DE102015216354A1

DE102015216354A1 - Betätigungseinrichtung und Kupplungssystem mit der Betätigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015216354A1
Application number: DE102015216354.7A
Authority: DE
Inventors: Dominic Melischko; Fabian Benesch; Jan Sakschewski
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-03-02
Also published as: CN106481684B; CN106481684A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung (1), insbesondere zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, aufweisend zumindest ein Betätigungslager (2), welches in Wirkverbindung mit einem zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung dienenden Schwenkhebel (4) steht, und mindestens ein Gegenlager (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (4) einen mit einer Verzahnung (7) versehenen Auflagerbereich (6) aufweist, wobei die Verzahnung (7) in eine Gegenverzahnung (9) des Gegenlagers (8) greift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, aufweisend zumindest ein Betätigungslager, welches in Wirkverbindung mit einem zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung dienenden Schwenkhebel steht, und mindestens ein Gegenlager. Ferner betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem aufweisend die Betätigungseinrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Betätigungseinrichtungen für Kupplungssysteme seit langem bekannt.
Kupplungssysteme bestehen aus einer Kupplung und einer Betätigungseinrichtung zum Ein- und Ausrücken einer Kupplung. Die Betätigungseinrichtung besteht aus einem Hebel, einem Lagerträger und einem Betätigungslagerlager. Auf dem Hebel ist der Lagerträger mit einem Kippfreiheitsgrad gelagert. Der Lagerträger widerum trägt ein Betätigungslager. Das Betätigungslager der Betätigungseinrichtung vollführt über den Ein- und Ausrückweg eine Kreisbahn. Durch dieses Verhalten wandert der Lagerträger weg vom Drehzentrum der Kupplung. Dies verursacht ein Verkippen des Betätigungslagers. Zur Vermeidung der Kippbewegung wird ein Radialausgleich zwischen dem Hebel und dem Lagerträger vorgesehen, jedoch verbleibt eine Restschiefstellung des Lagers.
Ein verkipptes oder schief stehendes Betätigungslager stellt einen geometrischen Fehler der Betätigungseinrichtung dar, der in die Kupplung gedrückt wird. Dieser Fehler kann in Kombination mit einem geometrischen Fehler der Kupplung oder einem geometrischen Fehler der Kupplungsscheibe im Fahrzeug zu einer Momentenanregung im Triebstrang führen. Der Fahrer spürt dies dann beim Anfahren oder Wiederanfahren als unangenehme Rupfschwingungen.
Es besteht somit die technische Aufgabe, Rupfschwingungen, die durch Ein- oder Ausrückrücksystemfehler oder durch das Betätigungskonzept generiert werden, zu reduzieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch eine Betätigungseinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, aufweisend zumindest ein Betätigungslager, welches in Wirkverbindung mit einem zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung dienenden Schwenkhebel steht, und mindestens ein Gegenlager, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel einen mit einer Verzahnung versehenen Auflagerbereich aufweist, wobei die Verzahnung in eine Gegenverzahnung des Gegenlagers greift.
Eine Schiefstellung des Betätigungslagers kann vermieden werden, indem die Krafteinleitung auf den Lagerträger während der gesamten Betätigungszeit nicht vom Drehzentrum der Kupplung wegwandert. Hierfür sind die Kontaktflächen zwischen dem Auflagerbereich und dem Gegenlager ineinander verzahnt. Auf diese Weise kann eine Kraftübertragung in einer radialen Richtung entlang des Betätigungshebels stattfinden.
Es kann ein Verkippen des Betätigungslagers über dem Einrückweg vermieden werden, wobei die Rupfanregung minimiert wird. Gerade in automatisierten Kupplungs-/Geriebesystemen ist eine geringe Momentenmodulation des Triebstrangs besonders wichtig, da durch die Automatisierung für den Triebstang hinsichtlich Momentenmodulation kritische Punkte gleich bzw. wiederholbar angefahren werden und so dem Fahrer besonders unangenehm auffallen.
