DE102009034812B4

DE102009034812B4 - Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung mit einem von einer Vorlastfeder beaufschlagten Ausrücklager

Info

Publication number: DE102009034812B4
Application number: DE102009034812.3A
Authority: DE
Inventors: Melanie Fischer; Wolfgang Haas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: DE102009034812A1

Abstract

Ausrückvorrichtung (1) für eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Reibungskupplung, die eine Antriebswelle (2) koaxial umschließt und an der ein axial verschiebbares Ausrücklager (7) angeordnet ist, wobei das Ausrücklager (7) von einer Vorlastfeder (11) beaufschlagt ist, die über Endwindungen (11.1, 11.2) unmittelbar oder mittelbar zwischen einem Gehäuse (3) der Ausrückvorrichtung und dem Ausrücklager (7) abgestützt ist, und wobei in einer der minimalen Extension entsprechenden Endstellung der Vorlastfeder (11) mindestens eine Zwischenwindung (11.3, 11.4, ..., 11.n) sich in einer gemeinsamen radialen Ebene mit der gehäuseseitigen Endwindung (11.2) befindet, wobei sich die Endwindung (11.2) mit ihrem Außendurchmesser (D2) radial an dem Gehäuse (3) abstützt, und sich in der Endstellung der minimalen Extension der Vorlastfeder (11) alle Zwischenwindungen (11.3, 11.4, ..., 11.n) in einer gemeinsamen radialen Ebene mit der gehäuseseitigen Endwindung (11.2) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D1) der ausrücklagerseitigen Endwindung (11.1) größer als der kleinste Außendurchmesser (Dn) der Zwischenwindung (11.n) ist und der Außendurchmesser (D1) der ausrücklagerseitigen Endwindung (11.1) dem Außendurchmesser (D3, D4, ..., Dn) einer der Zwischenwindungen (11.3, 11.4, ..., 11.n) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausrückvorrichtung für eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Reibungskupplung, die eine Antriebswelle koaxial umschließt und an der ein axial verschiebbares Ausrücklager angeordnet ist, wobei das Ausrücklager von einer Vorlastfeder beaufschlagt ist, die über Endwindungen unmittelbar oder mittelbar zwischen einem Gehäuse der Ausrückvorrichtung und dem Ausrücklager abgestützt ist.
Bei derartigen, insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommenden, Ausrückvorrichtungen ist das mit der Ausrückvorrichtung verbundene Ausrücklager mit der Motordrehzahl mitlaufend angeordnet. Das Ausrücklager ist dabei mittels einer zwischen dem Gehäuse und dem Ausrücklager angeordneten Vorlastfeder in Ausrückrichtung vorgespannt. Bei einer Ausrückbewegung des Ausrücklagers wird die Vorlastfeder entlastet, bei einer Einrückbewegung belastet.
Aus der EP 0 504 906 B1 ist eine Ausrückvorrichtung bekannt, deren Vorlastfeder an beiden Enden ohne exakte Führung an vertikalen Abstützflächen anliegt. Dadurch kann sich die Druckfeder nachteilig radial verlagern. Außerdem sind die Endwindungen der Druckfeder nicht lagefixiert, wodurch bei einer Betätigung der Vorrichtung, die eine Längenänderung und gleichzeitig eine begrenzte Torsion der Druckfeder bewirkt, eine nachteilige Verdrehung der Endwindungen an den Abstützflächen erfolgt.
Um ein derartiges Verdrehen der Endwindungen der Vorlastfeder zu verhindern, ist bekannt, die Enden der Vorlastfeder an dem Gehäuse bzw. an einem Lagerring des Ausrücklagers oder an einem mit dem Gehäuse bzw. dem Ausrücklager verbundenen Zwischenstück verdrehgesichert zu lagern.
In der DE 197 55 496 B4 wird eine Ausrückvorrichtung für eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung in Fahrzeugen beschrieben, die die Nachteile der EP 0 504 906 B1 beseitigen und eine funktionssichere Abstützung der Vorlastfeder schaffen soll. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, zwischen dem ortsfest angeordneten Lagerring des Ausrücklagers und dem zugehörigen Federende der Vorlastfeder einen Abstützring anzuordnen, der ein radiales Ausweichen des Federendes am Lagerring des Ausrücklagers verhindern und gleichzeitig eine verdrehgesicherte Anlage der Vorlastfeder gewährleisten soll.
