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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ausrücksystem zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.
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Bekannt ist die Verwendung von Federeinrichtungen in Drehmomentübertragungseinrichtungen um zwei um eine gemeinsame Drehachse drehbare Teile drehschlüssig und axial entgegen der Wirkung der Federeinrichtung verlagerbar zu verbinden. Durch die axiale Verlagerbarkeit der Bauteile gegeneinander können Drehmomentübertragungseinrichtungen wie beispielsweise Drehmomentwandler, Riemenscheiben, Doppelkupplungen und dergleichen taumelnd oder axial verlagerbar mit Aggregaten wie Brennkraftmaschinen, Elektromaschinen und dergleichen drehschlüssig verbunden werden, wobei durch eine taumelnde oder axial schwingende Anbindung durch die Federeinrichtung ausgeglichen werden kann.
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Bevorzugt werden solche Federeinrichtungen in Drehmomentübertragungseinrichtungen in Form von Reibungskupplungen eingesetzt, um zum Öffnen und Schliessen der Reibungskupplung eine Kupplungsscheibe zwischen einer Gegendruckplatte und einer gegenüber dieser axial verlagerbaren und drehfest mit dieser verbundenen Anpressplatte durch axiale Beaufschlagung dieser vornehmen zu können. Hierzu zeigt beispielsweise die Offenlegungsschrift der Patentanmeldung
DE 21 21 919 eine entsprechende Federeinrichtung für eine Reibungskupplung. Vorteilhafte Weiterbildungen und Anwendungsmöglichkeiten gattungsgemässer Federeinrichtungen für eine als Doppelkupplung ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtung sind beispielsweise der
DE 10 2008 061 588 A1 zu entnehmen.
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Aus
DE 10 2008 004 150 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung zum Kuppeln eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, bei der mit Hilfe einer Tellerfeder eine Anpressplatte in axialer Richtung auf eine Gegendruckplatte zu verlagert werden kann, um eine Kupplungsscheibe zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte zu verpressen, so dass ein über die Gegendruckplatte von dem Kraftfahrzeugmotor eingeleitetes Drehmoment über die Kupplungsscheibe an eine Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes übertragen werden kann.
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Eine weitere Ausgestaltung mehrerer Blattfedern in einer Drehmomentübertragungseinrichtung wird in der
DE 10 2011 086 293 A1 beschrieben.
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In der
WO 2010 015 228 A1 wird die Einstellung des Lüftweges über das Einsetzen von Zwischenelementen zwischen Einrücklager und Tellerfeder, bzw. über deren Stärke beschrieben. Nachteilig ist hier, dass die erforderliche Kraft einerseits zum Überwinden des Lüftweges, andererseits zum Anpressen der Anpressplatte, nicht variiert werden kann.
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Um bei einer Kupplung das Schleppmoment im geöffneten Zustand so gering wie möglich zu halten, muss ein gewisses Lüftspiel, also Abstand der Reibbeläge, gewährleistet sein. Um eine möglichst hohe Anpresskraft der Reibbeläge zu erreichen, wird ein möglichst großer Hebel zur Betätigung der Kupplung gewählt. Das Lüftspiel in Verbindung mit den großen Hebelübersetzungen ergibt bei der Betätigung der Kupplung einen im Vergleich zur benötigten Strecke für den Kraftaufbau, sehr langen Weg, den der Kupplungsaktor zum Überwinden des Lüftspiels zurücklegen muss, bis ein Kraftaufbau erfolgt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Weg, den ein Aktor zurücklegen muss bis ein Kraftaufbau stattfindet, auf ein Minimum zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Ausrücksystem mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Ausrücksystem zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor und Schaltgetriebe, enthält wenigstens ein in axialer Richtung bezogen auf die Kupplungsachse verschiebbares Ausrücklager und wenigstens eine durch das Ausrücklader betätigbare Hebelfeder, aufweisend mehrere Betätigungsbereiche, wobei erfindungsgemäß am Ausrücklager mehrere Druckstücke enthalten sind, welche wenigstens ein, bei axialer Betätigung des Ausrücklagers gegen den Betätigungsbereich wirkendes, von radial außen nach radial innen verstellbares, Übertragungselement aufweisen derart, dass eine vom Ausrücklager übertragene Kraft über eine in radialer Richtung bezogen auf die Kupplungsachse gerichtete Verschiebung der Übertragungselemente auf die Betätigungsbereiche der Hebelfeder übertragbar ist.
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Dabei sind die Betätigungsbereiche der Hebelfeder definiert als die Bereiche, in welchen eine vom Ausrücklager eingebrachte Betätigungskraft mittels des Übertragungselementes auf die Hebelfeder bzw. die Federzungen der Hebelfeder übertragen wird. Diese Betätigungsbereiche stützen sich an jeweils einem Anlagebereich der Übertragungselemente ab, welcher in seiner Position das Übersetzungsverhältnis zwischen dem vom Ausrücklager zurückgelegte Ausrückweg und dem Anpressplattenweg definiert. Durch eine Verschiebung des Anlagebereiches in radialer Richtung bezogen auf die Kupplungsachse wird das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausrückweg und Anpressplattenweg von der eingebrachten Kraft selbst variiert. Vergrößert sich die eingebrachte Axialkraft des Ausrücklagers, so verschieben sich die Anlagebereiche des Übertragungselementes mit diesem auf einen kleineren Radius und verringern das Übersetzungsverhältnis hin zu größeren Kräften, welche auf die Anpressplatte einwirken.