Vorzugsweise kämmt die Verzahnung des Schwenkhebels mit der Gegenverzahnung des Gegenlagers. Bevorzugt ist das Auflager des Schwenkhebels mit dem Gegenlager ineinander verzahnt.
Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung ein Ein- und/oder Ausrücksystem. Bevorzugt ist die Kupplung als eine Doppelkupplung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Betätigungseinrichtung in einem Handschalter vorgesehen.
Vorzugsweise ist das Gegenlager eine Abstützeinrichtung. Bevorzugt weist die Betätigungseinrichtung ein zweites Gegenlager auf. Besonders bevorzugt ist das zweite Gegenlager ein Stössel, der an einer Aktorikseite oder Stösselseite des Schwenkhebels angeordnet ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Verzahnung senkrecht zu einer Längsrichtung der Betätigungseinrichtung auf dem Auflagerbereich angeordnet.
Damit lässt sich eine Kraftübertragung in radialer Richtung entlang des Betätigungshebels bewerkstelligen. Vorzugsweise ist die Verzahnung senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Betätigungseinrichtung auf dem Auflagerbereich angeordnet. Entsprechend ist die Gegenverzahnung ebenso senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Betätigungseinrichtung auf dem Auflagerbereich angeordnet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Verzahnung beidseitig auf dem Auflagerbereich vorgesehen.
Damit ist neben der Verzahnung, die in die Gegenverzahnung greift, auch auf der Gegenseite der Verzahnung eine zusätzliche Verzahnung vorgesehen.
Bevorzugt weist der Auflagerbereich eine Verzahnung mit einer Zahnung auf, die im 45°-Winkel angeordnet ist, und das Gegenlager weist die entsprechende Gegenverzahnung mit einer Zahnung auf, die im 45°-Winkel angeordnet ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Auflagerbereich einen ausgesparten Bereich zur Aufnahme eines Mittelkörpers des Gegenlagers auf und der ausgesparte Bereich des Gegenlagers ist zwischen einem ersten Auflagerabschnitt und einem zweiten Auflagerabschnitt des Auflagerbereichs angeordnet.
Durch das Vorsehen der beiden zumindest teilweise voneinander getrennten Auflagerabschnitte lässt sich der Mittelkörper auf einfache Weise zwischen den Auflagerabschnitten aufnehmen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Gegenverzahnung an einem ersten Gegenlagerbereich und einem zweiten Gegenlagerbereich vorgesehen, wobei der Mittelkörper mittig aus dem Gegenlager herausragt.
Vorzugsweise ist das Gegenlager als ein Führungsmittel ausgebildet. Bevorzugt hat das Gegenlager die Funktion einer Führungshülse.
Bevorzugt weist das Gegenlager eine Form auf, um an einem Kupplungsgehäuse befestigt zu werden. Besonders bevorzugt weist das Gegenlager eine Einpressgeometrie auf. Alternativ sind weitere Befestigungsmöglichkeiten, wie ein Verschrauben, Vernieten, Schweißen oder Verstemmen möglich.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform

– weist das Gegenlager eine gekrümmte Querschnittsgeometrie auf und der Auflagerbereich weist eine geradlinige Querschnittsgeometrie auf,
– das Gegenlager weist eine geradlinige Querschnittsgeometrie auf und der Auflagerbereich weist eine gekrümmte Querschnittsgeometrie auf oder
– das Gegenlager und der Auflagerbereich weisen eine gekrümmte Querschnittsgeometrie auf.

Damit die beschriebe Krümmung des Auflagers den gewünschten Einfluss auf die Ausrückkinematik hat, ist eine Kraftübertragung in radialer Richtung entlang des Hebels notwendig. Das Gegenlager übernimmt somit Aufgaben einer Führungshülse. Zur Gewährleistung dieser Kraftübertragung sind die Kontaktflächen von Ausrückhebel und Auflager ineinander verzahnt. Hierbei ist eine relativ feine Verzahnung, wie bei der Verschleißnachstellung einer Kupplung, denkbar.
