-
Die Erfindung betrifft einen Scharnieraktor für eine Drehmomentkupplung, eine Drehmomentkupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang mit einem solchen Scharnieraktor, einen Antriebsstrang mit einer solchen Drehmomentkupplung, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
-
Aus dem Stand der Technik sind ferner auch Schwenkhebelaktoren bekannt. So ist bereits in der
DE 10 2014 210 349 A1 ein Schwenkhebelaktor bekannt, bei welchem der Schwenkhebel über ein Gegenlager schwenkbar gelagert ist. Das Gegenlager weist dafür eine zum Ausrückhebel korrespondierende Oberfläche auf.
-
Aus dem Stand der Technik sind Scharnieraktoren zum Betätigen einer Drehmomentkupplung, beispielsweise einer Reibkupplung für einen Antriebsstrang, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, bekannt. Beispielsweise ist in der
DE 10 2013 211 227 A1 solch ein gattungsgemäßer Scharnieraktor gezeigt. Weiter ist z.B. auch in der
DE 10 2004 009 832 A1 (beispielsweise in den dortigen
13 bis
17) ein solcher Scharnieraktor gezeigt. Oftmals ergibt sich die Problemstellung, dass der für einen Scharnieraktor zur Verfügung stehende Bauraum, insbesondere quer zu der Haupterstreckung des Hebels des Scharnieraktors, äußerst beschränkt ist. Jedoch ist gleichzeitig der Kostendruck, insbesondere in der Fahrzeugbranche, sowohl hinsichtlich der Stückkosten als auch der Montagekosten hoch.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
-
Die Erfindung betrifft einen Scharnieraktor für eine Drehmomentkupplung, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest einen Betätigungsfinger zum Übertragen eines Betätigungswegs auf eine Drehmomentkupplung;
- - einen Hebel mit einer Haupterstreckung, welcher mit dem Betätigungsfinger verbunden ist;
- - ein Scharnierlager mit einer Scharnierachse, um welche der Hebel verschwenkbar ist; und
- - eine Traverse in kraftübertragendem Kontakt mit dem Hebel, wobei die Traverse entlang der Haupterstreckung zwischen einer ausgerückten Position und einer eingerückten Position verfahrbar ist und wobei mittels der Traverse der Hebel zum Betätigen verschwenkbar ist.
-
Der Scharnieraktor ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnierlager von einer um die Scharnierachse balligen Kuppe und einer Brücke gebildet ist, wobei die ballige Kuppe an der Brücke kraftübertragend anliegt.
-
Der hier vorgeschlagene Scharnieraktor ist beispielsweise für eine Drehmomentkupplung, beispielsweise eine axial verpressbare Reibkupplung, eingerichtet. Alternativ ist der Scharnieraktor allgemein für die Übertragung von Axialkräften, bevorzugt mit einer zentralen rotierenden Welle, eingerichtet. Der Scharnieraktor umfasst zumindest einen, bevorzugt zwei Betätigungsfinger, wobei zwei Betätigungsfinger beispielsweise im Einsatz in einer Drehmomentkupplung links und rechts einer rotierenden Welle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, auf ein Betätigungslager wirken. Der Betätigungsfinger überträgt einen Betätigungsweg auf die Drehmomentkupplung. Der Betätigungsfinger ist mit einem Hebel verbunden, beispielsweise einstückig gebildet, wobei der Hebel einer Haupterstreckung aufweist.
-
Diese Haupterstreckung entspricht in einem vereinfachten Modell dem Hebel, wobei das reale Bauteil des Hebels, beispielsweise als Blechbauteil, nicht zwangsläufig eine Symmetrie zu der Haupterstreckung aufweist und auch nicht zwangsläufig seine größte Erstreckungsrichtung in Richtung (einer Mittelachse in) dieser Haupterstreckung aufweisen muss. Die Haupterstreckung ist als Ebene definiert, durch welche die Scharnierachse (vergleiche die nachfolgende Erläuterung) verläuft und mit welcher die Betätigungsfläche des Betätigungsfingers tangential ausgerichtet ist. In der Ebene der Haupterstreckung verläuft eine Mittelachse, welche bei zwei Betätigungsfingern mittig zwischen den Betätigungsfingern verläuft und die Scharnierachse, bevorzugt senkrecht, schneidet. Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, den Hebel kostengünstig und bauraum-sparend auszuführen, sodass ein Hebel als Blechbauteil mit Versteifungsrippen und/oder Sicken in dieser Hinsicht besonders vorteilhaft ist. Gerade bei einer solchen Ausführungsform aus Blech verläuft der Haupterstreckung als theoretische Ebene nicht zwangsläufig vollständig durch das reale Bauteil des Hebels.
