DE102011102846A1

DE102011102846A1 - Anordnung mit einem anzutreibenden Bauteil und einem entsprechenden Spindeltrieb zum Antrieb des Bauteils

Info

Publication number: DE102011102846A1
Application number: DE201110102846
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Bauteil, insbesondere einem Verstellring einer Kupplungsnachstelleinrichtung, und einem Spindeltrieb zum Antrieb des Bauteils, wobei dieser Spindeltrieb eine ein Außengewinde aufweisende Spindel und eine auf der Spindel montierbare Spindelmutter aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Spindelmutter einen U-profilförmig ausgebildeten Rumpf aufweist, wobei das Gewinde der Spindelmutter von mindestens einem auf der Innenseite einer Basis der U-profilform angeordneten schalenförmig ausgebildeten Gewindebereich gebildet wird und dass die Anordnung mindestens ein Federelement zum Anpressen des Gewindes der Spindelmutter auf das Außengewinde der Spindel aufweist, wobei sich dieses Federelement im montierten Zustand der Anordnung am Bauteil abstützt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Nachstelleinrichtung zur weggesteuerten Verschleißnachstellung für eine Reibungskupplung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Bauteil, insbesondere einem Verstellring einer Kupplungsnachstelleinrichtung, und einem Spindeltrieb zum Antrieb des Bauteils, wobei dieser Spindeltrieb eine ein Außengewinde aufweisende Spindel und eine auf der Spindel montierbare Spindelmutter aufweist.
Bekannt ist eine derartige Anordnung aus einer weggesteuerten Verschleißnachstelleinrichtung zum Nachstellen von Kupplungsdruckplatten einer Reibungskupplung. Die Patentanmeldung WO 2009/056092 A1 zeigt eine Anordnung mit einem eine Spindel und eine Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb und mit einem Verstellring einer Kupplungsnachstelleinrichtung.
Bei derartigen Anordnungen ist ein manuelles Verstellen des anzutreibenden Bauteils nur durch ein Verdrehen der Spindel möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung anzugeben, welche ein manuelles Verstellen des anzutreibenden Bauteils schnell und auf besonders einfache Art ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass die Spindelmutter einen U-profilförmig ausgebildeten Rumpf aufweist, wobei das Gewinde der Spindelmutter von mindestens einem auf der Innenseite einer Basis der U-Profilform angeordneten schalenförmig ausgebildeten Gewindebereich gebildet wird. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Anordnung mindestens ein Federelement zum Anpressen des Gewindes der Spindelmutter auf das Außengewinde der Spindel aufweist, wobei sich dieses Federelement im montierten Zustand der Anordnung am Bauteil abstützt. Der U-profilförmig ausgebildete Rumpf weist neben seiner Basis auch zwei Schenkel auf, die eine durchgehende Längsnut entstehen lassen. Die Schenkel dienen der Führung der Spindelmutter auf der Spindel, selbst wenn keine Gewindeverbindung zwischen Spindel und Spindelmutter besteht. Das anzutreibende Bauteil ist insbesondere ein Verstellring einer Nachstelleinrichtung einer Reibungskupplung.
Die Schenkel der U-Profilform ermöglichen ein Aufstecken der Spindelmutter auf die Spindel, insbesondere ein Aufstecken quer zu der Längsausdehnung der Spindel. Dazu haben die Schenkel einen Abstand voneinander, der größer ist als der Außendurchmesser der Spindel im Bereich ihres Außengewindes. Somit ergibt sich zwischen der Spindel und der Spindelmutter eine manuell trennbare Gewindeverbindung. In jeder beliebigen Stellung des Spindeltriebs kann so die Spindelmutter von dem Außengewinde der Spindel gelöst werden. In diesem gelösten Zustand ist es dann möglich, das anzutreibende Bauteil (bei einer Nachstelleinrichtung zur weggesteuerten Verschleißnachstellung für eine Reibungskupplung zum Beispiel der Verstellring) in eine andere Stellung zu bewegen (zu verdrehen). In der neuen Position des Bauteils kann der Kontakt von Spindelmutter und Außengewinde der Spindel wieder funktionssicher hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gewindebereich einen Öffnungswinkel θ im Bereich von 90° ≤ θ ≤ 180° aufweist. Besonders bevorzugt weist der Gewindebereich einen Öffnungswinkel θ im Bereich von 90° ≤ θ ≤ 130° auf. Bei einem Öffnungswinkel θ in diesem Winkelbereich ergibt sich eine ausreichende Gewindefläche für ein Zusammenwirken mit dem Außengewinde der Spindel. Gleichzeitig ermöglicht dieser Winkelbereich eine bequeme und zeitsparende Montage.