüber der Aufnahme, so dass bei hohen Schleppmomenten oder gar einem Blockieren des Lagers, beispielsweise infolge Festfrierens bei niedrigen Temperaturen, einer Verformung der Schraubenfeder entgegengewirkt werden kann. Bei wieder erfolgender Absenkung der Schleppmomente klinkt der radial elastische Anschlag nach einer Umdrehung wieder hinter dem Ende der Schraubenfeder ein und bildet die Verdrehsicherung erneut.
Der radiale Anschlag kann auf der Seite des nicht drehenden Lagerrings und/oder an dem Aufnahmebauteil vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die Schraubenfeder von dem nicht drehenden Lagerring mitgenommen wird. Als bevorzugte Ausführungsform hat sich die Anordnung des radial elastischen Anschlags am nicht drehenden Lagerring, beziehungsweise einer an diesem befestigten Hülsenbauteil, erwiesen. Der radial elastische Anschlag ist in vorteilhafter Weise aus einer ausgestellten, an deren freiem Ende abgewinkelten Zunge gebildet. Diese Zunge kann aus einem axialen Ansatz eines beispielsweise aus Blech hergestellten Bauteils ausgestellt sein, beispielsweise aus einem Hülsenbauteil, das mit dem Aufnahmeteil oder dem nicht drehenden Lagerring verbunden ist. Alternativ kann an dem nicht drehenden Lagerring ein entsprechender axialer Ansatz vorgesehen sein. Dabei kann die ausgestellte Zunge axial von beiden Seiten von Material des axialen Ansatzes umgeben, also axial beabstandet zu einem freien Ende des Ansatzes ausgestellt sein. Alternativ kann die Zunge an einem freien Ende des Ansatzes ausgestellt sein, so dass diese bündig mit dem freien Ende des axialen Ansatzes abschließt.
Zur Bildung eines gleitenden Übergangs während einer Verlagerung des axialen Anschlags nach radial außen kann das mit dem radial elastischen Anschlag in Anlagekontakt tretende Ende der Schraubenfeder eine nach radial außen geneigte Anlagefläche aufweisen. In vorteilhafter Weise wird dabei durch die entsprechende Gestaltung des Anschlags, beispielsweise durch Vorbiegen der ausgestellten Zunge, eine Anlagefläche zu der Anlagefläche des Schraubenfederendes gebildet, dessen Haltemoment gegenüber der Schraubenfeder zum Ei nen durch die Abstützung und/oder zum Anderen durch eine sich durch die radiale Vorspannung des Anschlags gebildeten Reibkontakt zwischen den Anlageflächen bestimmt wird.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht eine Betätigungseinheit vor, bei der zur Bildung eines hydrostatischen Nehmerzylinders das Aufnahmeteil aus einem um die Getriebeeingangswelle angeordneten Ringzylinder gebildet ist, der das Beaufschlagungsteil in Form eines Ringkolbens mit dem an diesem befestigten selbstzentrierenden Wälzlager axial verlagerbar aufnimmt.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 einen Schnitt durch eine als hydrostatischer Zentralausrücker ausgestalteten Betätigungseinheit,
2 ein Detail der 1 mit einer Verdrehsicherung,
3 die Verdrehsicherung der 2 in Ansicht und
4 eine zu den 2 und 3 alternative Ausführung einer Verdrehsicherung.
1 zeigt eine Betätigungseinheit 1 als um eine nicht dargestellte Getriebeeingangswelle angeordneten hydrostatischen Zentralausrücker 2 im Teilschnitt in Betätigungsstellung. Das Aufnahmeteil 3 der Betätigungseinheit 1 ist als ringförmiges Gehäuse 4 gebildet, das zu einer Führungshülse 5 radial beabstandet ist, wobei zwischen beiden Bauteilen 4 und 5 eine ringförmige Druckkammer 6 gebildet wird, in der das Beaufschlagungsteil 7 der Betätigungseinheit 1 als Ringkolben 8 axial verlagerbar aufgenommen ist. Zur Abdichtung der Druckkammer 6 ist zwischen Gehäuse 4, Führungshülse 5 und Ringkolben 8 eine am Ringkolben 8 befestigte Nutringdichtung 9 angeordnet. Der Ringkolben 8 wird, abhängig vom in der Druckkammer 6 von außen mittels eines Geberzylinders oder einer anderen Druckversorgungseinrichtung anliegenden Druck axial verlagert und beaufschlagt eine nicht dargestellte Beaufschlagungseinrichtung einer ebenfalls nicht dargestellten Reibungskupplung mittels des Wälzlagers 10. Das Wälzlager 10 kann, je nach Ausgestaltung der Reibungskupplung, als ein Ein- oder Ausrück lager ausgebildet sein. Ist die Reibungskupplung eine in Betätigungsrichtung des Ringkolbens 8 aufgedrückte Reibungskupplung, handelt es sich um ein Ausrücklager, da das Wälzlager 10 unter axialer Beanspruchung die Reibungskupplung ausrückt. Bei einer in Betätigungsrichtung des Ringkolbens 8 schließenden Reibungskupplung handelt es sich entsprechend um ein Einrücklager.