-
Der Hebel ist mittels eines Scharnierlagers um eine Scharnierachse verschwenkbar gelagert, sodass also ein Verschwenken des Hebels um die Scharnierachse zum Ausüben eines Betätigungswegs mittels des zumindest einen Betätigungsfingers die grundlegende Funktion des Hebels beschreibt. Weiterhin ist bei diesem Scharnieraktor eine Traverse vorgesehen. Die Traverse steht mit dem Hebel in einem solchen kraftübertragenden Kontakt, dass der Hebel mittels Bewegens der Traverse entlang der Haupterstreckung um die Scharnierachse verschwenkt wird. Die Traverse, welche bevorzugt von einer einzigen beziehungsweise einer Mehrzahl von, bevorzugt zwei, Tragrollen für eine reibungsarme Kraftübertragung auf den Hebel gebildet ist, ist zwischen einer ausgerückten Position und einer eingerückten Position verfahrbar. Die Traverse bildet zusammen mit dem Hebel eine rampenartiger Betätigungsmimik. Beispielsweise ist mit einer traversenseitigen Hebelrampe (rückseitig des Hebels) und einer Lagerbahn an der der Traverse gegenüberliegenden Seite (beispielsweise an einer Grundplatte) die Betätigungsmimik gebildet. Die Steigung der Hebelrampe und/oder des Lagerbahn ist beliebig für die individuellen Anforderungen ausführbar. Für eine linear angetriebene Traverse, beispielsweise mittels eines Spindeltriebs mit der Spindelachse als lineare Bewegungsachse, ist es vorteilhaft, die Lagerbahn eben auszuführen.
-
Der Hebel gibt bei der eingerückten Position der Traverse keinen oder einen minimalen Betätigungsweg (beispielsweise für eine minimal geforderte axiale Vorspannung) und in der ausgerückten Position einen maximalen Betätigungsweg über den Betätigungsfinger ab. Es sei darauf hingewiesen, dass die Haupterstreckung mit dem Hebel mitbewegt wird und somit aus der Sicht eines mit dem Hebel mitbewegten Koordinatensystems die Traverse bei beispielsweise konstanter Steigung der Hebelrampe eine Kreisbahn oder Bogenbahn beschreibt. Gleichwohl bewegt sich die Traverse besonders bevorzugt entlang einer starren Spindelachse, wobei die Spindelachse zu einem fixierten Bauteil, beispielsweise einer Grundplatte des Scharnieraktors, fixiert ist.
-
Die Traverse ist, wie oben bereits erwähnt, beispielsweise von einem Spindeltrieb mit einer Spindelachse angetrieben, beispielsweise einem Kugelgewindetrieb, wobei die Traverse selbst als Schlitten ausgeführt ist, welcher eine angetriebene (axial bewegbare) Spindelmutter oder eine angetriebene (axial bewegbare) Spindel umfasst und die antreibende (rotierende) Spindel beziehungsweise antreibende (rotierende) Spindelmutter ist von einer rotatorischen, bevorzugt elektrischen, Antriebsmaschine angetrieben. Die Spindelachse ist bevorzugt in einer Schwenkebene des Hebels, zu welcher die Scharnierachse normal ausgerichtet ist und in welcher die Mittelachse liegt. Die Schwenkachse ist bevorzugt starr. Alternativ ist die Schwenkachse, beispielsweise um die Scharnierachse, verschwenkbar.
