DE112011102223B4

DE112011102223B4 - Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung

Info

Publication number: DE112011102223B4
Application number: DE112011102223.9T
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Haas; Peter Scholz; Grosdan Halvadjiyski
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: DE102011104418A1; CN102959264B; DE112011102223A5; WO2012000478A1; CN102959264A

Abstract

Betätigungseinrichtung (1) für eine Reibungskupplung aufweisend,einen Zylinder (2), der einen Arbeitsraum bildet, in dem ein axial bewegbarer Kolben (3) angeordnet ist,wobei die Reibungskupplung ein Verdrehmoment auf den Kolben (3) ausübt und wobei bei niedrigem Betätigungsdruck der Kolben in seiner Ausgangslage und die Reibungskupplung geöffnet ist,wobei der Kolben (3) auf seiner, der Reibungskupplung abgewandten Seite einen Zentraleinrücker (4) aufweist,wobei der Zentraleinrücker (4) mittels einer Feder (5) vorgespannt ist,wobei der Zentraleinrücker (4) nach außen mit einer Kappe (6) abgedeckt ist, gegen die der Kolben (3) des Zentraleinrückers (4) reibt, wobei die Kappe (6) wenigstens eine Abstützstelle (7) aufweist, gegen die eine Auswölbung (8) des Zentraleinrückers (4) reibt, wobei die Kappe (6) einen Vorsprung (9) aufweist und wobei das Gehäuse der Betätigungseinrichtung (1) eine Nut (10) aufweist, in die der Vorsprung (9) der Kappe (6) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung.
Automatikgetriebe werden seit geraumer Zeit in unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen genutzt. Zu ihnen zählen beispielsweise Stufenautomatikgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe und stufenlose Getriebe. Allgemein zeichnet sich ein Automatikgetriebe durch ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl sowie eine automatisierbare Ansteuerung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse aus. Unter Getriebe wird hierbei unabhängig von einer möglichen baulichen Aufteilung auf unterschiedliche Baugruppen die Gesamtheit der an der Änderung des Übersetzungsverhältnisses beteiligten und zumindest zeitweise in den Kraftfluss eingebundenen Elemente verstanden.
Ein Schaltbefehl zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses wird zumeist mittels druckmittelbetätigbaren Schaltelementen wie Kupplungen und/oder Bremsen in Getriebeschaltstellungen übersetzt. Dabei werden die Kupplungen bzw. Bremsen zur Synchronisation verschiedener Getriebeelemente und zur Steuerung des Kraftflusses innerhalb des Getriebes verwendet. Im Folgenden werden Kupplungen und Bremsen allgemein als Kupplungen bezeichnet. Die verwendeten Kupplungen weisen dabei zumeist als Reibbeläge gestaltete Wirkflächen auf, welche bei geschlossener Kupplung mittels einer zumeist axialen Kraft gegeneinandergedrückt werden und auf diese Weise ein Drehmoment übertragen können. Derartige Kupplungen sind beispielsweise in der Veröffentlichung „Schäffler Symposion 2010“ offenbart.
Zur Ansteuerung der Kupplungen werden überwiegend hydraulische Aktuatoren verwendet, welche bei geöffneter Kupplung drucklos sind oder zumindest einen im Vergleich zum Betrieb bei geschlossener Kupplung niedrigen Betätigungsdruck aufweisen. Bei niedrigem Betätigungsdruck werden die Wirkflächen der Kupplung gewöhnlich über eine Rückstellfeder auseinander- und der Kolben der Aktuatoreinheit in Richtung seiner Ausgangslage gedrückt. Die Rückstellfeder kann dabei beispielsweise eine Schraubenfeder, eine Tellerfeder oder eine Kombination verschiedener Federn sein, wobei durch eine Kombination verschiedener Federn unterschiedliche Federkennlinien realisiert werden können.
Da Kupplungen, die momentan nicht in den Kraftfluss eingebunden sind, in fast allen Fällen offen sind, also die Reibbeläge nicht plan aneinander anliegen, übertragen sie im Idealfall kein Moment. Die Momentenübertragung bei offener Kupplung wird als Schleppmoment bezeichnet, die hierdurch entstehenden Verluste an nutzbarem Drehmoment als Schleppverluste. Die Schleppverluste wirken sich zudem durch eine Umsetzung von kinetischer Energie in Wärmeenergie potenziell negativ auf das Getriebe aus.
Das Schleppmoment ist von einer Vielzahl unterschiedlicher Parameter abhängig. Unter anderem hängt es wesentlich vom Luftspiel ab, also von der Summe der Abstände der Reibbeläge untereinander bei geöffneter Kupplung. Daneben gibt es jedoch noch eine Vielzahl anderer Parameter, welche auf die Größe des Schleppmomentes Einfluss haben. In diesem Parameterraum gibt es je nach Betriebszustand ein Schleppmomentoptimum bezüglich des Schleppmomentes über dem Luftspiel. Dabei nimmt das Schleppmoment anfänglich mit steigendem Luftspiel ab. Ein weiter wachsendes Luftspiel kann jedoch ein sogenanntes Lamellentaumeln begünstigen, woraus ein deutlich erhöhtes Schleppmoment resultiert.
Eine Betätigungseinrichtung für eine solche Reibungskupplung ist in der US 2006/0191766 A1 beschrieben. Gemäß jenem Stand der Technik, existieren zwei Betätigungseinrichtungen, welche jeweils einen einen Arbeitsraum begrenzenden Zylinder sowie jeweils einen axial darin beweglichen Kolben aufweisen und die Reibungskupplung ein Verdrehmoment auf den Kolben ausübt. Der Kolben weist einen Einrücker auf seiner der Reibungskupplung zugewandten Seite auf und reibt bei Bewegung an seinem Gehäuse. Ein weiterer Nehmerzylinder, bei dem zur Aufnahme eines Sensorbauteils eine Abdeckkappe vorhanden ist, ist in der DE 10 2008 061 071 A1 offenbart.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung anzugeben bei der die induzierten Schleppverluste der Reibungskupplung minimiert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus einer Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Die Aufgabe wird mit einer Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung gelöst, die einen Zylinder aufweist, der einen Arbeitsraum bildet. In dem Zylinder ist ein axial bewegbarer Kolben angeordnet. Die Reibungskupplung übt ein Verdrehmoment auf den Kolben aus. Der Kolben weist auf der der Reibungskupplung abgewandten Seite einen Zentraleinrücker auf.
Vorzugsweise ist der Kolben mechanisch mit dem Zentraleinrücker verbunden. Der Zentraleinrücker ist mittels einer Feder vorgespannt und nach außen hin mit einer Kappe abgedeckt. Der Kolben des Zentraleinrückers reibt zumindest teilweise gegen die Kappe.
Die Betätigungseinrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe wenigstens eine Abstützstelle aufweist. Der Zentraleinrücker weist an seinem Ende eine Auswölbung auf, die wenigstens teilweise gegen die Abstützstelle der Kappe reibt.
Die Betätigungseinrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe einen Vorsprung aufweist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kappe ist der Vorsprung derart ausgeführt, dass dieser vorzugsweise auf der dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung zugewandten Seite der Kappe angeordnet ist.
Die Betätigungseinrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Betätigungseinrichtung eine Nut aufweist. Die Nut in dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Vorsprung der Kappe in die Nut formschlüssig eingreift.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe durch den Vorsprung gegen das Gehäuse der Betätigungseinrichtung in einer vorbestimmten Position montierbar ist. Durch die Nut und den Vorsprung ist die Kappe verdrehsicher auf dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung montierbar.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe einen tribologisch günstigen Werkstoff oder Füllstoff umfasst. Die Tribologie befasst sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von Reibung, Verschleiß und Schmierung sowie der Entwicklung von Technologien zur Optimierung von Reibungsvorgängen. Ein tribologischer günstiger Werk- oder Füllstoff weist somit ein Optimum bei der Reibung, dem Verschleiß und der Schmierung auf.
Vorzugsweise ist die Kappe aus einem Kunststoff hergestellt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Kappe aus Kunststoff, wobei sie mit Teflon und/oder Kohlefasern gefüllt ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker schmierstofffrei gegen die Kappe reibt. Der Zentraleinrücker und die Kappe bilden somit eine Art trockenlaufendes Kunststoffgleitlager.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker aus einem metallischen Werkstoff besteht. Vorzugsweise besteht der Zentraleinrücker aus Aluminium.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe einen zylindrischen durchgängigen Anschluss aufweist, der vorzugsweise seitlich an der Kappe angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Anschluss zum Anbringen einer Hydraulikleitung geeignet. Alternativ kann der Anschluss auch mit einem Überdruckventil zum Ablassen von überschüssiger Hydraulikflüssigkeit genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Betätigungseinrichtung weist das Gehäuse eine Aufnahme für einen Sensor auf. Vorzugsweise ist der Sensor als Magnetsensor ausgebildet. Der Zentraleinrücker der Betätigungseinrichtung weist vorzugsweise einen Magneten auf, so dass die Position des Zentraleinrückers über den Sensor detektierbar ist.
Durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ist eine bestmögliche Minimierung der induzierten Schleppverluste der Reibungskupplung möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung;
2 schematisch ein dreidimensionale Ansicht einer Betätigungseinrichtung gemäß 1 ohne Kolben;
3 schematisch eine dreidimensionale Ansicht einer Kappe;
4 schematisch einen Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung.