Vorzugsweise ist die Linienform eine Gerade. Bevorzugt verläuft die Verzahnung gemäß der Linienführung. Vorzugsweise verläuft die Gegenverzahnung gemäß der Krümmung.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform basiert die Bestimmung einer Krümmung auf nachfolgenden Formeln: y = f(x), x > –x ^, wobei f(x) = f_h(x + x ^) – f_h(x ^) – L,
x ^ = L·sin(δ)·sinh^–1(tan(δ – 90°)). und eine Bestimmung einer Linienform der geradlinigen Querschnittsgeometrie auf nachfolgenden Formeln basiert: x_H = g₁(t) = t, y_H = g₂(t) = –L – tan(δ – 90°)·t wobei

– der Auflagerbereich oder eine Tangente der Gegenlagerseite einen Winkel δ mit einer Strecke, die durch einen Nullpunkt und einen Berührpunkt definiert ist, ausbildet und – sich der Abstand aus einer Verbindung des Nullpunktes zu dem Berührpunkt ergibt, wobei a) Winkel δ > 90°, b) Abstand > 0, c) der Nullpunkt ein Punkt ist, der einer gemeinsamen gelenkigen Verbindung des Betätigungslagers und des Lagerträgers entspricht und d) der Berührpunkt ein Punkt ist, bei dem sich der Auflagerbereich und das Gegenlager in einer Minimalposition der Betätigungseinrichtung berühren.

Vorzugsweise ist die Minimalposition als eine Nulllage der Betätigungseinrichtung zu verstehen.
Weiterhin wird die Erfindung insbesondere gelöst durch ein Kupplungssystem für ein Fahrzeug aufweisend eine Betätigungseinrichtung, wie oben beschrieben.
Die Erfindung wird nun beispielhaft durch Figuren veranschaulicht. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer bekannten Betätigungseinrichtung,
2a–2d Schnittansichten zur Veranschaulichung eines Rupfens bei der 1,
3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung,
4 eine schematische Unteransicht der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung aus 3,
5 eine schematische Draufsicht des Gegenlagers aus 3,
6 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung,
7 die schematische Ansicht aus 6 mit einem x-y-Koordinatensystem,
8 das x-y-Koordinatensystem zur Darstellung von Formen unter Bezugnahme auf 7,
9 einen schematischen Längsschnitt Y-Y durch die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung aus 3 in einer Minimalposition,
10 einen schematischen Längsschnitt Y-Y durch die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung aus 3 in einer Maximalposition,
11a–11c ein x-y-Koordinatensystem zur Darstellung eines gegenlagerseitig abrollenden Betätigungshebels in verschiedenen Betätigungszuständen,
12a–12c ein weiteres x-y-Koordinatensystem zur Darstellung eines gegenlagerseitig abrollenden Betätigungshebels über eine Nulllage hinaus,
13 einen Graphen zur Veranschaulichung einer wegabhängigen Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Betätigungshebels und
14 einen Graphen zur Veranschaulichung einer Abhängigkeit eines maximalen Stösselwegs von einem konstruktiven Parameter.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer bekannten Betätigungseinrichtung.
Die bekannte Betätigungseinrichtung 50 weist ein Betätigungslager 2 auf. Das Betätigungslager 2 steht in Wirkverbindung mit einem zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung dienenden Schwenkhebel 4 steht. Ferner weist die Betätigungseinrichtung 1 ein Gegenlager 8 auf. Ein Auflagerbereich 6 des Schwenkhebels 4 ist drehbar auf dem Gegenlager 8 gelagert. Das Gegenlager 8 weist einen Mittelkörper 10 auf, das von dem Auflagerbereich 6 aufgenommen wird. Die bekannte Betätigungseinrichtung 50 wird über ein Scharnier gelagert. Die Bewegung des Schwenkhebels 4 in Kipprichtung wird dadurch stark eingeschränkt. Ein Stössel 13 greift als ein zweites Gegenlager an einer Aktorikseite 5 des Schwenkhebels 4 an.
2a–2d zeigt Schnittansichten zur Veranschaulichung eines Rupfens bei der 1.