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Federelement mit dem anzutreibenden Bauteil und/oder mit der Spindelmutter verbunden. Bevorzugt ist das Federelement am anzutreibenden Bauteil befestigt und weist einen Verzahnungskontakt zur Spindelmutter auf. Das Federelement ist insbesondere eine Blattfeder.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Spindelmutter einstückig ausgebildet. Mit Vorteil ist die Spindelmutter dabei eine durch ein Urformverfahren wie Sintern oder Fließpressen hergestellte Spindelmutter.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spindelmutter einen aus dem Rumpf herausragenden Bereich mit einer Eingriff- und/oder Hintergriffstruktur zum Übertragen der axialen Bewegung der Spindelmutter auf das Bauteil aufweist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der aus dem Rumpf herausragende Bereich auf der Außenseite der Basis der U-Profilform angeordnet ist. Die Basis, der herausragende Bereich und das Federelement sind bevorzugt zwischen der Spindel und dem Bauteil, also insbesondere zwischen Spindel und Verstellring, angeordnet. Dieser Bereich bildet bevorzugt den Verzahnungskontakt mit dem Federelement.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Spindeltrieb weiterhin eine Spindelhalterung und/oder ein Antriebsritzel auf. Derartige Komponenten des Spindeltriebs sind insbesondere für eine Nachstelleinrichtung zur weggesteuerten Verschleißnachstellung einer Reibungskupplung bekannt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Nachstelleinrichtung zur weggesteuerten Verschleißnachstellung einer Reibungskupplung, wobei die Nachstelleinrichtung eine vorstehend genannte Anordnung aufweist. Eine derartige Nachstelleinrichtung wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung auch als Kupplungsnachstelleinrichtung bezeichnet.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1: eine erste Ansicht einer Spindelmutter eines Spindeltriebs zum Antreiben eines Verstellrings einer Kupplungsnachstelleinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2: eine weitere Ansicht der in 1 gezeigten Spindelmutter,
3: eine Schnittdarstellung durch einen Spindeltrieb mit einer Spindel und einer Spindelmutter entsprechend den 1 und 2,
4: eine Anordnung eines Spindeltriebs und eines vom Spindeltrieb antreibbaren Verstellrings einer Kupplungsnachstelleinrichtung, bei der Spindelmutter und Verstellring über ein Federelement verbunden sind,
5: Die Anordnung der 4, wobei der Kontakt zwischen der Spindelmutter und der Spindel des Spindeltriebs gelöst ist,
6: eine Draufsicht auf eine Kupplungsnachstelleinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
7: eine weitere Ansicht auf die Kupplungsnachstelleinrichtung der 6.
Die 1 zeigt eine Spindelmutter 10 eines Spindeltriebs 12 für eine in den 6 und 7 gezeigte Nachstelleinrichtung zur weggesteuerten Verschleißnachstellung einer (nicht gezeigte) Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs. Die Spindelmutter 10 weist einen einseitig offenen Rumpf 14 und einen der offenen Seite gegenüberliegend angeordneten und aus dem Rumpf 14 herausragenden Bereich 16 mit einer Eingriffstruktur zum Eingreifen in ein anzutreibendes Bauteil 18 oder ein mit diesem Bauteil 18 (fest) verbundenes Element auf. Der herausragende Bereich 16 erstreckt sich auf voller Breite der Spindelmutter 10 quer zu deren Längserstreckung. Der Rumpf 14 ist in Form eines U-Profils mit einer Basis 20 und zwei Schenkeln 22, 24 ausgebildet. Die U-Profilform ist über die gesamte Längserstreckung der Spindelmutter 10 vorhanden. Das Gewinde 26 der Spindelmutter 10 wird von mindestens einem auf der Innenseite der Basis 20 angeordneten schalenförmig ausgebildeten Gewindebereich 28 gebildet. Dieser Gewindebereich 28 hat einen Öffnungswinkel θ von etwa 110° und erstreckt sich – wie in 2 deutlich erkennbar – in Längserstreckung über einen Mittelabschnitt der Basis 20, der an jedem seiner Enden von je einem gewindefreien Endabschnitt begrenzt wird. Diese beiden Endabschnitte dienen als Führungsbereiche gegenüber der in 3 gezeigten Spindel 30.
Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Spindelmutter 10 und die zugehörige Spindel 30 des Spindeltriebs 12. Die Spindel 30 weist an ihrem Außenumfang ein Außengewinde 32 auf, mit dem das Gewinde 26 beziehungsweise der Gewindebereich 28 eine Gewindeverbindung bildet. Durch die Schenkel 22, 24 ergibt sich eine beidseitige Führung (einander gegenüberliegende Pfeile 34). Eine weitere Führung senkrecht dazu (Pfeil 36) ergibt sich durch die Federkraft (Pfeil F) eines zwischen dem Bauteil 18 und der Spindelmutter 10 angeordneten Federelements 38. Dieses Federelement 38 ist in den Darstellungen einer Anordnung 40 aus Spindeltrieb 12 und dem als Verstellring 42 ausgebildeten Bauteil 18 der 4 bis 7 besonders gut sichtbar. Der dort gezeigte Spindeltrieb 12 weist neben der Spindel 30 und der Spindelmutter 10 weiterhin noch ein drehfest mit der Spindel 30 verbundenes Ritzel 44 sowie eine Spindelhalterung 46 auf. Mittels dieser Spindelhalterung 46 wir der Spindeltrieb 12 an einer Anpressplatte der Reibungskupplung gelagert.
Die in den 1 bis 3 gezeigte Spindelmutter 10 ist die zum Spindeltrieb 12 der Anordnung 40 beziehungsweise der Nachstelleinrichtung 48 gehörige Spindelmutter.
4 zeigt die Anordnung 40 im Betriebszustand, bei dem der Spindeltrieb 12 den Verstellring 42 über seine auf dem Außengewinde 32 der Spindel 30 sitzende Spindelmutter 10 und deren mit dem am Verstellring 42 befestigten Federelement 38 einen Verzahnungskontakt bildender Herausragender Bereich 16 antreiben kann/antreibt.
5 zeigt die Anordnung 40 der 4, wobei das Gewinde 26 der Spindelmutter 10 aus dem Außengewinde 32 der Spindel 30 entgegen der Federkraft (Pfeil F') des Federelements 38 gelöst ist. Somit ist auch die (Wirk-)Verbindung zwischen Spindel 30 und Spindelmutter 10 gelöst.
Die 6 und 7 zeigen die Anordnung 40 der 4 im Kontext der Nachstelleinrichtung 48 zur weggesteuerten Verschleißnachstellung einer Reibungskupplung.
Es ergeben sich folgende Funktionen und Vorteile: Durch die offene Seite des Rumpfs 14 kann die Mutter 10 bei der Montage unkompliziert an die Spindel 30 seitlich angelegt werden. Am Verstellring (Rampenring) 42 ist das Federelement 38 fixiert, welches den Kontakt zum Bereich 16 der Spindelmutter 10 mittels einer Verzahnung herstellt, indem es die Spindelmutter 10 mit ihrem Gewinde 26 auf das Außengewinde 32 der Spindel 30 drückt (Pfeil F in 3). Während des regulären Nachstellbetriebes wird die Spindelmutter 10 durch das Federelement 38 in Kontakt mit dem Außengewinde 32 der Spindel 30 gehalten. Je nach Wahl der Gewindeform (metrisches Normgewinde, Trapezgewinde, etc.) resultiert aus der Gewindeaxialkraft eine radiale Kraftkomponente. Der Flankenwinkel und andere Parameter bestimmen die Größe dieser Kraftkomponente. Das als Vorspannfeder ausgebildete Federelement 38 zwischen Spindelmutter 10 und Verstellring 42 muss dieser radialen Kraft entgegenwirken, um das Trennen der Mutter 10 aus dem Außengewinde 32 der Spindel 30 zu verhindern. Unterstützend kann hierbei die auftretende Fliehkraft wirken.
Durch die zwei seitliche Bereiche bildenden Schenkel 22, 24 der U-Form wird eine achsparallele Führung der Mutter 10 zur Spindel 30 erreicht. Durch weitere Führungsflächen wird verhindert, dass unter der Vorspannkraft (Pfeil F) des Federelementes 38 die Spindelmutter 10 in die Keilform des Außengewindes 32 der Spindel 30 gepresst wird. Es wird so eine zu starke Reibwirkung vermieden.
Das Federelement 38 gibt die Möglichkeit, dass entgegen der Vorspannkraft die Spindelmutter 10 von der Spindel 30 weg verlagerbar ist. Ist die Spindelmutter 10 vom Außengewinde 32 der Spindel 30 getrennt, kann der Verstellring (Rampenring) 42 in beiden Drehrichtungen frei gedreht werden (Doppelpfeil 50). In der neuen Drehstellung kann das Gewinde 26 der Spindelmutter 10 durch die Vorspannkraft (Pfeil F) wieder in das Außengewinde 32 der Spindel 30 eingreifen. Es muss hierbei, entsprechend der Spindelsteigung eine passende Gewindeform gefunden werden. Hierzu ist unter Umständen die Spindel 30 entsprechend maximal um eine Drehung zu verdrehen.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, das Gewinde 26 der Mutter 10 nicht durch Gewindeschneiden herstellen zu müssen (keine kostenintensive Zerspanung). Die neue, einseitig offene Form der Spindelmutter 10 lässt auch eine fertige Herstellung der Gewindeform z. B. durch Fließpressen, Sintern oder ähnliches Urformverfahren zu.