In 1 ist schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 1 gezeigt. Die Betätigungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 14 auf, in dem ein Zentraleinrücker 4 an einem Kolben 3 angeordnet ist. Der Zentraleinrücker 4 weist im unteren linken Bereich eine Auswölbung 8 auf, die sich in etwa über ein Viertel des Umfangs des Zentraleinrückers 4 erstreckt. In der Auswölbung 8 ist ein Magnet 13 angeordnet. Der Zentraleinrücker 4 ist mit einer Kappe 6 abgedeckt. In der dargestellten Ausführungsform der Betätigungseinrichtung 1 ist die Kappe 6 teilweise in einer Schnittdarstellung gezeigt, so dass die Form und Lage des Zentraleinrückers 4 sichtbar sind. Die Kappe 6 weist an dem unteren Ende einen Anschluss 11 auf. Der Anschluss 11 ist als zylindrischer, durchgängiger Anschlussstutzen ausgeführt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Anschluss 11 mit einem Verschluss verschlossen.
Die Kappe 6 ist beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt. Der Zentraleinrücker 4 besteht beispielsweise aus Aluminium. Bei offener oder geschlossener Kupplung liegt der Zentraleinrücker 4 an der Kappe 6 an. Durch Schleppmomente der Kupplung reibt der Zentraleinrücker 4 an der Kappe 6 aus Kunststoff. Durch den Kontakt eines Bauteiles aus Aluminium gegen ein weiteres Bauteil aus einem Kunststoff wird eine verschleißärmere Reibpaarung zwischen den Bauteilen erreicht als bei zwei Bauteilen aus Aluminium oder anderen metallischen Werkstoffen. Durch eine Kunststoff-Aluminium Reibpaarung können die Schleppverluste der Reibungskupplung verringert werden.
In 2 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuse 14 einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 1 gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform der Betätigungseinrichtung 1 wurde der Kolben sowie der Zentraleinrücker aus Gründen der besseren Sichtbarkeit entfernt. Die Kappe 6 weist Abstützstellen 7 auf gegen die die Auswölbung des Zentraleinrückers reibt. Die Kappe 6 weist hierzu einen entsprechend ausgebildeten Bereich auf. Zur verdrehsicheren Montage der Kappe 6 an dem Gehäuse 14 der Betätigungseinrichtung 1 weist Kappe 6 einen Vorsprung 9 auf. Der Vorsprung 9 der Kappe 6 greift in eine dem Vorsprung 9 der Kappe 6 angepasste Nut 10 des Gehäuses 14 ein.
In 3 ist schematisch eine dreidimensionale Ansicht einer Kappe 6 der Betätigungseinrichtung 1 gezeigt. Die Kappe 6 weist eine Vertiefung auf, die an die Außenkontur des Zentraleinrückers angepasst ist. Hierbei weist die Kappe 6 einen an die Auswölbung des Zentraleinrückers angepassten Bereich auf, der zu den Enden hin jeweils eine Abstützstelle 7, 7' aufweist, gegen die die Auswölbung des Zentraleinrückers reibt. Zur verdrehsicheren Montage der Kappe 6 an dem Gehäuse einer Betätigungseinrichtung ist die Kappe 6 mit einem Vorsprung 9 versehen. In der dargestellten Ausführungsform der Kappe 6 weist diese auf der unteren Seite, im Bereich der Auswölbung des Zentraleinrückers, einen zylindrischen, durchgängigen Anschluss 11 auf.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungseinrichtung
2: Zylinder
3: Kolben
4: Zentraleinrücker
5: Feder
6: Kappe
7: Abstützstelle
8: Auswölbung
9: Vorsprung
10: Nut
11: Anschluss
12: Sensor
13: Magnet
14: Gehäuse der Betätigungseinrichtung 1