Diesen bekannten Druckfedern des Standes der Technik ist gemeinsam, dass sie einen relativ großen axialen Bauraum im zusammengepressten Zustand beanspruchen und somit für moderne Ausrücksysteme nicht akzeptabel sind.
Aus der DE 100 18 633 A1 ist ferner bekannt eine Schraubenfeder als Druckfeder zu verwenden. Hierbei sind die Windungen der Feder im zusammengepressten Zustand nahezu in einer Ebene.
Aus der DE 197 46 538 A1 wiederum ist eine Druckfeder bekannt, die mehrere Windungen aufweist, welche im zusammengepressten Zustand im Wesentlichen auf zwei unterschiedlichen Ebnen liegen.
Ein weiterer Nachteil der in Ausrücksystemen eingesetzten bekannten Vorlastfedern besteht darin, dass es bei einem hohen Anlaufmoment des Ausrücklagers zum Ausklipsen der Vorlastfeder kommen kann, d. h. in Verbindung mit einer am Ausrücklager vorgesehenen Verdrehsicherung kann bei einem hohen Moment die Endwindung aufgebogen werden, wodurch die Vorlastfeder über das Ausrücklager springt. Das bedeutet einen Totalausfall der Ausrückvorrichtung. Eine Ursache dieses Ausfalls ist in den häufig zu schwach ausgelegten Drahtstärken der Vorlastfeder zu suchen. Dem Einsatz größerer Drahtstärken sind aber durch den vorhandenen geringen Bauraum ebenso Grenzen gesetzt wie dem Einbau zusätzlicher Sicherungselemente.
In der DE 197 46 538 A1 schließlich wird eine die Funktion einer Vorlastfeder ausübende Druckfeder für ein Ausrücksystem einer Fahrzeugkupplung offenbart, die im zusammengepressten Zustand weniger Platz beansprucht, als die bekannten Vorlastfedern. Diese Druckfeder weist einen radial gestuften geschachtelten Aufbau auf. Der Außendurchmesser der Endwindungen unterscheidet sich hierbei von dem Außendurchmesser der Zwischenwindungen, so, dass bei einer zusammengepressten Druckfeder die Endwindungen zu den Zwischenwindungen radial versetzt zueinander angeordnet sind. Dieser Aufbau der Vorlastfeder ermöglicht zwar eine Bauraumoptimierung gegenüber den weiter oben beschriebenen Lösungen des Standes der Technik, weist aber auch Nachteile auf.
Die gehäuseseitige Endwindung besitzt in radialer Richtung keine Anlage, wodurch in der gekuppelten Stellung bei einer maximalen Extension die Vorlastfeder radial nicht zentriert ist. Somit ist der bereits genannte Nachteil eines radialen Ausweichens des gehäuseseitigen Federendes gegeben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ausrückvorrichtung für eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Reibungskupplung zu entwickeln, bei welcher eine Vorlastfeder zum Einsatz kommt, die eine optimale Bauraumnutzung ermöglicht und auch bei hohen Anlaufmomenten eine funktionssichere Abstützung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit einer Ausrückvorrichtung mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß befindet sich in einer der minimalen Extension entsprechenden Endstellung der Vorlastfeder mindestens eine Zwischenwindung in einer gemeinsamen radialen Ebene mit der gehäuseseitigen Endwindung, wobei sich die Endwindung mit ihrem Außendurchmesser radial an dem Gehäuse abstützt. In der Endstellung der minimalen Extension der Vorlastfeder befinden sich alle Zwischenwindungen in einer gemeinsamen radialen Ebene mit der gehäuseseitigen Endwindung. Der Außendurchmesser der ausrücklagerseitigen Endwindung ist größer als der kleinste Außendurchmesser der Zwischenwindung. Er entspricht dabei dem Außendurchmesser einer der Zwischenwindungen.
