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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
für eine
Kupplung gemäß dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1.
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Aus
der
DE 197 16 600
A1 ist eine Betätigungseinrichtung
bekannt, deren Kolben in einem Zylinder eine axiale Betriebsbewegung
ausübt
und dabei eine Reibungskupplung öffnet
oder schließt. Zwischen
einer Membranfeder und dem Kolben der Betätigungseinrichtung ist ein
Lager angeordnet, das ein Drehmoment ausgehend von der sich mit
dem Schwungrad des Motors drehenden Kupplung und der dazu ortsfesten
Membranfeder auf den Kolben verhindern soll. Insbesondere bei tiefen
Temperaturen kann jedoch eine erhöhte Reibung zwischen dem Innenlagerring
und dem Außenlagering
des Lagers auftreten, die zu einem in Umfangsrichtung wirkenden
Schleppmoment auf den Kolben führt.
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Diese
Verdrehbewegung des Kolbens infolge des Schleppmoments ist z. B.
dann schädlich, wenn
der Zylinder oder der Kolben mit einem Wegsensor ausgerüstet ist.
Im schlimmsten Fall wird durch eine Verdrehbewegung des Kolbens
der Sensor wirkungslos.
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Eine
Möglichkeit
die aufgezeigten Schwierigkeiten zu umgehen besteht darin, dass
der Kontakt zwischen dem Lager und der Kupplung und/oder dem Zylinder
bei geschlossener Kupplung aufgehoben ist und nur bei einer Öffnungsbewegung
der Kupplung hergestellt wird. Dieser jedes Mal erneut herzustellende
Kontakt ist mit Verschleiß und
Geräuschbildung
verbunden. Des weiteren ist dann ein Freigang zwischen dem Lager
und dem Kolben oder der Kupplung vorzusehen, damit der Kontakt bei
geschlossener Kupplung aufgehoben wird. Das Lager hat bevorzugt
eine selbstzentrierende Funktion bezogen auf die Getriebewelle und
damit für
die Kupplung. Bei einer erfolgten Verdrehung des Kolbens würde sich
das Lager bei jedem Kontakt zwischen dem Innenlagering und dem Außenlagerring
neu ausrichten müssen.
Dieser Vorgang fördert
ebenfalls einen erhöhten
Verschleiß.
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Für gewisse
Abhilfe sorgt eine zwischen dem Kolben und dem Zylinder verspannte
Feder, die den Kolben auf das Lager drückt. Die zwischen der Feder und
dem Kolben bzw. dem Zylinder wirksame Reibkraft wirkt dem Schleppmoment
entgegen. Es gilt die Tendenz, dass mit einer größeren Federkraft die Wirkung
des Schleppmoments kompensiert werden kann. Jedoch muss mit einer
größeren Federkraft auch
die Kraft der Membranfeder der Kupplung vergrößert werden. Dadurch sind Grenzen
aufgezeigt.
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Die
DE 44 12 927 A1 und
die
DE 195 23 011 offenbaren
eine Verdrehsicherung, bei der ein Lagerteil mit einer Fahne oder
Führungsnocken
versehen ist, der in eine Führung
des Zylinders eingreift. Mit dieser Maßnahme wird das Schleppmoment
von der Verdrehsicherung aufgenommen. Um keine zusätzlichen
Reibungsverlust durch die Verdrehsicherung zu erhalten, muss innerhalb
der Verdrehsicherung ein Spiel vorhanden sein. Dieses Spiel kann
zu Geräuschen
führen,
die in einem Fahrzeug hörbar
sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verdrehsicherung für eine Betätigungseinrichtung
derart weiter zu entwickeln, dass die aus dem Stand der Technik
bekannten Probleme behoben sind.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Verdrehsicherung eine Spielausgleichseinrichtung aufweist.
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Aufgrund
der Spielausgleichseinrichtung wird eine Geräuschentwicklung innerhalb der
Verdrehsicherung wirksam unterdrückt.
Andererseits werden günstige
Reibverhältnisse
geschaffen, da z. B. ein Verkanten der beweglichen Bauteile innerhalb der
Verdrehsicherung verhindert wird.
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So
kann das Übertragungselement
innerhalb der Linearführung
in Richtung von Nutseitenflächen der
Axialnut elastisch ausgeführt
sein.
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In
einer ersten Ausführungsvariante
ist das Übertragungselement
als ein Grundträger
ausgeführt,
an dem sich mindestens ein radial wirksames Federelement abstützt.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird das Übertragungselement von einem
U-förmigen Bauteil
gebildet, dass an mindestens einem der beiden Stege das Federelement
trägt.
Das U-förmige Bauteil übernimmt
die Führung
des Übertragungselements
innerhalb der Axialnut. Das Federelement bildet die Spielausgleichseinrichtung.
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Bei
kleinen Bauräumen
und im Hinblick auf eine einfache Montage wird das Federelement
von mindestens einem der beiden Stege des Übertragungselements gebildet.
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Alternativ
wird das Federelement von einer Federklammer gebildet, die sich
an dem Übertragungselement
abstützt.