Claims

Betätigungseinrichtung (1) für eine Reibungskupplung aufweisend, einen Zylinder (2), der einen Arbeitsraum bildet, in dem ein axial bewegbarer Kolben (3) angeordnet ist, wobei die Reibungskupplung ein Verdrehmoment auf den Kolben (3) ausübt und wobei bei niedrigem Betätigungsdruck der Kolben in seiner Ausgangslage und die Reibungskupplung geöffnet ist, wobei der Kolben (3) auf seiner, der Reibungskupplung abgewandten Seite einen Zentraleinrücker (4) aufweist, wobei der Zentraleinrücker (4) mittels einer Feder (5) vorgespannt ist, wobei der Zentraleinrücker (4) nach außen mit einer Kappe (6) abgedeckt ist, gegen die der Kolben (3) des Zentraleinrückers (4) reibt, wobei die Kappe (6) wenigstens eine Abstützstelle (7) aufweist, gegen die eine Auswölbung (8) des Zentraleinrückers (4) reibt, wobei die Kappe (6) einen Vorsprung (9) aufweist und wobei das Gehäuse der Betätigungseinrichtung (1) eine Nut (10) aufweist, in die der Vorsprung (9) der Kappe (6) eingreift.
Betätigungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) durch den Vorsprung (9) und die Nut (10) in einer vorbestimmten Position montierbar ist.
Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) Teflon enthält.
Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) Kohlefasern enthält.
Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker (4) schmierstofffrei gegen die Kappe (6) reibt.
Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraleinrücker (4) überwiegend aus Aluminium besteht.
Betätigungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) einen zylindrischen, durchgängigen Anschluss (11) aufweist.