Der Außendurchmesser der gehäuseseitigen Endwindung ist dabei mindestens um den zweifachen Wert des Drahtdurchmessers größer als der Außendurchmesser der benachbarten Zwischenwindung. Ebenso differieren die Außendurchmesser der Zwischenwindungen untereinander um mindestens den zweifachen Wert des Drahtdurchmessers, wobei eine stetige Verringerung der Außendurchmesser in Richtung der ausrücklagerseitigen Endwindung vorgesehen ist. Der Außendurchmesser der ausrücklagerseitigen Endwindung ist vorzugsweise kleiner als der Außendurchmesser der gehäuseseitigen Endwindung.
Die gehäuseseitige Endwindung ist mit ihrem Außendurchmesser sowohl bei minimaler als auch bei maximaler Extension der Vorlastfeder an einem an der Innenwand des Gehäuses befindlichen Kragen radial abgestützt. Es ist ein Drahtdurchmesser der Vorlastfeder vorgesehen, der mindestens 2,7 mm beträgt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Schnittdarstellung der Ausrückvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorlastfeder in maximaler Extension,
2 eine Schnittdarstellung der Ausrückvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorlastfeder in minimaler Extension.

Eine in 1 abgebildete Ausrückvorrichtung 1 zeigt eine an sich bekannte Kolben-Zylindereinheit, die konzentrisch um eine Antriebswelle 2 angeordnet ist. Ein Gehäuse 3 umschließt die mit einem Schaltgetriebe verbundene Antriebswelle 2. Radial beabstandet zu der Antriebswelle 2 ist eine mit dem Gehäuse 3 verbundene Führungshülse 4 vorgesehen, auf der ein Kolben 5 axial verschiebbar geführt ist. Eine Verschiebung des Kolbens 5 erfolgt durch eine Druckbeaufschlagung eines Druckraumes 6, den der Kolben 5 axial begrenzt. An dem vom Druckraum 6 abgewandten Ende ist an dem Kolben 5 ein Ausrücklager 7 angeordnet. Das Ausrücklager 7 weist einen drehbaren Außenring 8 sowie einen Innenring 9 auf, der mit einem radial nach innen gerichteten, umlaufenden Schenkel 9.1 ortsfest an dem Kolben 5 befestigt ist. An einem axialen, radial umlaufenden Schenkel 9.2 des Innenrings 9 ist ein Halteglied 10 zur verdrehgesicherten Aufnahme eines Endes einer als Druckfeder ausgebildeten Vorlastfeder 11 vorgesehen. Die Vorlastfeder 11 dient der Erzielung einer stets kraftschlüssigen Anlage des Ausrücklagers 7 an hier nicht dargestellten Betätigungselementen einer Reibungskupplung. An dieser Stelle sei eingefügt, dass für die verwendete Vorlastfeder 11 ein Material Verwendung findet, dass einen größeren Drahtdurchmesser d aufweist, als die herkömmlichen, bei Vorlastfedern eingesetzten, Drahtstärken. So ist hier vorgesehen, als Material für die Vorlastfeder 11 einen Draht mit einem Drahtdurchmesser d von mindestens 2,7 mm zu verwenden. Durch den Einsatz eines größeren Drahtdurchmessers d soll das bei den Lösungen des Standes der Technik - üblicherweise mit einem Drahtdurchmesser d=2,5 mm ausgelegt - auftretende Ausklipsen oder Herausschnappen der Vorlastfeder 11 vermieden werden. Allerdings benötigt eine derart ausgelegte Vorlastfeder 11 in der üblichen zylinderförmigen Bauweise einen größeren Bauraum. Da dieser aber nicht zur Verfügung steht, ist eine Bauweise der Vorlastfeder 11 entwickelt worden, die weniger Platz beansprucht.