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Des
weiteren ist vorgesehen, dass mindestens zwei Federelemente zu einer
U-förmigen Klammer
zusammengefasst sind. Ein derartiges Federelement stellt ein gut
handhabbares Bauteil dar, das sich leicht am Übertragungselement befestigen
lässt.
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Bei
einer weiteren Variante weist das Übertragungselement mindestens
eine Öffnung
zur Aufnahme des mindestens einen Federelements auf, das ein Führungselement
zur Axialnut vorspannt. Die Öffnung
kann als Sacklochöffnung
zur Aufnahme eines einzelnen Federelements oder als Durchgangsöffnung für ein Federelement
in Verbindung mit zwei gegenläufig
vorgespannten Führungselementen
ausgeführt
sein.
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Der
Bauraum für
die Verdrehsicherung und damit auch für die Spielausgleichseinrichtung
ist sehr klein bemessen. Deshalb ist es sehr vorteilhaft, wenn das
Federelement und das Führungselement
einteilig ausgeführt
sind.
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Eine
weitere Möglichkeit
eine Spielausgleichseinrichtung innerhalb der Verdrehsicherung zu
erreichen besteht darin, dass in einem Spalt zwischen der Axialnut
und dem Übertragungselement ein
elastischen Beschichtungselement angeordnet ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform wird
das Übertragungselement
von einem bolzenartigen Federzylinder gebildet, der in seinem Durchmesser
elastisch ausgeführt
ist.
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Dazu
weist der Federzylinder einen Klemmabschnitt und einen Führungsabschnitt
auf. Der Klemmabschnitt dient zur Befestigung des Federzylinders
und der Führungsabschnitt
dient der spielfreien Schleppmomentabstützung innerhalb der Axialnut.
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Bei
einer konkreten Ausführungsform
besteht der Federzylinder aus einem gerollten Blechstreifen. Allein
durch die Festlegung der Stoßfuge des
gerollten Blechstreifens kann einerseits die Haltekraft des Klemmabschnitts
und die Spielfreiheit des Führungsabschnitts
bestimmt werden.
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Anhand
der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es
zeigt:
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1 Schnittdarstellung
durch eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung
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2 Detaildarstellung
des Übertragungselements
nach 1
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3 u. 4 Alternativvariante
für ein Übertragungselement
nach 2
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5–9 Führungselement
in Verbindung mit einem Federelement
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10–13 Übertragungselement
mit einem Beschichtungselement
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14–17 Übertragungselement
in der Bauform eines Federzylinders
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Die 1 zeigt
eine Schnittdarstellung durch eine Betätigungseinrichtung 1 für eine Reibungskupplung.
Die Betätigungseinrichtung
umfasst einen mit einem Druckmedium, z. B. einem Gas oder einem hydraulischen
Medium, willkürlich
versorgbaren Zylinder 3, in dem ein Kolben 5 in
Abhängigkeit
des Füllstandes
des Druckmediums in einem vom Kolben und dem Zylinder gebildeten
Arbeitsraum 7 auf einer Führungshülse 11 eine axiale
Betriebsbewegung ausführt,
die auf eine Membranfeder 9 eine Öffnungskraft und/oder Schließkraft ausübt. Der
Zylinder ist ortsfest an einem Getriebegehäuse befestigt. Die Membranfeder
dreht sich, da sie über
ein Kupplungsgehäuse
mit der Kurbelwelle eines Motors verbunden ist, stets mit der Kurbelwellendrehzahl.
Deshalb ist zwischen der Membranfeder und dem Kolben eine Lagerstelle 13 angeordnet,
die von einem Wälzlager
mit einem Innenlagerring 15 und einem Außenlagerring 17 gebildet
wird, die sich in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehen können. Der
Außenlagerring
wird von einer Vorspannfeder 19 gegen den Kolben gedrückt. Der
Innenlagering liegt an der Membranfeder an. Aufgrund dieser Anordnung
kann ein in Grenzen vorhandener Versatz zwischen der Membranfeder
und dem Kolben durch eine Selbstzentrierung ausgeglichen werden.
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Unabhängig von
der Hublage des Kolbens 5 innerhalb des Arbeitsraums drückt eine
Feder 21 den Kolben gegen den Außenlagerring 17. Die
Feder stützt
sich an einem Boden 23 des Zylinders und einem Kolbenboden 25 ab.
Aufgrund der bereits beschriebenen Relativbewegung zwischen der
Membranfeder und dem Kolben, die von der Lagerstelle kompensiert
wird, kann innerhalb des Lagers ein Schleppmoment auf den Kolben übertragen
werden. Dieses Schleppmoment tritt z. B. bei sehr niedrigen Temperaturen
verstärkt
auf.
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Zwischen
dem Kolben 5 und einem zylinderseitigen Tragteil 27 ist
eine Verdrehsicherung 29 in der Bauform einer Linearführung angeordnet.