-
Hier ist nun vorgeschlagen, dass das Scharnierlager von einer, bevorzugt einzigen, balligen Kuppe und einer (antagonistischen) Brücke gebildet ist. Die ballige Kuppe ist hierbei ein flächiges Bauteil, welches im Querschnitt betrachtet einen Kontaktpunkt zu der Brücke bildet, wobei der Kontaktpunkt mit der Verschwenkbewegung über die ballige Kuppe wandert. Bei einer Ausführungsform, bei welcher eine reine Rotationsbewegung des Hebels erwünscht ist, bildet die ballige Kuppe im Querschnitt eine Bogenbahn mit einem konstanten Radius zu der (theoretischen) Scharnierachse. Beispielsweise ist mittels der balligen Kuppe mit der Brücke eine Kontaktlinie gebildet, welche sich bei der Verschwenkbewegung des Hebels wie der beschriebene Kontaktpunkt verhält.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine einzige ballige Kuppe bezogen auf die Haupterstreckung und/oder die Traverse mittig des Hebels, bei zwei Betätigungsfingern mittig zwischen den Betätigungsfingern, bevorzugt auf der genannten Mittelachse, angeordnet. In einer Ausführungsform ist die ballige Kuppe aus einem Blechbauteil gebildet, wobei die Balligkeit der Kuppe mittels, bevorzugt Kalt-, Umformen gebildet ist. Die (Flächen-) Normale des Kontaktpunkts (im zentralen Querschnitt eines symmetrisch ausgeführten Hebels oder einem entsprechenden Querschnitt) zwischen der Kuppe und der Brücke ist somit senkrecht zu der Haupterstreckung und senkrecht zu der Scharnierachse ausgerichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass die ballige Kuppe sowohl hebelseitig als auch alternativ die Brücke hebelseitig angeordnet ist und der jeweils andere Antagonist des Scharnierlagers fixiert ist, beispielsweise zu einer Grundplatte des Scharnieraktors.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Scharnieraktors vorgeschlagen, dass die ballige Kuppe zudem um die Haupterstreckung ballig ausgeführt ist.
-
Bei dieser Ausführungsform ist (im technisch machbaren beziehungsweise sinnvollen Kostenrahmen) ein einziger Kontaktpunkt zwischen der balligen Kuppe und der (antagonistischen) Brücke gebildet, indem die ballige Kuppe nicht nur um die Scharnierachse gewölbt ist (für die Verschwenkbewegung um die Scharnierachse), sondern zudem um die Mittelachse in der Haupterstreckung gewölbt ist. Somit ist der Hebel selbst um die Haupterstreckung neigbar und somit sind Einbautoleranzen ausgleichbar.
-
In einer alternativen Ausführungsform ist nicht die Kuppe um die Haupterstreckung ballig ausgeführt, sondern die Brücke, wobei im Ergebnis wiederum zwischen der Kuppe und der Brücke ein (einziger) Kontaktpunkt gebildet ist, sodass der Hebel um die Mittelachse (in Anpassung an die Montagesituationen beziehungsweise Fertigungstoleranzen) neigbar ist.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Scharnieraktors vorgeschlagen, dass die ballige Kuppe mit dem Hebel verbunden ist, bevorzugt mit dem Hebel einstückig gebildet ist, und die Brücke ein fixiertes Bauteil ist.
-
Hier ist nun vorgeschlagen, dass die ballige Kuppe mit dem Hebel verbunden ist, und bevorzugt die Brücke ein einfaches, besonders bevorzugt ebenes, Bauteil ist. Besonders bevorzugt ist die Kuppe mit dem Hebel einstückig gebildet, beispielsweise aus einem einzigen Blech, wobei bevorzugt die Kuppe gleichzeitig mit dem Umformen des Hebels gebildet wird. Die Brücke bildet dann ein fixiertes Bauteil, welches beispielsweise mittels Montageschrauben mit einer Grundplatte oder unmittelbar mit einem fixierten Bauteil verbunden ist. Alternativ ist die Brücke mit dem Hebel verbunden, beispielsweise einstückig gebildet, und die Kuppe ein fixiertes Bauteil.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Scharnieraktors vorgeschlagen, dass die Brücke und/oder die ballige Kuppe derart weich ausgeführt und/oder angebunden ist, dass die Scharnierachse mittels eines Bewegens der Traverse entlang der Haupterstreckung zwischen einer ausgerückten Position und einer eingerückten Position verlagerbar ist.