Die erfindungsgemäße Vorlastfeder 11 stützt sich mit einer ersten Endwindung 11.1 in dem Halteglied 10 des Ausrücklagers 7 ab, wobei die Endwindung 11.1 in axialer Richtung an einem radialen Schenkel des Haltegliedes 10 anliegt, während sie in radialer Richtung mit ihrem Außendurchmesser D1 an einem axialen Schenkel des Haltegliedes 10 zur Anlage kommt. Die gegenüberliegende zweite Endwindung 11.2 der Vorlastfeder 11 stützt sich in einer radial umlaufenden Ringnut des Gehäuses 3 ab. Dabei liegt die Endwindung 11.2 mit ihrem Außendurchmesser D2 in radialer Richtung an einer Innenwand des Gehäuses 3 an. Diese Anlagefläche des Gehäuses 3 wird hier von einem Kragen 12 gebildet. Damit ist eine exakte Lagepositionierung der Vorlastfeder 11 auch gehäuseseitig abgesichert. Die Vorlastfeder 11 weist gemäß den 1 und 2 zwei Zwischenwindungen 11.3, 11.4 auf. Es sind aber je nach Einsatzgebiet auch Vorlastfedern 11 mit nur einer Zwischenwindung 11.3 oder mehr als zwei Zwischenwindungen 11.3, 11.4,..., 11.n möglich. Dabei besitzen die einzelnen Zwischenwindungen 11.3, 11.4,..., 11.n unterschiedlich große Außendurchmesser D3, D4,..., Dn, wobei die der ausrücklagerseitigen Endwindung 11.1 nächstliegende Zwischenwindung - im vorliegenden Ausführungsbeispiel gem. 1 und 2 ist es die Zwischenwindung 11.4 - den kleinsten Außendurchmesser D4 aufweist. Den größten Außendurchmesser D2 weist - unabhängig von der Anzahl der vorhandenen Zwischenwindungen - die gehäuseseitige Endwindung 11.2 auf. Die radialen Abstufungen der Außendurchmesser D2, D3, D4 sind so vorgesehen, dass D2 größer als D3 und D3 größer als D4 ist. Die zwischen den Außendurchmessern D2 und D3 sowie D3 und D4 vorhandene Differenz entspricht hierbei mindestens einem zweifachen Drahtdurchmesser d des verwendeten Materials der Vorlastfeder 11. Durch diese Dimensionierung der Vorlastfeder 11 ergibt sich in einer gekuppelten Stellung der Ausrückvorrichtung (gem. 1), welche einer maximalen Extension der Vorlastfeder 11 entspricht, ein kegelförmiger Aufbau der Zwischenwindungen 11.3, 11.4, zusammen mit der gehäuseseitigen Endwindung 11.2 betrachtet. Beginnend von der Endwindung 11.2 am Gehäuse 3, welche den „Kegelboden“ bildet, nimmt der Außendurchmesser der Vorlastfeder 11 - in Richtung Ausrücklager 7 gesehen - stetig ab. Allerdings bleibt davon die ausrücklagerseitige Endwindung 11.1 unberührt. Ihr Außendurchmesser D1 zeigt ein den Abmessungen des Ausrücklagers 2 angepasstes Maß, welches zwischen dem größten Außendurchmesser D2 der Endwindung 11.2 und dem kleinsten Außendurchmesser D4 der Zwischenwindung 11.4 einordenbar ist. Im angeführten Ausführungsbeispiel entspricht der Außendurchmesser D1 der ausrücklagerseitigen Endwindung 11.1 dem Außendurchmesser D3 der Zwischenwindung 11.3.
In der in 2 dargestellten Ausrückvorrichtung in minimaler Extension befinden sich die Zwischenwindungen 11.3, 11.4 in einer gemeinsamen radialen Ebene mit der dem Gehäuse 3 zugeordneten, sich radial an dem Kragen 12 des Gehäuses 3 abstützenden Endwindung 11.2 der Vorlastfeder 11. Dabei erfolgt die Anordnung in der gemeinsamen radialen Ebene derart, dass sich radial außen die Endwindung 11.2 mit dem größten Außendurchmesser D2, dann die nächste Zwischenwindung 11.3 mit dem mindestens um den Wert des zweifachen Drahtdurchmessers d verringerten Außendurchmesser D3 und radial innen die Zwischenwindung 11.4 mit dem kleinsten, nochmals mindestens um den Wert des zweifachen Drahtdurchmessers d verringerten, Außendurchmesser D4 befinden.