Zur vollständigen Beschreibung der (nur teilweise gezeigten) Nachstelleinrichtung 48 der Reibungskupplung wird deren Funktionsweise im Folgenden noch einmal kurz beispielhaft skizziert. Für Details zur generellen Funktionsweise der Nachstelleinrichtung 48 sei an dieser Stelle noch einmal auf die eingangs erwähnte WO 2009/056092 A1 verwiesen.
Um einen axialen Verschleiß von Reibbelägen der Kupplung sowie andere gleichgeartete Effekte, die einen axialen Fehlabstand zwischen Gegendruckplatte und Anpressplatte verursachen, wie beispielsweise Setzverluste, ausgleichen zu können und damit eine Tellerfeder über deren Lebensdauer in der selben, kraftoptimierten Position wie Anstellung zwischen Anpressplatte und Kupplungsgehäuse betreiben zu können, wird der zwischen der Tellerfeder und der Anpressplatte angeordneter Verstellring (Rampenring) 42 verdreht, bis der Fehlabstand ausgeglichen ist. Dieser Verstellring 42 ist mit komplementären, in Umfangsrichtung ausgerichteten Gegenrampen korrespondierender Rampen versehen.
Im Verschleißfall wird dieser Ring 42 mittels des Spindeltriebs 12 verdreht. Dazu greift nach erkanntem Verschleiß eine Antriebsklinke formschlüssig in die Außenverzahnung des Ritzels 44 ein. Während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte gegenüber dem Kupplungsgehäuse verdreht das Ritzel 44 und damit der Spindeltrieb 12 mittels der auf der Spindel 30 angeordneten Spindelmutter 10 den Verstellring 42. Ein Verschleiß wird dabei erkannt, indem bei dem durch den Fehlabstand vergrößerten Betätigungsweg die ansonsten auf einer Außenverzahnung des Ritzels 44 gleitende Antriebsklinke in die Außenverzahnung formschlüssig einschnappt.
Bezugszeichenliste

10: Spindelmutter
12: Spindeltrieb
14: Rumpf
16: Bereich
18: Bauteil
20: Basis
22: Schenkel
24: Schenkel
26: Gewinde
28: Gewindebereich
30: Spindel
32: Außengewinde
34: Pfeil
36: Pfeil
38: Federelement
40: Anordnung
42: Verstellring
44: Ritzel
46: Spindelhalterung
48: Nachstelleinrichtung
50: Doppelpfeil
F: Pfeil
F': Pfeil
θ: Öffnungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/056092 A1 [0002, 0033]

Claims

Anordnung (40) mit einem Bauteil (18), insbesondere einem Verstellring (42) einer Kupplungsnachstelleinrichtung, und einem Spindeltrieb (12) zum Antrieb des Bauteils (18), wobei dieser Spindeltrieb (12) eine ein Außengewinde (32) aufweisende Spindel (30) und eine auf der Spindel (30) montierbare Spindelmutter (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (10) einen U-profilförmig ausgebildeten Rumpf (14) aufweist, wobei das Gewinde (26) der Spindelmutter (10) von mindestens einem auf der Innenseite einer Basis (20) der U-Profilform angeordneten schalenförmig ausgebildeten Gewindebereich (28) gebildet wird und dass die Anordnung (40) mindestens ein Federelement (38) zum Anpressen des Gewindes (26) der Spindelmutter (10) auf das Außengewinde (32) der Spindel (30) aufweist, wobei sich dieses Federelement (38) im montierten Zustand der Anordnung (40) am Bauteil (18) abstützt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindebereich (28) einen Öffnungswinkel θ im Bereich von 90° ≤ θ ≤ 180° aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (38) mit dem anzutreibenden Bauteil (18, 42) und/oder mit der Spindelmutter (10) verbunden ist.
Anordnung einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (10) einstückig ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (10) eine durch ein Urformverfahren hergestellte Spindelmutter ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter zumindest einen aus dem Rumpf herausragenden Bereich (16) mit einer Eingriff- und/oder Hintergriffstruktur zum Übertragen der axialen Bewegung der Spindelmutter (10) auf das Bauteil (18) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der herausragende Bereich (16) auf der Außenseite der Basis (20) der U-Profilform angeordnet ist
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (12) weiterhin eine Spindelhalterung (46) und/oder ein Antriebsritzel (44) aufweist.
Nachstelleinrichtung (48) zur weggesteuerten Verschleißnachstellung einer Reibungskupplung, wobei die Nachstelleinrichtung (48) eine Anordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.