Das Wälzlager 10 ist mittels des Aufnahmerings 11 am Ringkolben 8 fest aufgenommen, beispielsweise mit den im Ringkolben 8 eingebrachten Ausnehmungen 12 verkrallt. Der Aufnahmering 11 ist radial um den Ringkolben 8 angeordnet und weist eine das stirnseitige Ende des Ringkolbens 8 radial übergreifende Ringnut 13 auf, in der der nicht drehende Lagerring 14 entgegen der Wirkung eines Energiespeichers, wie einer Tellerfeder 15, axial mit Radialspiel verspannt ist. Radial außen bildet der nicht drehende Lagerring 14 eine Laufbahn für die Wälzkörper 16, die auch unter Bildung eines Axiallagers auf der Laufbahn des drehenden Lagerrings 17 abwälzen. Der drehende Lagerring 17 nimmt die Anlaufscheibe 18 auf, die die Anschlagfläche für die Beaufschlagungseinrichtung der Reibungskupplung bildet.
Bei einem Achsversatz zwischen der Rotationsachse der Reibungskupplung und der Wirkachse des Ringkolbens 8 verlagert sich der nicht drehende Lagerring 14 entgegen der Wirkung der Tellerfeder 15 auf die Drehachse der Reibungskupplung, so dass das gesamte Wälzlager 10 auf die Drehachse der Reibungskupplung eingestellt wird.
Bei auftretenden Schleppmomenten neigt der nicht drehende Lagerring 14 zu einer Verdrehung gegenüber dem Aufnahmering 11. Ein dadurch bedingter Verschleiß des Lagerrings 14, der Tellerfeder 15 und oder des Aufnahmerings 11 kann zum Ausfall der selbstzentrierenden Funktion des Wälzlagers 10 oder zum Ausfall des Wälzlagers 10 führen. Es ist daher eine Verdrehsicherung 19 zur Verhinderung der Verdrehung des Lagerrings 14 gegenüber dem Aufnahmering 11 vorgesehen. Diese ist aus einem mit dem axialen Ansatz 20 des nicht drehenden Lagerrings 14 fest verbundenen Hülsenteil 21 gebildet, in dem an einer Aufnahme 22 ein Ende 24 der Schraubenfeder 23 aufgenommen ist. Das andere Ende 25 ist in einem zu einer Aufnahme 26 ausgebildeten axialen Ansatz des Gehäuses 4 aufgenommen. Das Hülsenteil 21 ist an dem axialen Ansatz 20 aufgeschrumpft, verkrallt, verschweißt oder in anderer Weise drehfest aufgenommen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können Hülsenteil 21 und Lagerring 14 einteilig ausgebildet sein.
Die beiden Enden 24, 25 der Schraubenfeder 23 sind in Umfangsrichtung an nicht dargestellten Anschlägen angelegt. 2 zeigt einen Ausschnitt der 1 mit einem in dem Hülsenteil 21 vorgesehenen radial elastischen Anschlag 27 für das Ende 24 der Schraubenfeder 23. Das Ende 24 der Schraubenfeder 23 ist in der Aufnahme 22, die durch einen axialen Ansatz 28 gebildet ist, axial und radial geführt. Der radial elastische Anschlag 27 wird durch die aus dem axialen Ansatz 28 ausgestalteten Zunge 29 gebildet und bildet einen Anschlag für das Ende 24 in Umfangsrichtung. Bei Überschreiten eines bestimmten Schleppmoments des Wälzlagers 10 (1), beispielsweise bei eingefrorenem oder in sonstiger Weise blockiertem Wälzlager 10, wird der nicht drehende Lagerring 14 gegenüber dem Gehäuse 4 (1) verdreht und damit die Schraubenfeder 23 entgegen ihrer Wicklung aufgedreht. Um ein Herausspringen der Schraubenfeder 23 aus der Aufnahme 22 zu verhindern, stellt in dieser Situation der radiale Anschlag 27 zurück, das heißt, die Zunge 29 verlagert sich radial und erlaubt dem Ende 24 der Schraubenfeder 23 die Einnahme einer konstanten Umfangsposition, während der das mit dem unter dem Schleppmoment verdrehte Lagerring 14 (1) verdrehende Hülsenteil 21 sich an dem Ende 24 vorbeidreht. Kehrt das Wälzlager 10 in den Normalzustand mit kleineren Schleppmomenten zurück, verdreht sich das Hülsenteil 21 bis zum Anschlag des Endes 24 an dem wieder radial einschwenkenden Anschlag 27. Zur Optimierung des Ausklinkens des radialen Anschlags 27 ist das Ende 24 der Schraubenfeder 23 mit einer radial angeschrägten Anlagefläche 30 versehen, die mit der komplementär angewinkelten Anlagefläche 31 der Zunge 29 einen Reibkontakt bildet.