-
Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Brücke und/oder die ballige Kuppe derart weich ausgeführt ist und/oder angebunden ist, dass ein (elastischer) Energiespeicher gebildet ist und die Scharnierachse mittels einer Bewegung der Traverse elastisch verlagerbar ist. Damit ist über die Steifigkeit des Hebels selbst hinaus ein zusätzlicher (elastisch beschränkter) Freiheitsgrad geschaffen, welcher für eine spezifische Federkennlinie der Hubbewegung zwischen der eingerückten und der ausgerückten Position des Scharnieraktors nutzbar ist.
-
Besonders bevorzugt ist die Brücke als ein in Richtung der Scharnierachse lang ausgedehntes Band ausgeführt, welches quer zu dieser Erstreckung und weg von der Scharnierachse unter einer üblichen beziehungsweise auslegungsgemäßen Betätigungskraft und Traversenkraft derart biegbar ist, dass eine Verlagerung der Scharnierachse außerhalb eines vernachlässigbaren Bereichs liegt, beispielsweise bei 0,1 bis 0,3 mm [ein bis drei zehntel Millimeter]. Bei einer solchen Ausführungsform der Brücke ist bevorzugt der Hebel zusammen mit der balligen Kuppe (nahezu) unter Betrachtung der auslegungsgemäßen maximalen (Soll-) Belastung ideal steif ausgeführt.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Scharnieraktors vorgeschlagen, dass der Hebel mittels einer Federeinrichtung relativ zu dem Scharnierlager lagegesichert ist.
-
Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt eine Federeinrichtung vorgesehen, mittels welcher der Hebel zu dem Scharnierlager verschwenkbar lagegesichert ist. Die Federeinrichtung ist beispielsweise als Blattfeder beziehungsweise Blattfederpaket ausgeführt, wobei eine Federsteifigkeit gegen die Bewegung der Verschwenkbewegung des Hebels gering ist und gegen eine Verlagerung des Hebels beispielsweise entlang der Scharnierachse und/oder der Haupterstreckung hoch ist. Bevorzugt bei einer Ausführung des Hebels als um die Mittelachse neigbar, also bei welchem die ballige Kuppe mit der Brücke lediglich einen Kontaktpunkt bildet, beispielsweise mittels einer Balligkeit um die Mittelachse der Kuppe, ist diese Federeinrichtung auch für eine Schwenkbewegung um die Mittelachse möglichst weich ausgeführt.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Scharnieraktors vorgeschlagen, dass der Hebel und die Brücke, und bevorzugt die Federeinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, eine vormontierbare Baueinheit bilden, und bevorzugt mittels Niete miteinander verbunden sind.
-
Hier ist vorgeschlagen, dass der Hebel und die Brücke, und bevorzugt die Federeinrichtung gemäß der obigen Beschreibung, zusammen eine vormontierbare Baueinheit bilden, besonders bevorzugt der gesamte Scharnieraktor (bevorzugt ohne die zugehörige Antriebsmaschine) mitsamt der Traverse inklusive des Lineartriebs und beispielsweise einer Grundplatte die vormontierbare Baueinheit bilden. Besonders bevorzugt sind der Hebel und die Federeinrichtung mittels Nieten miteinander verbunden und die Brücke abgesehen von dem kraftübertragenden Kontakt mit der Kuppe mittels Montageschrauben über die Federeinrichtung mit dem Hebel verbunden, wobei hier die Brücke das fixierte Bauteil bildet.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Drehmomentkupplung vorgeschlagen mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Scharnieraktor nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
- - ein Drehmomentpaket, bevorzugt ein axial verpressbares Reibpaket, welches zum Übertragen eines Drehmoments mittels des Scharnieraktors axial betätigbar ist; und
- - ein Betätigungslager zwischen dem Drehmomentpaket und dem Scharnieraktor, wobei der Scharnieraktor mit dem zumindest einen, bevorzugt zwei, Betätigungsfinger(n) auf das Betätigungslager einwirkend angeordnet ist.