Die Betätigungseinrichtung 50 ist zwischen Hebelfedern 14 einer Kupplung gelagert. Bei dem Lagerkonzept Betätigungslager 2 auf Schwenkhebel 4 bewegt sich der Lagerträger 3 über den Einrückvorgang auf einer Kreisbahn. Dies hat zwei Nachteile zur Folge, die beide das Einrücklager 2 schiefstellen.
2a zeigt die Betätigungsvorrichtung 50 in einem Ausgangszustand und 2b zeigt die Betätigungsvorrichtung 50 in einem Zustand mit eingerückter Kupplung. Der Lagerträger 3 wandert weg von einem Drehzentrum. Da die Krafteinleitung auf dem Lagerträger 3 damit ebenfalls weg von Drehzentrum wandert, entsteht ein Kippmoment 18, welches auf das Lager 2 wirkt und dieses verkippt.
2c zeigt die Betätigungsvorrichtung 50 in einem Ausgangszustand und 2d zeigt die Betätigungsvorrichtung 50 in einem Zustand mit eingerückter Kupplung. Der Lagerträger 3 wandert radial weg vom Drehzentrum. Dadurch entsteht eine Radialkraft 21 auf den Lagerträger 3, die diesen verkippt. Normalerweise wird zwischen Lagerträger 3 und Betätigungslager 2 ein Radialausgleich 16 vorgesehen, damit diese Schiefstellung durch ein radiales Gleiten ausgeglichen werden kann. Da der Reibwert jedoch nie μ = 0 ist, verbleibt eine Restschiefstellung des Lagers 2.
3 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung und 4 zeigt eine schematische Unteransicht der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung aus 3.
Die Betätigungseinrichtung 1 dient einer Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs (nicht dargestellt). Die Betätigungseinrichtung 1 weist ein Betätigungslager 2 auf. Das Betätigungslager 2 steht in Wirkverbindung mit einem zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung dienenden Schwenkhebel 4 steht. Ferner weist die Betätigungseinrichtung 1 ein Gegenlager 8 auf. Ein Auflagerbereich 6 des Schwenkhebels 4 weist eine Verzahnung 7 auf, die in eine Gegenverzahnung 9 des Gegenlagers 8 greift. Dabei kämmt die Verzahnung 7 des Schwenkhebels 4 mit der Gegenverzahnung 9 des Gegenlagers 8. Die Verzahnung 7 und Gegenverzahnung 9 sind relativ grob dargestellt. Die Ausgestaltungen, d. h. die Verzahnungsformen der Verzahnungspartner sind voneinander abhängig. Der Auflagerbereich 6 weist eine Verzahnung 7 mit einer Zahnung auf, die im 45°-Winkel angeordnet ist, und das Gegenlager 8 weist die entsprechende Gegenverzahnung 9 mit einer Zahnung auf, die im 45°-Winkel angeordnet ist. Die Verzahnung 7 und die Gegenverzahnung 9 sind senkrecht zu einer Längsrichtung der Betätigungseinrichtung 2 auf dem Auflagerbereich 6 angeordnet.
Die Verzahnung 7 ist beidseitig, also zu beiden Seiten des Auflagerbereichs 6, auf dem Auflagerbereich 6 vorgesehen. Der Auflagerbereich 6 weist einen ausgesparten Bereich zur Aufnahme eines Mittelkörpers 10 des Gegenlagers 8. Der ausgesparte Bereich des Gegenlagers 8 ist zwischen einem ersten Auflagerabschnitt 6.1 und einem zweiten Auflagerabschnitt 6.2 des Auflagerbereichs 6 angeordnet.
5 zeigt eine schematische Draufsicht des Gegenlagers aus 3.
Die Gegenverzahnung 9 ist auf einem ersten Gegenlagerbereich 8.1 und einem zweiten Gegenlagerbereich 8.2 der Gegenverzahnung 9 vorgesehen. Die Gegenverzahnung 9 des Gegenlagers 8 wird von dem Mittelkörper 10 unterbrochen. Dabei ragt der Mittelkörper 10 mittig aus dem Gegenlager 8 heraus.
