EP3814649A2

EP3814649A2 - Selbstnachstellender kupplungssteller

Info

Publication number: EP3814649A2
Application number: EP19737008.3A
Authority: EP
Inventors: Sebastian Schaller
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2021-05-05
Also published as: WO2020002221A2; CA3105131A1; US20210270328A1; US11512745B2; WO2020002221A3; DE102018210628A1

Abstract

Es wird ein selbstnachstellender Kupplungssteller (20) zur Betätigung einer Kupplung (21), offenbart, aufweisend: - ein Übertragungselement (1), das in eine Verschiebungsrichtung verschiebbar vorgesehen ist; - einen Kompensationsmechanismus (22), mit einem Kolben (2), der in Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes (1 ) verschiebbar vorgesehen ist, wobei der Kompensationsmechanismus (22) dazu ausgebildet ist, eine Relativverschiebung (X) des Übertragungselementes (1) in Verschiebungsrichtung gegenüber dem Kolben (2) zu ermöglichen, wenn keine Betätigungskraft in den Kupplungssteller (20) eingebracht wird, und die Relativverschiebung (X) in Verschiebungsrichtung zu blockieren, wenn eine Betätigungskraft in den Kupplungssteller (20) eingebracht wird, indem ein Reibelement (4) mit einem Gegenelement reibschlüssig in Kontakt gebracht wird, wobei das Reibelement (4) dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung (Y) gegenüber dem Gegenelement auszuführen, wenn die Relativverschiebung (X) nicht durch den Kompensationsmechanismus (22) blockiert wird, ein Übersetzungsmechanismus zwischen Übertragungselement (1) und Kolben (2) vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, die Relativbewegung (Y) durch die Relativverschiebung (X) in Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes (1) gegenüber dem Gegenelement hervorzu rufen, und das Reibelement (4) in Richtung der Relativbewegung (Y) mit dem Übertragungselement (1) eine feste Verbindung aufweist.

Description

BESCHREIBUNG

Selbstnachstellender Kupplungssteller

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen selbstnachstellenden Kupplungssteller zum Verschleißausgleich in Kupplungen.

Kupplungen, insbesondere Fahrzeugkupplungen, die als Reibkupplungen ausgeführt sind, stellen zwischen einer Eingangswelle, welche beispielsweise mit einem Motor verbunden ist, und einer Ausgangswelle, welche beispielsweise in ein Getriebe geführt ist, mittels Reibschluss, der durch Kontaktierung von Reibflächen erfolgt, eine drehfeste Verbindung her, um darüber ein Drehmoment zwischen beiden Wellen zu übertragen.

Zur Herstellung des Reibschlusses werden die Reibflächen der Kupplung

beispielsweise mit einer federbasierten An presskraft beaufschlagt, die stark genug ist, damit über diesen Reibschluss das geforderte Drehmoment übertragen werden kann. Um den Reibschluss der Kupplung zu lösen und dadurch beide Wellen voneinander zu entkuppeln, wird mittels eines Kupplungsstellers eine Kraft in die Kupplung eingeleitet, die der Anpresskraft der Kupplung entgegenwirkt und diese überwindet, so dass sich der Reibschluss löst.

Im Betrieb der Kupplung, ohne ausreichenden Reibschluss können Relativbeweg ungen zwischen den Reibflächen, die dabei gleichzeitig in Kontakt stehen, auftreten, was dazu führt, dass sich eine Abnutzung der Reibflächen ergibt. Diese steigende Abnutzung bewirkt das Entstehen von Verschleiß in der Kupplung, der mit steigender Betriebszeit der Kupplung entsprechend größer wird.

Um diesem Problem zu begegnen sind Kupplungssteller mit einem automatischen Längenausgleich bekannt, der dazu ausgebildet ist, ein Übertragungselement, welches die Kraft auf die Kupplung aufbringt, gegenüber einem zweiten Element, das eine eingeleitete Betätigungskraft erfährt, automatisch zu verschieben, um so den Verschleiß auszugleichen. Dabei ist der Längenausgleich nur freigegeben, wenn keine Betätigungskraft aufgebracht wird. Wird diese aufgebracht, wird der Längenausgleich gesperrt, wodurch das Übertragungselement und das zweite Element beispielsweise verblockt werden, und die Betätigungskraft kann auf die Kupplung aufgebracht werden.