-
Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
-
Die hier vorgeschlagene Drehmomentkupplung ist beispielsweise eine Reibkupplung oder eine formschlüssige Kupplung, wie beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine sogenannte Wedge-Clutch. Mittels der Drehmomentkupplung ist ein Drehmoment um die Rotationsachse trennbar übertragbar. Die Drehmomentkupplung stellt ein Schaltelement zum Übertragen beziehungsweise zum Trennen einer drehmomentübertragenden Verbindung dar, wobei diese Aufgabe ein Drehmomentpaket übernimmt. Das Drehmomentpaket ist mittels des Scharnieraktors axial betätigbar, ausgeführt als Reibpaket beispielsweise axial verpressbar, wobei dann die Betätigungskraft, gegebenenfalls übersetzt über eine Hebelfeder, proportional zu dem gewünschten übertragbaren maximalen Drehmoment ist. Der Scharnieraktor ist derart angeordnet, dass dieser beziehungsweise dessen Scharnierachse (unter Vernachlässigung von Federsteifigkeit) fixiert ist, beispielsweise mittels Montageschrauben an einem fixierten Bauteil, und die mittels der Drehmomentkupplung verbundene Welle, beispielsweise eine Getriebeeingangswelle, bei einer Ausführungsform mit zwei Betätigungsfingern zwischen den Betätigungsfingern verläuft. Der zumindest eine Betätigungsfinger wirkt, bevorzugt über ein Betätigungslager auf einen rotatorisch stehenden Lagerring und der rotatorisch stehende Lagerring leitet die Betätigungskraft von einem rotierenden Lagerring, auf das Drehmomentpaket. Mithilfe des Betätigungslagers ist der Betätigungsfinger und damit der Scharnieraktor drehmomentfreigestellt. In der eingerückten Position der Traverse ist auf das Betätigungslager kein Betätigungsweg oder nur ein minimaler Betätigungsweg (für eine gewünschte minimale Vorspannung) ausgeübt und in der ausgerückten Position ist ein maximaler Betätigungsweg auf das Betätigungslager ausgeübt.
-
Die Drehmomentkupplung weist für die trennbare Übertragbarkeit eines Drehmoments ein axial betätigbares Drehmomentpaket, beispielsweise ein axial verpressbares Reibpaket, auf. Bei einem Reibpaket sind zumindest zwei Reibplatten und zumindest eine Kupplungsscheibe vorgesehen. In einer einfachen Ausführungsform ist eine einzige Kupplungsscheibe zwischen einer ersten Reibplatte, einer axial bewegbaren Anpressplatte, und einer zweiten Reibplatte, bevorzugt einer axial fixierten Gegenplatte, vorgesehen und dazwischen für eine reibschlüssige Drehmomentübertragung mittels einer Anpresskraft verpressbar. Diese Anpresskraft wird von dem Scharnieraktor erzeugt beziehungsweise (servo-) unterstützt, wobei die abgegebene Betätigungskraft oftmals mittels einer Hebelfeder in die Anpresskraft gewandelt wird. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die flächigen Reibpaarungen zwischen dem für einen Reibschluss vorbestimmten Bereich der Kupplungsscheibe und einem (jeweiligen) korrespondierenden Gegenreibbereich der jeweiligen Reibplatte, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der gebildeten Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Multipliziert mit der Anzahl der Reibpaarungen ergibt sich etwa das übertragbare (maximale) Gesamtdrehmoment der Reibkupplung. Im unverpressten Zustand des Reibpakets ist kein Drehmoment oder nur ein zulässig geringes Schleppmoment übertragbar. Die Reibkupplung ist beispielsweise als Doppelkupplung mit zwei Reibpaketen ausgeführt, wobei bevorzugt die jeweilige Gegenplatte von einer gemeinsamen Zentralplatte gebildet ist.
-
Der hier vorgeschlagene Scharnieraktor ist auf besonders geringem Bauraum und verspannungsarm einbaubar, wobei zugleich der Scharnieraktor wenig komplex ausgeführt und einfach zu montieren ist. Bei einer Doppelkupplung sind beispielsweise zwei (beispielsweise zueinander um die Rotationsachse verdrehte) des hier vorgeschlagenen Scharnieraktors vorgesehen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest eine Antriebsmaschine mit einer Maschinenwelle, zumindest einen Verbraucher und eine Drehmomentkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Maschinenwelle mittels der Drehmomentkupplung mit dem zumindest einen Verbraucher regelbar drehmomentübertragend verbunden ist.