6 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung, 7 zeigt die schematische Ansicht aus 6 mit einem x-y-Koordinatensystem und 8 zeigt das x-y-Koordinatensystem zur Darstellung von Formen unter Bezugnahme auf 7.
Ein Gelenk 15 ist zwischen dem Lagerträger 3 und dem Schwenkhebel 4 vorgesehen. Ein Nullpunkt A ist ein Punkt, der einer gemeinsamen gelenkigen Verbindung (= Gelenk 15) des Betätigungslagers 2 und des Lagerträgers 3 entspricht. Ein Berührpunkt B ist ein Punkt ist, bei dem sich der Auflagerbereich 6 und das Gegenlager 8 berühren.
Die Krafteinleitung auf den Lagerträger 3 und somit die Krafteinleitung auf das Betätigungslager 2 wird durch eine geeignete Gestaltung eines Auflagerbereichs 6 des Schwenkhebels 4 und des Gegenlagers 8 während des gesamten Betätigungsvorgangs auf der Drehachse einer Kupplung gehalten. Zwischen dem Auflagerbereich 6 des Schwenkhebels 4 und dem Gegenlager 8 findet hierbei eine Abrollbewegung statt, wobei die Krümmung 25 des Gegenlagers 8 und die Linienform 24 des Auflagerbereichs 6 des Schwenkhebels 4 so zueinander passend ausgeführt sind, dass die Krafteinleitung auf das Betätigungslager 2 stets in der Drehachse der Kupplung verbleibt. Der nachteilige Einfluss einer außermittigen Krafteinleitung auf das Betätigungslager 2 kann so vermieden werden. Der Auflagerbereich 6 des Schwenkhebels 4 und Gegenlager sind hierbei, wie oben bereits erwähnt, ineinander verzahnt ausgeführt.
Es wird ein gerade ausgeführter Auflagerbereich 6 des Schwenkhebels 4 angenommen. Der Schwenkhebels 4 lässt sich dann entsprechend den 7 und 8 als gewinkelte Linie abstrahieren, wenn eine Verzahnung 7 zunächst nicht berücksichtigt wird. Die 7 und 8 zeigen den Schwenkhebel 4 in einer Minimalposition, entsprechend einer vollständig geöffneten Kupplung. Das Koordinatensystem ist derart eingepasst, dass die Drehachse des Betätigungslagers 2 mit der x-Achse zusammenfällt. Der Nullpunkt der x-Achse liegt in der gelenkigen Verbindung am Gelenk 15 von Betätigungslager 2 und Lagerträger 3, entsprechend Punkt A des Schwenkhebels 4 in der Minimalposition. Der Berührpunkt B von Schwenkhebel 4 und Auflagerbereich 6 liegt in einer Minimalposition des Schwenkhebels 4 auf der y-Achse.
Der Punkt A des Ausrückhebels soll sich während des gesamten Betätigungsvorgangs entlang der positiven x-Achse bewegen.
Das Gegenlager 8 weist eine gekrümmte Querschnittsgeometrie mit einer Krümmung 25 auf. Der Auflagerbereich 6 weist eine geradlinige Querschnittsgeometrie mit einer Linienform 24 auf.
Die Bestimmung der Linienform des Auflagerbereichs y = f(x) basiert auf den Ergebnissen aus „Leon Hall, Stan Wagon, Roads and Wheels, Mathematics Magazine, Vol. 65, No. 5. (Dec. 1992), pp. 283–301” [1].
Dabei bildet der Auflagerbereich 6 einen Winkel δ☐ mit einer Strecke AB aus, wobei die Punkte A und B auf der y-Achse des Koordinatensystems liegen. Es ergibt sich der Abstand L aus einer Verbindung des Nullpunktes A zum Berührpunkt B. Es gilt δ > 90° und L > 0.
Die Linienform 24 des Auflagerbereichs 6 des Ausrückhebels 4 lässt sich in Parameterform beschreiben durch x_H = g₁(t) = t, y_H = g₂(t) = –L – tan(δ – 90°)·t
Dabei folgt die Linie den Formeln x_H und y_H.