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Vorteilhafterweise kann so bei geringerem Ausrückweg eine größere Kraft auf die Anpressplatten ausgeübt werden. Der für die Überwindung des Lüftspiels, also des Abstandes der Reibbeläge, zurückzulegende Lüftweg erfordert lediglich eine geringe Krafteinwirkung. Um diesen Lüftweg direkter abzubauen, werden die Anlagebereiche der an den Druckstücken aufgenommenen Übertragungselemente bei geringer Krafteinwirkung durch das Ausrücklager vorteilhafterweise auf einem größeren Durchmesser geführt und so das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausrückweg und Anpressplattenweg reduziert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Druckstücke hebelfederseitig jeweils eine Aussparung auf, innerhalb derer wenigstens ein Übertragungselement radial verschiebbar gelagert ist. Dies verhindert vorteilhafter weise ein Entgleiten der Übertragungselemente aus den Druckstücken.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Übertragungselement ein Wälzelement, bevorzugt eine Zylinderrolle. Durch diese Ausgestaltung wird eine stufenlose Verschiebung des Übertragungselementes von radial außen nach radial innen (und umgekehrt) ermöglicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Übertragungselement entlang einer Führung verschiebbar. Diese Führung besteht bevorzugt aus jeweils zwei die Betätigungsbereiche der Hebelfeder flankierenden, zum Ausrücklager hin abfallenden Schrägen. Diese können im Beispiel einer rotorintegrierten Kupplung am Zentralflansch befestigt sein. Bei Kupplungen, die durch Krafteinwirkung auf das Ausrücksystem geschlossen werden, verlaufen die Führungen vorteilhafterweise radial nach innen hin abfallend.
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Position und Verlauf der Führung sind an die jeweilige Kupplungskennlinie angepasst.
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Die Übertragungselemente sind bevorzugt an der Kontur dieser Schrägen entlang verschiebbar. Ebenfalls denkbar ist eine Führung der Übertragungselemente in einer in den Schrägen enthaltenen Nut.
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Die Übertragungselemente sind bevorzugt in Form von Wälzelementen ausgebildet, beispielsweise in der Art von Zylinderrollen oder Kugeln, die innerhalb von in der Hebelfeder selbst vorhandenen Nuten, beispielsweise Sicken, verschiebbar angeordnet sind und um eine Drehachse 5.1 rotieren.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Hebelfeder, insbesondere deren Geometrie sowie vorteilhafte Einbringung von Versteifungssicken, sind dem Fachmann bekannt. Zur Unterstützung des variablen Übersetzungsverhältnisses können die Betätigungsbereiche der Hebelfedern zusätzlich in Längsrichtung geschwungen sein.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für die Verwendung in „normally open“-Kupplungen, insbesondere für Hybridmodule interessant. Sie ist gleichermaßen für Einfach- wie für Doppelkupplungen einsetzbar.
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Als ausschließlich beispielhafte und nicht einschränkende Darstellung der Erfindung wird die Erfindung im Folgenden in Bezug auf im Grundzustand offene Kupplungen diskutiert. Alternativ kann die Erfindung auch bei im Grundzustand geschlossenen Kupplungen Anwendung finden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert Es zeigen:
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1 eine schematisch perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausrücksystems,
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2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausrücksystem bei kleiner Krafteinwirkung auf die Hebelfeder,
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3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausrücksystem bei größerer Krafteinwirkung auf die Hebelfeder,
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4 einen Teilquerschnitt eines Betätigungsbereiches der Hebelfeder mit nicht verformter Hebelfederzunge,
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5 einen Teilquerschnitt eines Betätigungsbereiches der Hebelfeder mit geschwungener Hebelfederzunge.
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In 1 ist eine schematisch perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausrücksystems zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor und Schaltgetriebe dargestellt. Das dargestellt Ausrücksystem könnte in dieser Art in „normally open“-Kupplungen und insbesondere in Hybridmodulen eingesetzt werden. Es dient der Kraftübertragung zwischen einem Aktor und der Anpressplatte einer Kupplung, die beispielsweise eine Reibkupplung sein kann. Der Aktor bringt hierbei eine in axialer Richtung bezogen auf die Kupplungsachse wirkende Betätigungskraft auf das Ausrücklager 1 ein, welche anschließend über vom Ausrücklager 1 radial nach außen weisende Druckstücke 4 auf die Hebelfeder 2 übertragen wird. Dies induziert eine Verbiegung der Hebelfeder 2, welche mit ihrem äußeren Rand derartig an eine nicht dargestellte Anpressplatte gelagert ist, dass diese durch die Verbiegung an eine ebenfalls nicht dargestellte Kupplungsplatte gedrückt wird. Auf diese Weise kommt es zum Schließen der „normally open“-Kupplung. Ebenfalls möglich ist eine Anwendung des dargestellten Ausrücksystems in Kupplungen, welche durch Krafteinwirkung auf das Ausrücksystem geöffnet werden.