-
Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst eine Drehmomentkupplung, beispielsweise eine Reibkupplung, in einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Drehmomentkupplung eine Drehmomentübertragung von der Antriebsmaschine beziehungsweise deren Maschinenwelle auf zumindest einen Verbraucher, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder, mittels einer von einem Scharnieraktor nach einer Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung aufgegebenen Betätigungskraft beziehungsweise Anpresskraft auf das Drehmomentpaket, beispielsweise ein Reibpaket, schaltbar, also lösbar, bewerkstelligt. Dies schließt mitnichten eine umgekehrte Drehmomentübertragung von dem Verbraucher auf die Maschinenwelle aus, in einem Kraftfahrzeug beispielsweise zum Einsatz der Motorbremse zum Entschleunigen des Kraftfahrzeugs und/oder zum Rekuperieren von Bremsenergie. Die Antriebsmaschine ist beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine. In einer Ausführungsform ist die Eingangsseite der Drehmomentkupplung mit der Maschinenwelle drehmomentfest verbunden und die Ausgangsseite (zumindest mittelbar, beispielsweise über ein Getriebe) mit dem zumindest einen Verbraucher drehmomentfest verbunden.
-
Die vorgeschlagene Drehmomentkupplung ist besonders vorteilhaft für einen Antriebstrang, bei welchem für einen Scharnieraktor ein verfügbarer Bauraum gering ist und bevorzugt besonders hohe Betätigungskräfte erforderlich sind. Insbesondere bei einer doppelten Balligkeit der Kuppe des Scharnierlagers des Hebels um die Mittelachse ist trotz geringer Bauraumanforderungen ein nahezu verspannungsfreier Einbau des Scharnieraktors auch bei großen Montagetoleranzen und/oder Fertigungstoleranzen möglich.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
-
Der Bauraum ist gerade bei Kraftfahrzeugen aufgrund der zunehmenden Anzahl von Komponenten besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Antriebsstrang kleiner Baugröße zu verwenden. Mit dem gewünschten sogenannten Downsizing der Antriebsmaschine bei einer gleichzeitigen Verringerung der Betriebsdrehzahlen wird die Intensität der störenden Torsionsschwingungen und auch bei zunehmenden Drehmomenten oder einer Verkleinerung der Drehmomentkupplung die Anforderung an die Betätigungskräfte erhöht. Es ist daher eine Herausforderung, eine ausreichende Betätigungskraft bei gleichzeitig geringen Teilekosten und geringem verfügbarem Bauraum mittels eines Scharnieraktors bereitzustellen.
-
Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die vorgeschlagene Drehmomentkupplung ist besonders vorteilhaft für einen Antriebsstrang, bei welchem für einen Scharnieraktor ein verfügbarer Bauraum gering ist und bevorzugt besonders hohe Betätigungskräfte erforderlich sind. Insbesondere bei einer doppelten Balligkeit der Kuppe des Scharnierlagers des Hebels um die Mittelachse ist trotz geringer Bauraumanforderungen ein nahezu verspannungsfreier Einbau des Scharnieraktors auch bei großen Montagetoleranzen und/oder Fertigungstoleranzen möglich.
-
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio.
-
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: ein Scharnieraktor in seitlicher Schnittansicht;
- 2: der Scharnieraktor in perspektivischer Schnittansicht;
- 3: der Scharnieraktor in einer Schnittansicht von der Seite des Motoranschlusses;
- 4: der Hebel in perspektivischer Draufsicht; und
- 5: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Scharnieraktor.
-
In 1 ist ein Scharnieraktor 1 in seitlicher Schnittansicht dargestellt. Der Scharnieraktor 1 weist einen Hebel 6 mit einer Haupterstreckung 7 auf, welcher zwei Betätigungsfinger 3,4 (vergleiche 4) aufweist, von welchen hier der rechte Betätigungsfinger 4 sichtbar ist. Der Scharnieraktor 1 ist in der gezeigten Ausführungsform mit einer Grundplatte 26 ausgeführt auf welcher zumindest eine Laufbahn für jeweils eine Tragrolle 27 (hier schematisch im Vordergrund dargestellt) aufweist. Die gezeigte Tragrolle 27 ist mit Details zur Lagerausführung in der eingerückten Position 12 (darstellungsgemäß rechts) und mit gestrichelter Umfangslinie in der ausgerückten Position 11 dargestellt.