Die Krümmung 25 des Gegenlagers x(t), y(t) ist dann entsprechend [1] in Parameterform gegeben als Lösung der Differentialgleichung
zusammen mit
In parameterfreier Form ist die Linienform des Auflagerbereichs 6 hieraus darstellbar als y = f(x), x > –x ^, wobei f(x) = f_h(x + x ^) – f_h(x ^) – L,
x ^ = L·sin(δ)·sinh^–1(tan(δ – 90°)).
Es bezeichnet sinh^–1 die Umkehrfunktion von sinh.
Dabei folgt die Krümmung 25 der Formel f(x).
9 zeigt einen schematischen Längsschnitt Y-Y durch die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung aus 3 in einer Minimalposition und 10 zeigt einen schematischen Längsschnitt Y-Y durch die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung aus 3 in einer Maximalposition.
In der Minimalposition entsteht ein geringer Spalt im oberen Bereich der Verzahnung 7 und der Gegenverzahnung 9. In der Maximalposition ist kein Spalt mehr im oberen Bereich der Verzahnung 7 und der Gegenverzahnung 9 vorhanden.
11a–11c zeigen ein x-y-Koordinatensystem zur Darstellung eines gegenlagerseitig abrollenden Betätigungshebels in verschiedenen Betätigungszuständen und die 12a–12c zeigen ein weiteres x-y-Koordinatensystem zur Darstellung eines gegenlagerseitig abrollenden Betätigungshebels über eine Nulllage hinaus.
In einer Minimalposition gemäß 11a haben die Krümmung 25 und die Linienform 24 den gemeinsamen Berührpunkt B. Es gilt B = C, wobei C ein neuer Berührpunkt ist. In einer Position zwischen Minimalposition und einer Maximalposition gemäß 11 b haben die Krümmung 25 und die Linienform 24 keinen gemeinsamen Berührpunkt B. Es gilt B ≠ C. In der Maximalposition gemäß 11 c haben die Krümmung 25 und die Linienform 24 keinen gemeinsamen Berührpunkt B. Es gilt B ≠ C.
In einer Minimalposition gemäß 12a haben die Krümmung 25 und die Linienform 24 ebenfalls einen gemeinsamen Berührpunkt B. Es gilt B = C. In einer Position zwischen der Minimalposition und einer negativen Maximalposition gemäß 12b haben die Krümmung 25 und die Linienform 24 keinen gemeinsamen Berührpunkt B. Es gilt B ≠ C. In der negativen Maximalposition gemäß 12c haben die Krümmung 25 und die Linienform 24 keinen gemeinsamen Berührpunkt B. Es gilt B ≠ C.
Die 11a bis 11c zeigen eine Abrollgeometrie durch Darstellung des Schwenkhebels 4 in der Minimalposition, entsprechend vollständig geöffneter Kupplung, in der Zwischenposition und in der Maximalposition, entsprechend vollständig geschlossener Kupplung. Punkt S des Schwenkhebels 4 entspricht dem Angriffspunkt des Stössels auf der Aktorikseite 5. In der Darstellung von Zwischen- und Maximalposition ist ersichtlich, dass sich der Berührpunkt C vom Auflagerbereich 6 des Schwenkhebels 4 und dem Gegenlager 8 während des Einrückens der Kupplung von dem entsprechenden Berührpunkt B in der Minimalposition unterscheidet. Dabei ist δ = 135°.
Entsprechend der oben angeführten Formeln kann der Schwenkhebel 4 auch unter die Minimalposition hindurchgeschwenkt werden. Die Minimalposition gemäß 12a des Ausrückhebels ist als Nulllage bezeichnet. Die negative Zwischenposition und negative Maximalposition entsprechen im Betrag des Ausrücklagerwegs der Zwischenposition und der Maximalposition gemäß 11b und 11c.