Die Sperrwirkung wird dabei durch die reibschlüssige Kontaktierung zweier Elemente hervorgerufen, die ansonsten eine Relativbewegung aufgrund der Relativverschiebung des Betätigungselements vollführen.

Derartige Kupplungssteller haben den Nachteil, dass sie, um eine ausreichende

Sperrwirkung zu erreichen, große Flächen an den entsprechenden Elementen zur reibschlüssigen Kontaktierung benötigen. Alternativ oder zusätzlich werden auch große Abstände der reibenden Flächen zu einer Drehachse benötigt. Daraus resultiert eine relativ große Erstreckung der Elemente und damit des Kupplungsstellers in einer Richtung, welche Probleme bzgl. des benötigten Bauraumes hervorrufen kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen selbstnachstellenden

Kupplungssteller zur Verfügung zu stellen, der die oben beschriebene Funktionalität ohne die damit verbundenen Probleme aufweist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist ein selbstnachstellender Kupplungssteller zur Betätigung einer Kupplung vorgesehen, mit:

- einem Übertragungselement, das in eine Verschiebungsrichtung verschiebbar vorgesehen ist;

- einem Kompensationsmechanismus, mit einem Kolben, der in

Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes verschiebbar vorgesehen ist, wobei der Kompensationsmechanismus dazu ausgebildet ist, eine Relativverschiebung des Übertragungselementes in Verschiebungsrichtung gegenüber dem Kolben zu ermöglichen, wenn keine Betätigungskraft in den Kupplungssteller eingebracht wird, und die Relativverschiebung in Verschiebungsrichtung zu blockieren, wenn eine Betätigungskraft in den Kupplungssteller eingebracht wird, indem ein Reibelement mit einem Gegenelement reibschlüssig in Kontakt gebracht wird, wobei

das Reibelement dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung gegenüber dem Gegenelement auszuführen, wenn die Relativverschiebung nicht durch den

Kompensationsmechanismus blockiert wird, und

ein Übersetzungsmechanismus zwischen Übertragungselement und Kolben vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, die Relativbewegung durch die

Relativverschiebung in Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes gegenüber dem Gegenelement hervorzurufen, und

das Reibelement in Richtung der Relativbewegung mit dem Übertragungselement eine feste Verbindung aufweist.

Das Reibelement ist vorzugsweise verschiebbar, besonders bevorzugt in

Verschiebungsrichtung verschiebbar, vorgesehen, um mit dem Gegenelement in Kontakt gebracht zu werden.

Vorzugsweise ist der Kolben in Form eines Korbes ausgeführt. Besonders bevorzugt ist der Kolben um zumindest eine Achse als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet.

Vorzugsweise ist das Übertragungselement als Kolbenstange ausgeführt. Besonders bevorzugt ist die Verschiebungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Achse der Kolbenstange ausgebildet.

Die Relativverschiebung des Übertragungselementes gegenüber dem Kolben ist dabei im Wesentlichen parallel zu der Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes orientiert, so dass Übertragungselement und Kolben dazu ausgebildet sind, sich vorzugsweise entlang dieser Verschiebungsrichtung zu bewegen.

Besonders bevorzugt sind das Übertragungselement, das insbesondere als

Kolbenstange ausgeführt ist, und der Kolben koaxial angeordnet, wobei auch weitere, nicht koaxiale Bauweisen denkbar sind. Die Relativbewegung des Reibelements gegenüber dem Gegenelement ist dabei vorzugsweise als rotatorische Bewegung ausgebildet, die besonders bevorzugt um die Achse des Übertragungselementes erfolgt. Es sind jedoch in weiteren

Ausführungsformen auch geradlinige oder Bewegungen mit geradlinigem und rotatorischem Anteil möglich.

Vorzugsweise ist der Kompensationsmechanismus dazu ausgebildet, mindestens eine Fläche des Reibelements direkt und/oder über Zwischenelemente mit dem

Gegenelement in Kontakt zu bringen.

Der Kontakt zwischen dem Reibelement und dem Gegenelement oder weiteren

Reibelementen erfolgt dabei vorzugsweise über einen Teil der mindestens einen Fläche des Reibelements, welche im Weiteren als Sperrfläche bezeichnet wird.

Diese Sperrfläche ist vorzugsweise zur Verbesserung eines reibschlüssigen Kontaktes speziell ausgebildet, beispielsweise durch Aufbringen spezieller Reibbeläge, die einen höheren Reibwert als das Material der Reibelemente aufweisen. Dem Fachmann sind hierfür geeignete Ausbildungen aus dem Stand der Technik bekannt.

