DE10213915A1

DE10213915A1 - Betätigungsvorrichtung für regelbare Lamellenkupplungen und Verfahren zur Betätigung von regelbaren Lamellenkupplungen

Info

Publication number: DE10213915A1
Application number: DE2002113915
Authority: DE
Inventors: Uenal Gazyakan; Joerg Martin; Barbara Schmohl
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Die Betätigungsvorrichtung für eine Lamellenkupplung, insbesondere für eine regelbare Lamellenkupplung, umfasst Piezoelemente (3), die eine Verstellung der Lamellenkupplung (2) bewirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für Lamellenkupplungen, insbesondere für regelbare Lamellenkupplungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Betätigung von Lamellenkupplungen, insbesondere von regelbaren Lamellenkupplungen.
Lamellenkupplungen werden heutzutage als Schaltelemente insbesondere bei Automatgetrieben und automatisierten Schaltgetrieben eingesetzt. Ein weiteres Einsatzgebiet regelbarer Lamellenkupplungen sind sperrbare Allrad-Längs- und Querverteilergetriebe, Allrad-Kupplungen etc.
Die Steuerung der Lamellenkupplungen erfordert üblicherweise eine hydraulische Einrichtung, welche mittels einer Pumpe mit Öl gespeist bzw. gesteuert wird. Dadurch wird Leistung aufgenommen, welche für den Fahrzeugantrieb nicht zur Verfügung steht. Außerdem unterliegen Steuer- bzw. Betätigungseinrichtungen nach dem Stand der Technik einem erhöhten Verschleiß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung für regelbare Lamellenkupplungen anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung verschleißarm sein und einen guten Wirkungsgrad aufweisen.

Zudem soll ein Verfahren zur Betätigung von Lamellenkupplungen, insbesondere von regelbaren Lamellenkupplungen vorgestellt werden.

Diese Aufgabe wird für eine Betätigungsvorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Betätigung von Lamellenkupplungen, insbesondere von regelbaren Lamellenkupplungen ist Gegenstand des Patentanspruchs 12. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.

Demnach wird eine Betätigungsvorrichtung für regelbare Lamellenkupplungen vorgeschlagen, welche Piezoelemente umfasst, die eine Verstellung der Kupplung bzw. der Lamellen innerhalb des Regelbereiches bewirken.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Lamellen einer Lamellenkupplung piezoelektrisch verstellt, indem die durch die Ausdehnung von Piezoelementen erzeugten Kräfte eine Verstellung der Lamellen bewirken.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
In dieser stellen dar:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung.
Gemäß Fig. 1 umfasst die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 für eine Lamellenkupplung 2 mindestens ein Piezoelement 3, das an einer Seite der Lamellenkupplung 2, in der Figur an der Seite des Abtriebs auf der Abtriebswelle 4 drehbar gelagert angeordnet ist. Die Piezoelemente 3 sind jeweils mit einer Anpressfläche 5 verbunden, welche mittels eines Übersetzungsmechanismus 6 die Anpresskräfte auf die Kupplung 2, im vorliegenden Fall auf die Außenlamellenseite 7 der Kupplung 2 übertragen.
Des weiteren umfasst die Betätigungsvorrichtung 1 im Rahmen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eine Antriebseinrichtung 8 zum Ausgleich des Luftspiels zwischen den Lamellen der Außen- und der Innenlamellenseite, vorzugsweise einen Hubmagneten, so dass die von den Piezoelementen 3 unter Bestromung erzeugte Anpresskraft ein direktes Schließen der Kupplung bewirkt, wodurch lediglich die Verstellung der Kupplung innerhalb des Regelbereiches von den Piezoelementen 3 bewirkt wird. Die Antriebseinrichtung 8, die Piezoelemente 3 und die Anpressfläche 5 bilden eine Einheit, die sich nicht dreht bzw. gehäusefest angeordnet ist.
Um einen hohen Wirkungsgrad bei der Betätigung zu erzielen, kann bei der Antriebseinrichtung 8 ein weiterer Übersetzungsmechanismus 9 vorgesehen sein, um einen exakten Ausgleich des Luftspiels zu gewährleisten.
Gemäß Fig. 1 ist die Betätigungsvorrichtung 1 bzw. die Piezoelemente 3 und die Anpressflächen 5 drehbar auf der Abtriebswelle gelagert. Des weiteren sind die Anpressflächen 5 mittels einer weiteren Lagereinrichtung 10 mit dem mit der Außenlamellenseite 7 verbundenen Übersetzungsmechanismus 6 verbunden. Über diese Lagereinrichtung werden die Anpresskräfte auf die Lamellen übertragen.
Hierbei können die Piezoelemente 3 einen Ring bilden oder symmetrisch entlang des Umfangs eines Ringes angeordnet sein; weitere Anordnungsmöglichkeiten sind jedoch auch denkbar.
Im Rahmen einer in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, die Lamellen der Außenlamellenseite und/ oder der Innenlamellenseite selbst als Piezoelemente 3 auszubilden. Hierbei wird die axiale Anpresskraft durch die piezoelektrische Änderung der Lamellendicke aufgebracht. Auch im Rahmen dieser Ausführungsform kann ein Übersetzungsmechanismus zum Ausgleich des Luftspiels vorgesehen sein.
Hierbei können die Lamellen ganz oder teilweise als Piezoelemente ausgebildet sein, beispielsweise kann lediglich ein Teil jeder Lamelle aus piezoelektrischem Material bestehen.
Durch den Einsatz von Piezoelementen im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine sehr feine Einstellung des Verstellweges und damit eine gute Regelung der Anpresskräfte für die Kupplungsregelung erzielt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konzeption besteht auch darin, dass kurze Öffnungs- und Schließzeiten der Lamellenkupplung realisiert werden. Hierbei wird von den kurzen Reaktionszeiten der Piezoelemente Gebrauch gemacht. Außerdem werden hohe Anpresskräfte bei gutem Wirkungsgrad und geringem Verschleiß erreicht. Bezugszeichen 1 Betätigungsvorrichtung
2 Lamellenkupplung
3 Piezoelement
4 Abtriebswelle
5 Anpressfläche
6 Übersetzungsmechanismus
7 Außenlamellenseite
8 Antriebseinrichtung
9 Übersetzungsmechanismus
10 Lagereinrichtung