Durch den im Vergleich zum Stand der Technik variabel ausgeführten Berührpunkt C vom Schwenkhebel 4 und dem Auflagerbereich 6 ändert sich im Allgemeinen das mit dem Schwenkhebel 4 erzielte Übersetzungsverhältnis während des Betätigungsvorgangs der Kupplung. Das Übersetzungsverhältnis verkleinert sich für eine Ausgestaltung entsprechend beim Schließen der Kupplung (= positiver Ausrücklagerweg) in Abhängigkeit des Winkels δ wie in 13 gezeigt. Hierbei entspricht ein relativer Lagerweg von 0 dem Schwenkhebel 4 in Minimalposition/Nulllage. Ein relativer Lagerweg von 1 entspricht dem Schwenkhebel 4 in Maximalposition gemäß 11c, ein relativer Lagerweg von –1 entspricht dem Ausrückhebel in negativer Maximalposition gemäß 12c. Die Übersetzung ist relativ zur Übersetzung in Minimalposition/Nulllage angegeben. Mit zunehmendem Winkel δ verstärkt sich die Übersetzungsverringerung beim Schließen der Kupplung. Dabei beträgt der maximale Übersetzungsverlust bei einem Winkel δ = 135° etwa 7%.
Zum Schließen der Kupplung muss das Betätigungslager 2 einen vorgegebenen Weg entlang der positiven x-Achse zurücklegen. Der zugehörige Stösselweg kann aus 11 c als Abszisse des Stösselangriffspunktes S am Ausrückhebel in Maximalposition entnommen werden. Dieser maximale Stösselweg ist für einen vorgegebenen Betätigungslagerweg bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung einer Abrollgeometrie zwischen Schwenkhebel 4 und Auflagerbereich 6 im Allgemeinen von konstruktiven Parametern abhängig. Der maximale Stösselweg ist abhängig vom Winkel δ gemäß 14. Hierbei entspricht ein relativer Stösselweg von 1 dem Stösselweg bei einer Lagerung des Schwenkhebels 4 nach dem Stand der Technik, dargestellt als Grenzfall δ → 90°. Es ist zu erkennen, dass sich mit zunehmendem Winkel δ der erforderliche maximale Stösselweg beim Schließen der Kupplung verringert. Dabei beträgt die Verringerung des Stösselwegs bei einem Winkel δ = 135° etwa 3%.
In 14 ist eine Vergrößerung des Stösselwegs bei angenommener Betätigung der Kupplung in eine negative x-Richtung (negativer Ausrücklagerweg, Situation wie in 12b und 12c) gezeigt. Die beiden in 14 dargestellten Verläufe entsprechen den relativen Lagerwegen 1 (= positiver Ausrücklagerweg) und –1 (= negativer Ausrücklagerweg) in 13.
Durch das Vorsehen der Betätigungseinrichtung kann eine Schiefstellung des Betätigungslagers vermieden werden, indem die Krafteinleitung auf den Lagerträger während der gesamten Betätigungszeit nicht vom Drehzentrum der Kupplung wegwandert. Hierfür sind die Kontaktflächen zwischen dem Auflagerbereich und dem Gegenlager ineinander verzahnt. Auf diese Weise kann eine Kraftübertragung in einer radialen Richtung entlang des Betätigungshebels stattfinden.