Der Kolben 5 verfügt über einen
Kragen 31, der ein in Axialrichtung weisendes Übertragungselement 33 trägt. Zylinderseitig
liegt in dem Tragteil 27 eine Axialnut 35 vor,
in die das Übertragungselement
eingreift. Das kolbenseitige Übertragungselement 33 verfügt über einen
Grundträger 33a,
der in dieser Varianten als U-förmiges
Bauteil ausgeführt
ist (2). Mindestens ein radial wirksames Federelement,
das von mindestens einem der beiden Stege 33b des Übertragungselements
gebildet wird, stützt
sich in Richtung der Nutseitenflächen
der Axialnut 35 elastisch ab und bildet damit für die Verdrehsicherung
eine Spielausgleichseinrichtung. Das Feder element 33f wird
durch einen Schlitz 33s von dem restlichen Steg des Übertragungselements
getrennt. Der Grundträger 33a ist
außerhalb
der Bereiche der Federelemente 33f geringfügig schmaler
ausgeführt,
um möglichst günstige Reibungsverhältnisse
zur Axialnut vorliegen zu haben. In dem Grundträger ist wiederum ein Schlitz 33k zur
formschlüssigen
Aufnahme eines Kolbensegments 31k ausgeführt, wodurch
das Drehmoment vom Kolben auf das Übertragungselement geleitet
wird.
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Die
Kombination der 3 und 4 zeigt eine
Alternativvariante, bei der das Übertragungselement 33 von
einem einfachen Quader 33q gebildet wird, der mittels Schrauben 37 oder
funktionsähnlicher
Befestigungsmittel oder durch eine Schnappverbindung mit dem Kolben 5 bzw.
den Kragen 31 verbunden ist. Zusätzlich fixieren die Schrauben
eine u-förmige
Federklammer 39, deren Federelemente 39f sich
mit ihrer Innenseite an dem Übertragungselement
und mit ihrer Außenseite
an den Nutenseitenwänden
der Axialnut abstützen.
Ein derartiges Übertragungselement
kann sehr hohe Schleppmomente am Zylinder abstützen.
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Die 5 zeigt
ein quaderförmiges Übertragungselement 33q,
das mindestens eine Öffnung
zur Aufnahme 41 mindestens eines Federelements 43 aufweist
(6), das wiederum ein Führungselement 45 zur
Axialnut (1) vorspannt. Die Öffnung kann
durchgängig
(6) oder als eine Sacklochöffnung ausgeführt sein
(7). Mit den 8 und 9 soll
dokumentiert werden, dass das Federelement und das Führungselement
auch einteilig sein können,
indem z. B. ein Kunststoffkörper
verwendet wird, der durch eine gezielte Formgebung, z. B. Schlitze,
eine Eigenelastizität
aufweist. In den Ausführungen
nach 1 bis 9 wird innerhalb der Verdrehsicherung
ein spielgebender Spalt durch den Federweg eines Federelements ausgeglichen.
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Alternativ
zeigen die 10 bis 14 Ausschnitte
der Betätigungseinrichtung
im Bereich der Verdrehsicherung 29, bei in dem Spalt zwischen
der Axialnut 35 und dem Übertragungselement 33 ein Beschichtungselement 47 angeordnet
ist. Das Beschichtungselement 47 kann form- oder stoffschlüssig mit
dem Übertragungselement
verbunden sein, wobei die Eigenelastizität des Beschichtungselements
zur Spaltüberwindung
ausgenutzt wird.
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In
der 11 kommt als Übertragungselement 33 ein
Bolzen zur Anwendung, der in einer Axialnut 35 in der Bauform
einer zylinderseitigen Hülse eingreift
und das Beschichtungselement 47 trägt, 12. Funktionsgleich
ist der Bolzen in der 13 fingerartig ausgeführt und
greift in die Axialnut ein, wobei der Bolzen zumindest im Bereich
der Axialnut mit einem Beschichtungselement versehen ist.
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Die 14 zeigt
einen Ausschnitt aus der Betätigungseinrichtung 1 beschränkt auf
den Kolben 5, den Zylinder 3 und eine Schutzabdeckung 49 für den Kolben.
Innerhalb des Zylinders 3 ist als Übertragungselement 33 ein
bolzenartiger Federzylinder eingepresst, der einen Klemmabschnitt 51 und
einen Führungsabschnitt 53 aufweist
(15). Der Führungsabschnitt 53 greift
in die Axialnut 35 des Kolbens ein. Der Federzylinder besteht,
wie die 15 zeigt, aus einem gerollten
Blechstreifen, der aufgrund seiner offenen Stoßfuge 55 radial elastisch
ist und damit Spielfreiheit für
die Übertragung
des Schleppmoments auf den Zylinder garantiert.
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Die 16 und 17 zeigen
eine Alternativvariante zu der Lösung
nach den 14 und 15. Das
als Federzylinder ausgeführte Übertragungselement 33 ist
kolbenseitig, z. B. am Kolbenkragen 31k, befestigt und
greift axial in die Axialnut 35 des zylinderseitigen Tragteils 27 ein.