Die Tragrollen 27 sind Bestandteil einer Traverse 10, welche mittels eines Spindeltriebs 28 umfassend eine (starre) Spindel 29 und eine Spindelmutter 30 (im Schlitten der Traverse 10) entlang der Haupterstreckung 7 bewegbar ist. Hier ist der Spindeltrieb 28 als Kugelgewindetrieb ausgeführt. Die Spindel 29 weist endseitig (darstellungsgemäß rechts) einen Motoranschluss 31 auf, an welchem eine rotatorische, bevorzugt elektrische, Antriebsmaschine 21 anschließbar ist. Die translatorische Bewegung der Traverse 10 beziehungsweise der Tragrolle 27, welche von der Lagerbahn 32 gestützt ist, wird mittels einer Hebelbahn 33 in den Hebel 6 eingeleitet und damit ein Verschwenken des Hebels 6 beziehungsweise der Haupterstreckung 7 um die Scharnierachse 9 bewirkt. Damit wird die Betätigungskraft 5 mit einem hohen Übersetzungsverhältnis für beispielsweise eine Drehmomentkupplung 2 erzeugt. Die Verschwenkbewegung ist hier mittels eines Scharnierlagers 8 sichergestellt, welches von einer balligen Kuppe 13 und einer antagonistischen Brücke 14 gebildet ist. Die in dieser Schnittansicht gut zu erkennende Balligkeit der Kuppe 13 um die (theoretische) Scharnierachse 9 bewirkt eine definierte Verschwenkbarkeit, eben beispielsweise um die eingezeichnete Scharnierachse 9. Die ballige Kuppe 13 sowie die Betätigungsfinger 3,4 sind hier einstückig mit dem Hebel 6, beispielsweise mittels Kaltumformen, aus einem gemeinsamen Blechteil gefertigt. Die Brücke 14 ist ein separates Bauteil, welches mittels (hier zwei) Montageschrauben 34 mit einem fixierten Bauteil, in einem Antriebsstrang 18 eines Kraftfahrzeugs 25 beispielsweise einer Getriebeglocke, fixiert ist. Für eine Lagesicherung des Hebels 6 zu der Brücke 14 ist eine Federeinrichtung 15 mit dem Hebel 6 sowie mit der Brücke 14 verbunden, wobei hebelseitig hier zwei Nieten 16 eingesetzt sind und brückenseitig die Montageschrauben 34 mitgenutzt sind.
-
In 2 ist der Scharnieraktor 1 gemäß der Ausführungsform von 1 in perspektivischer Schnittansicht dargestellt. Hier ist gut zu erkennen, wie der Hebel 6 mittels der Federeinrichtung 15 mit der Brücke 14 (und der Grundplatte 26) lagegesichert ist.
-
In 3 ist der Scharnieraktor 1 gemäß der Ausführungsform nach 1 und 2 in einer Schnittansicht von der Seite des Motoranschlusses 31 dargestellt. Hier ist die Balligkeit der Kuppe 13 um eine (theoretische) Ausgleichsachse 35 gut zu erkennen, sodass sich zwischen der (doppelt) balligen Kuppe 13 und der Brücke 14 einzig ein Punktkontakt bildet. Der Hebel 6 beziehungsweise die Ebene der Haupterstreckung 7 ist somit um die Ausgleichsachse 35 verkippbar. Entgegen der (geringen) Sicherungskräfte von der Federeinrichtung 15 wird bei einer entgegen der idealen Einbausituation gegenüber einer idealen (oder der tatsächlichen baulichen) Scharnierachse 9 verkipptem, also den Hebel 6 tordierenden, Kontakt der Betätigungsfinger 3,4 (vergleiche 4) der Hebel 6 um die Ausgleichsachse 35 verkippt, sodass der Hebel 6 torsionsfreigestellt ist. Damit ist der Scharnieraktor 1 auch bei Montagetoleranzen und/oder Fertigungstoleranzen verspannungsfrei.