Es kann ein Verkippen des Betätigungslagers über dem Einrückweg vermieden werden, wobei die Rupfanregung minimiert wird. Gerade in automatisierten Kupplungs-/Geriebesystemen ist eine geringe Momentenmodulation des Triebstrangs besonders wichtig, da durch die Automatisierung für den Triebstang hinsichtlich Momentenmodulation kritische Punkte gleich bzw. wiederholbar angefahren werden und so dem Fahrer besonders unangenehm auffallen.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungseinrichtung
2: Betätigungslager
3: Lagerträger
4: Schwenkhebel
5: Aktorikseite/Stösselseite
6: Auflagerbereich
6.1: erster Auflagerabschnitt
6.2: zweiter Auflagerabschnitt
7: Verzahnung
8: Gegenlager
8.1: erster Gegenlagerbereich
8.2: zweiter Gegenlagerbereich
9: Gegenverzahnung
10: Mittelkörper
11: Fuß
12: Fuß
13: Stössel
14: Hebelelement
15: Gelenk
16: Radialausgleich
17: Drehpunkt
18: Kippmoment
19: Einrückkraft
20: Einrückweg
21: Radialkraft
25: Krümmung
26: Linienform
50: Betätigungseinrichtung aus dem Stand der Technik
A: Nullpunkt
B: Berührpunkt
C: Berührpunkt
L: Abstand
S: Punkt
δ: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Leon Hall, Stan Wagon, Roads and Wheels, Mathematics Magazine, Vol. 65, No. 5. (Dec. 1992), pp. 283–301 [0060]

Claims

Betätigungseinrichtung (1), insbesondere zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, aufweisend zumindest ein Betätigungslager (2), welches in Wirkverbindung mit einem zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung dienenden Schwenkhebel (4) steht, und mindestens ein Gegenlager (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (4) einen mit einer Verzahnung (7) versehenen Auflagerbereich (6) aufweist, wobei die Verzahnung (7) in eine Gegenverzahnung (9) des Gegenlagers (8) greift.
Betätigungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Verzahnung (7) senkrecht zu einer Längsrichtung der Betätigungseinrichtung (1) auf dem Auflagerbereich (6) angeordnet ist.
Betätigungseinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzahnung (7) beidseitig auf dem Auflagerbereich (6) vorgesehen ist.
Betätigungseinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auflagerbereich (6) einen ausgesparten Bereich zur Aufnahme eines Mittelkörpers (10) des Gegenlagers (8) aufweist und der ausgesparte Bereich des Gegenlagers (8) zwischen einem ersten Auflagerabschnitt (6.1) und einem zweiten Auflagerabschnitt (6.2) des Auflagerbereichs (6) angeordnet ist.
Betätigungseinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gegenverzahnung (9) ist an einem ersten Gegenlagerbereich (8.1) und einem zweiten Gegenlagerbereich (8.2) vorgesehen, wobei der Mittelkörper (10) mittig aus dem Gegenlager (8) herausragt.
Betätigungseinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Gegenlager (8) eine gekrümmte Querschnittsgeometrie aufweist und der Auflagerbereich (6) eine geradlinige Querschnittsgeometrie aufweist, – das Gegenlager (8) eine geradlinige Querschnittsgeometrie aufweist und der Auflagerbereich (6) eine gekrümmte Querschnittsgeometrie aufweist oder – das Gegenlager (8) und der Auflagerbereich (6) weisen eine gekrümmte Querschnittsgeometrie auf.
Betätigungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 6, wobei die Bestimmung einer Krümmung (25) der gekrümmten Querschnittsgeometrie auf nachfolgenden Formeln basiert: y = f(x), x > –x ^, wobei f(x) = f_h(x + x ^) – f_h(x ^) – L,
x ^ = L·sin(δ)·sinh^–1(tan(δ – 90°)). und wobei eine Bestimmung einer Linienform (24) der geradlinigen Querschnittsgeometrie auf nachfolgenden Formeln basiert: x_H = g₁(t) = t, y_H = g₂(t) = –L – tan(δ – 90°)·t wobei – der Auflagerbereich (6) oder eine Tangente der Gegenlagerseite (8) einen Winkel (δ)☐ mit einer Strecke (AB), die durch einen Nullpunkt (A) und einen Berührpunkt (B) definiert ist, ausbildet und – sich der Abstand (L) aus einer Verbindung des Nullpunktes (A) zu dem Berührpunkt (B) ergibt, wobei a) Winkel δ > 90°, b) Abstand (L) > 0, c) der Nullpunkt (A) ein Punkt ist, der einer gemeinsamen gelenkigen Verbindung des Betätigungslagers (2) und des Lagerträgers (3) entspricht und d) der Berührpunkt (B) ein Punkt ist, bei dem sich der Auflagerbereich (6) und das Gegenlager (8) in einer Minimalposition der Betätigungseinrichtung (1) berühren.
Kupplungssystem für ein Fahrzeug aufweisend eine Betätigungseinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.