Damit weist die erfindungsgemäße Ausrückvorrichtung 1 eine Vorlastfeder 11 auf, die einen geringen Bauraum benötigt und gleichzeitig eine funktionssichere Ausführung darstellt. Auf Grund des Einsatzes einer Vorlastfeder 11 mit einem Drahtdurchmesser d, der mindestens 2,7 mm beträgt, ist die Gefahr des Herausschnappens oder Ausklipsens der Vorlastfeder 11 auch bei einem hohen Anlaufmoment gebannt. Durch die radiale Anlage der gehäuseseitigen Endwindung 11.2 an dem Gehäuse 3 (Kragen 12) erfolgt eine radiale Zentrierung der Vorlastfeder 11, wodurch ein radiales Verlagern dieses Federendes ausgeschlossen ist und somit keine Beeinträchtigung der Funktion der Vorlastfeder 11 erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Ausrückvorrichtung
2: Antriebswelle
3: Gehäuse
4: Führungshülse
5: Kolben
6: Druckraum
7: Ausrücklager
8: Außenring
9: Innenring
9.1: radialer Schenkel
9.2: axialer Schenkel
10: Halteglied
11: Vorlastfeder
11.1: Endwindung (ausrücklagerseitig)
11.2: Endwindung (gehäuseseitig)
11.3: Zwischenwindung
11.4: Zwischenwindung
12: Kragen
d: Drahtdurchmesser
D1: Außendurchmesser der Endwindung 11.1
D2: Außendurchmesser der Endwindung 11.2
D3: Außendurchmesser der Zwischenwindung 11.3
D4: Außendurchmesser der Zwischenwindung 11.4

Claims

Ausrückvorrichtung (1) für eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Reibungskupplung, die eine Antriebswelle (2) koaxial umschließt und an der ein axial verschiebbares Ausrücklager (7) angeordnet ist, wobei das Ausrücklager (7) von einer Vorlastfeder (11) beaufschlagt ist, die über Endwindungen (11.1, 11.2) unmittelbar oder mittelbar zwischen einem Gehäuse (3) der Ausrückvorrichtung und dem Ausrücklager (7) abgestützt ist, und wobei in einer der minimalen Extension entsprechenden Endstellung der Vorlastfeder (11) mindestens eine Zwischenwindung (11.3, 11.4, ..., 11.n) sich in einer gemeinsamen radialen Ebene mit der gehäuseseitigen Endwindung (11.2) befindet, wobei sich die Endwindung (11.2) mit ihrem Außendurchmesser (D2) radial an dem Gehäuse (3) abstützt, und sich in der Endstellung der minimalen Extension der Vorlastfeder (11) alle Zwischenwindungen (11.3, 11.4, ..., 11.n) in einer gemeinsamen radialen Ebene mit der gehäuseseitigen Endwindung (11.2) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D1) der ausrücklagerseitigen Endwindung (11.1) größer als der kleinste Außendurchmesser (Dn) der Zwischenwindung (11.n) ist und der Außendurchmesser (D1) der ausrücklagerseitigen Endwindung (11.1) dem Außendurchmesser (D3, D4, ..., Dn) einer der Zwischenwindungen (11.3, 11.4, ..., 11.n) entspricht.
Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (D2) der gehäuseseitigen Endwindung (11.2) mindestens um den zweifachen Wert des Drahtdurchmessers (d) größer ist als der Außendurchmesser (D3) der benachbarten Zwischenwindung (11.3).
Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außendurchmesser (D3, D4, ..., Dn) der Zwischenwindungen (11.3, 11.4, ..., 11.n) untereinander um mindestens den zweifachen Wert des Drahtdurchmessers (d) differieren, wobei eine stetige Verringerung der Außendurchmesser (D3, D4, ..., Dn) in Richtung der ausrücklagerseitigen Endwindung (11.1) vorgesehen ist.
Ausrückvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D1) der ausrücklagerseitigen Endwindung (11.1) kleiner als der Außendurchmesser (D2) der gehäuseseitigen Endwindung (11.2) ist.
Ausrückvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäuseseitige Endwindung (11.2) mit ihrem Außendurchmesser (D2) sowohl bei minimaler als auch bei maximaler Extension der Vorlastfeder (11) an einem an der Innenwand des Gehäuses (3) befindlichen Kragen (12) radial abgestützt ist.
Ausrückvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtdurchmesser (d) der Vorlastfeder (11) mindestens 2,7 mm beträgt.