-
In 4 ist Hebel 6 für einen Scharnieraktor 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Hebel 6 weist einen linken Betätigungsfinger 3 und einen rechten Betätigungsfinger 4 auf, mit dem eine Betätigungskraft 5 auf dem Drehmomentpaket 19 einer Drehmomentkupplung 2 ausgeübt wird. Links und rechts ist nach der Darstellung hier gewählt und in den 1 bis 3 hierauf bezogen durchgängig bezeichnet. Weiterhin sind Bohrungen auf, an dem die Federeinrichtung 15 mittels Niete 16 (vergleiche 2) lagegesichert wird. Der Hebel 6 weist an dem den Betätigungsfingern 3,4 gegenüberliegenden Ende die (einzige) zentrale ballige Kuppe 13 auf.
-
In 5 ist ein Antriebsstrang 18 (optional vor einer Fahrerkabine 36 und optional in Queranordnung, also mit einer Motorachse 37 quer zur Längsachse 38 des Kraftfahrzeugs 25) in schematischer Ansicht von oben gezeigt. Das linke Vortriebsrad 23 und das rechte Vortriebsrad 24 sind hier (optional) von dem Antriebsstrang 18 angetrieben. Der Antriebsstrang 18 umfasst eine Antriebsmaschine 21 (hier als drei-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt) sowie eine mit der Antriebsmaschine 21 über eine Maschinenwelle 22 gekoppelten Drehmomentkupplung 2. Ein Drehmoment ist um die Rotationsachse 17 beziehungsweise die kongruente Motorachse 37 mittels der Drehmomentkupplung 2 trennbar übertragbar. Für die Trennbarkeit ist ein Drehmomentpaket 19 vorgesehen, welches hier beispielhaft als Reibpaket mit einer Anpressplatte 39, einer Gegenplatte 40, welche mit einem Kupplungsdeckel 41 drehmomentübertragend mit der Maschinenwelle 22 verbunden sind, und einer axial dazwischen angeordneten Reibscheibe 42, welche über ein Getriebe (mit gestrichelter Linie schematisch angedeutet) mit den Vortriebsrädern 23,24 drehmomentübertragend verbunden ist, ausgeführt ist. Die Betätigungskraft 5 des Scharnieraktors 1 ist hier über eine Hebelfeder 43, welche an dem Kupplungsdeckel 41 abgestützt ist, und einem Betätigungslager 20 auf das Drehmomentpaket 19 der Drehmomentkupplung 2 übertragbar und damit das Drehmomentpaket 19 trennbar (normal-geschlossene Konfiguration) oder schließbar (normal-offene Konfiguration).
-
Der hier vorgeschlagene Scharnieraktor ist in einem besonders engen Bauraum einsetzbar und zugleich wenig komplex im Aufbau.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Scharnieraktor
- 2
- Drehmomentkupplung
- 3
- linker Betätigungsfinger
- 4
- rechter Betätigungsfinger
- 5
- Betätigungskraft
- 6
- Hebel
- 7
- Haupterstreckung
- 8
- Scharnierlager
- 9
- Scharnierachse
- 10
- Traverse
- 11
- ausgerückte Position
- 12
- eingerückte Position
- 13
- ballige Kuppe
- 14
- Brücke
- 15
- Federeinrichtung
- 16
- Niet
- 17
- Rotationsachse
- 18
- Antriebsstrang
- 19
- Drehmomentpaket
- 20
- Betätigungslager
- 21
- Antriebsmaschine
- 22
- Maschinenwelle
- 23
- linkes Vortriebsrad
- 24
- rechtes Vortriebsrad
- 25
- Kraftfahrzeug
- 26
- Grundplatte
- 27
- Tragrolle
- 28
- Spindeltrieb
- 29
- Spindel
- 30
- Spindelmutter
- 31
- Motoranschluss
- 32
- Lagerbahn
- 33
- Hebelbahn
- 34
- Montageschraube
- 35
- Ausgleichsachse
- 36
- Fahrerkabine
- 37
- Motorachse
- 38
- Längsachse
- 39
- Anpressplatte
- 40
- Gegenplatte
- 41
- Kupplungsdeckel
- 42
- Reibscheibe
- 43
- Hebelfeder