Claims

1. Betätigungsvorrichtung für eine Lamellenkupplung, insbesondere für eine regelbare Lamellenkupplung, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) Piezoelemente (3) umfasst, die eine Verstellung der Lamellenkupplung (2) bewirken.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung innerhalb des Regelbereiches der Lamellenkupplung (2) bewirkt wird.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) mindestens ein Piezoelement (3) umfasst, welches an seiner der Lamellenkupplung (2) zugewandten Seite mit einer Anpressfläche (5) verbunden ist, die über einen mit der Innen- oder der Außenlamellenseite (7) der Lamellenkupplung (2) verbundenen Übersetzungsmechanismus (6) die von den Piezoelementen (3) erzeugten Anpresskräfte auf die Kupplung (2) überträgt.

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) hinsichtlich der Kupplung um die Antriebswelle oder um die Abtriebswelle (4) drehbar gelagert ist.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressflächen (5) über eine Lagereinrichtung (10) mit dem mit der Außenlamellenseite (7) oder mit der Innenlamellenseite verbundenen Übersetzungsmechanismus (6) verbunden sind.

6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich des Luftspiels zwischen den Lamellen der Außen- und der Innenlamellenseite der Kupplung (2) eine Antriebseinrichtung (8) vorgesehen ist.

7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (8) ein Hubmagnet ist.

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum exakten Ausgleich des Luftspiels die Antriebseinrichtung (8) mit einem Übersetzungsmechanismus (9) verbunden ist.

9. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezoelemente (3) einen Ring bilden oder symmetrisch entlang des Umfangs eines Ringes angeordnet sind.

10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen der Außenlamellenseite und/oder der Innenlamellenseite ganz oder teilweise als Piezoelemente (3) ausgebildet sind, so dass eine axiale Anpresskraft durch Änderung der Lamellendicke erzeugt wird.

11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersetzungsmechanismus zum Ausgleich des Luftspiels vorgesehen ist.

12. Verfahren zur Betätigung einer Lamellenkupplung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen einer Lamellenkupplung ganz oder teilweise piezoelektrisch verstellt werden, indem die durch die Ausdehnung von Piezoelementen erzeugten Kräfte eine Verstellung der Lamellen bewirken.