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Die Kraftübertragung erfolgt in mehreren Betätigungsbereichen 3 der Hebelfeder 2, die hier als Hebelfederzungen dargestellt sind. Vom Ausrücklager 1 wird die eingebrachte Kraft über Druckstücke 4 auf die Übertragungselemente, die hier in Form von Zylinderrollen 5 ausgebildet sind und von diesen auf die Betätigungsbereiche 3 übertragen. Dabei liegen bevorzugt ebenso viele Druckstücke 4 wie Betätigungsbereiche 3 vor. Die Druckstücke 4 sind hier radial nach außen weisend am Ausrücklager 1 angebracht. Sie sind bevorzugt aus einem biegefesten Material gefertigt. Bei einer Kraftübertragung von den Zylinderrollen 5 auf den jeweiligen, hier als Hebelfederzungen ausgeführten Betätigungsbereich 3 kommt es zu einem um den Drehpunkt 5 gelagerten Verschwenken der jeweiligen Hebelfederzunge 3.
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Die Übertragungselemente in Form der Zylinderrollen 55 sind dabei erfindungsgemäß in radialer Richtung bezogen auf die Kupplungsachse verschiebbar. Dies wird durch Führungen 6 gewährleistet, welche hier als die Betätigungsbereiche 3 flankierenden, zum Ausrücklager 1 hin innen Schrägen dargestellt sind. Die Zylinderrollen 5 sind Wälzelemente, welche an der jeweiligen Kontur der Führungen 6 entlang verschiebbar und um ihre Drehachse drehbar aufgenommen sind. Beim Schließen der Kupplung muss zunächst der Lüftweg überwunden werden. Da hierfür nur eine verhältnismäßig kleinere Kraft nötig ist, ist es von Vorteil, das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausrückweg und Anpressplattenweg möglichst gering zu wählen um einen direkten Abbau des Lüftweges zu gewährleisten. Die Zylinderrollen 5 werden dazu auf einem größeren Betätigungsradius geführt. Während der Betätigung gleiten die Drehpunkte (hier Wälzelemente, 5) an der jeweiligen Führung 6 entlang auf einen kleineren Betätigungsradius, wodurch sich das Hebelverhältnis vergrößert und so das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausrückweg und Anpressplattenweg erhöht wird, wodurch die maximale Ausrückkraft zur Verfügung steht.
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2 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausrücksystem bei kleiner Krafteinwirkung auf die Hebelfeder. Ebenso wie in 1 könnte das dargestellt Ausrücksystem in dieser Art in „normally open“-Kupplungen und insbesondere in Hybridmodulen eingesetzt werden. Es dient der Kraftübertragung zwischen einem Aktor und der Anpressplatte einer Kupplung, die beispielsweise eine Reibkupplung sein kann. Zur Überwindung des Lüftweges ist zunächst eine kleinere Kraft nötig, die Drehpunkte 5 werden auf einem größeren Betätigungsradius geführt. Während der Betätigung gleiten die Drehpunkte (hier Wälzelemente, 5) an der jeweiligen Führung 6 entlang auf einen kleineren Betätigungsradius, wodurch der in 2b dargestellt Zustand erreicht wird. Die in 3 vom Ausrücklager 1 eingebrachte Kraft wird aufgrund der Hebelwirkung in ihrer maximalen Intensität auf die Anpressplatten übertragen.
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In 4 ist ein Teilquerschnitt eines Betätigungsbereiches 3 der Hebelfeder 2 mit nicht verformter Hebelfederzunge 3 dargestellt. Bei Krafteinwirkung wird jede Zylinderrolle 5 entlang der Führung 6 in der Zeichnungsebene nach unten geführt, wodurch sich die Hebelfederzunge um den Drehpunkt herum gelagert verschwenkt.
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5 zeigt ebenfalls einen Teilquerschnitt eines Betätigungsbereiches 3 der Hebelfeder 2, jedoch mit geschwungener Hebelfederzunge. Wenn es hier durch Krafteinwirkung zu einer um die Zylinderrolle 5 gelagerten Verschwenkung der Hebelfederzunge kommt, so wird durch die geschwungene Ausgestaltung der Hebelfederzunge das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausrückweg und Anpressplattenweg schneller erhöht und der Lüftweg somit schneller abgebaut. Anstelle von Zylinderrollen 5 als Wälzkörper (Übertragungselement) können auch Kugeln oder andere Wälzkörperformen verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausrücklager
- 2
- Hebelfeder
- 3
- Betätigungsbereich/Hebelfederzunge
- 4
- Druckstück
- 5
- Zylinderrolle
- 6
- Führung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2121919 A [0003]
- DE 102008061588 A1 [0003]
- DE 102008004150 A1 [0004]
- DE 102011086293 A1 [0005]
- WO 2010015228 A1 [0006]