3 zeigt das Hülsenteil 21 in Ansicht mit der am Rand des axialen Ansatzes 28 angeordneten Zunge 29, die für das Ende 24 der Schraubenfeder 23 in Umfangsrichtung bis zu einem vorgegebenen Moment der Verdrehung des Hülsenteils 21 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 23 als Anschlag wirkt.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Hülsenteils 32 mit einer beabstandet zum freien Ende des axialen Ansatzes 34 ausgestellten Zunge 35, so dass zwischen dem freien Ende und der Zunge 35 ein durchgehender Rand 36 erhalten bleibt.

1: Betätigungseinheit
2: Zentralausrücker
3: Aufnahmeteil
4: Gehäuse
5: Führungshülse
6: Druckkammer
7: Beaufschlagungsteil
8: Ringkolben
9: Nutringdichtung
10: Wälzlager
11: Aufnahmering
12: Ausnehmung
13: Ringnut
14: Lagerring
15: Tellerfeder
16: Wälzkörper
17: Lagerring
18: Anlaufscheibe
19: Verdrehsicherung
20: Axialer Ansatz
21: Hülsenteil
22: Aufnahme
23: Schraubenfeder
24: Ende
25: Ende
26: Aufnahme
27: Radial elastischer Anschlag
28: Axialer Ansatz
29: Zunge
30: Anlagefläche
31: Anlagefläche
32: Hülsenteil
34: Axialer Ansatz
35: Zunge
36: Rand

Claims

Betätigungseinheit (1) für eine Reibungskupplung mit einem gegenüber einem gehäusefest um eine Getriebeeingangswelle montierten Aufnahmeteil (3) und einem axial verlagerbaren Beaufschlagungsteil (7), an dem ein selbstzentrierendes Wälzlager (10) mit einem radial begrenzt verlagerbaren, gegenüber dem Beaufschlagungsteil (7) nicht drehenden Lagerring (14) und einem eine Beaufschlagungseinrichtung der Reibungskupplung beaufschlagenden drehenden Lagerring (17) fest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem nicht drehenden Wälzlager (10) und dem Aufnahmeteil (3) eine momentenbegrenzte Verdrehsicherung (19) angeordnet ist.
Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (19) aus einer in Umfangsrichtung zwischen dem Aufnahmeteil (3) und dem nicht drehenden Lagerteil (14) verspannten Schraubenfeder (23) gebildet ist.
Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Ende (24) der Schraubenfeder (23) in Umfangsrichtung an einem radial elastischen Anschlag (27) abstützt.
Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radial elastische Anschlag (27) am nicht drehenden Lagerring (14) oder einem diesem zugeordneten Hülsenteil (21, 32) vorgesehen ist.
Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der radial elastische Anschlag (27) aus einer ausgestellten, an deren freiem Ende abgewinkelten Zunge (29, 35) gebildet ist.
Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (29, 35) aus einem axialen Ansatz (28, 34) des nicht drehenden Lagerrings (14) oder dem Hülsenteil (21, 32) ausgestellt ist.
Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (35) axial beabstandet zu einem freien Ende des axialen Ansatzes (34) ausgestellt ist.
Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (29) an einem freien Ende des Ansatzes (28) ausgestellt ist.
Betätigungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem radial elastischen Anschlag (27) in Anlagekontakt tretende Ende (24) der Schraubenfeder (23) eine nach radial außen geneigte Anlagefläche (30) aufweist.
Betätigungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (23) axial zwischen dem nicht drehenden Lagerring (14) und dem Aufnahmeteil (3) verspannt ist.
Betätigungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines hydrostatischen Zentralausrückers (2) das Aufnahmeteil (3) aus einem um die Getriebeeingangswelle angeordneten Gehäuse (4) mit einer Führungshülse (5) gebildet ist, der das Beaufschlagungsteil (7) in Form eines Ringkolbens (8) mit dem an diesem befestigten selbstzentrierenden Wälzlager (10) axial verlagerbar aufnimmt.