Auch das Gegenelement weist vorzugsweise eine vergleichbare Sperrfläche auf.

Vorzugsweise ist das Gegenelement der Kolben. Somit kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass ein separates Bauteil eingespart wird und es kann eine direkte

reibschlüssige Verbindung zwischen Kolben und Reibelement und somit zwischen Kolben und Übertragungselement in Richtung der Relativbewegung hergestellt werden.

Der Kolben ist vorzugsweise als Korb ausgebildet, wobei besonders bevorzugt das Reibelement innerhalb des Korbes angeordnet ist. Somit besteht die Möglichkeit, den Kompensationsmechanismus innerhalb des Kolbens auszubilden.

Vorzugsweise ist der Kupplungssteller, bzw. der Kompensationsmechanismus so ausgebildet, dass die Relativbewegung des Reibelements gegenüber dem

Gegenelement im Verhältnis zu der Relativverschiebung in Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes gegenüber dem Kolben maximal gleich groß, bevorzugt kleiner ist.

Bei einer geradlinigen Relativbewegung bedeutet dies, dass die Relativverschiebung X des Übertragungselementes gegenüber dem Kolben eine Relativbewegung Y des Reibelements gegenüber dem Gegenelement hervorruft, deren Betrag maximal ebenso groß ist wie der der Relativverschiebung X.

Handelt es sich bei der Relativbewegung Y hingegen um eine rotatorische Bewegung oder eine Bewegung zumindest mit einem rotatorischen Anteil, so ist ein Bezugspunkt auf dem Reibelement oder dem Gegenelement zu wählen, dessen durchlaufene Strecke dann als Relativbewegung Y betrachtet wird.

Vorzugsweise kann bei einer rein rotatorischen Bewegung ein Punkt gewählt werden, der sich auf einem effektiven Durchmesser der Sperrfläche befindet.

Unter einem effektiven Durchmesser ist der Durchmesser zu verstehen, auf dem alle einzelnen Reibkräfte der Sperrfläche konzentriert angreifen würden, um dieselbe Sperrwirkung zu erreichen.

Alternativ kann auch ein beliebiger Punkt auf dem Reibelement, vorzugsweise auf dem Außendurchmesser bzw. dem Umfang, gewählt werden.

Dabei ist die Ausbildung des Reibelementes und/oder des Gegenelementes als um zumindest eine Achse, vorzugsweise die Rotationsachse, rotationssymmetrische Körper nicht zwingend nötig.

Eine Relativbewegung Y kann dann entsprechend des durchlaufenen Kreissegmentes des gewählten Punktes berechnet werden.

In jedem Fall gilt:

Y Reibelement - Gegenelement— Xübertragungselement- Kolben Bevorzugt ist, unabhängig, ob eine translatorische oder rotatorische Relativbewegung vorliegt, dass sich die Relativverschiebung X und die Relativbewegung Y in ihren Beträgen entsprechen, also gleich groß sind:

Y Reibelement - Gegenelement ^— Yübertragungselement- Kolben

Vorzugsweise weist der Kupplungssteller, insbesondere der

Kompensationsmechanismus, ein Aktivierungselement auf. Dieses weist, vorzugsweise ein Klemmelement auf, das dazu ausgebildet ist, das Reibelement mit dem

Gegenelement und/oder mit weiteren Elementen reibschlüssig in Kontakt zu bringen.

Das Klemmelement ist dabei vorzugsweise als Schwimmkolben ausgebildet.

Vorzugsweise ist das Aktivierungselement, besonders bevorzugt das Klemmelement, dazu ausgebildet, den Kontakt zwischen Reibelement und Gegenelement herzustellen, wenn eine Betätigungskraft in den Kupplungssteller eingebracht wird.

Vorzugsweise ist das Aktivierungselement, besonders bevorzugt das Klemmelement, verschiebbar vorgesehen und auf oder in dem Kolben vorgesehen. Besonders bevorzugt weist das Aktivierungselement, besonders bevorzugt das Klemmelement, relativ zu dem Kolben eine Endposition, besonders bevorzugt eine

Endanschlagsposition auf.

Das Aktivierungselement, insbesondere der Schwimmkolben, kann dabei in dem Kolben vorzugsweise in Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes verschoben werden. Bei einer Verschiebung in dieser Richtung ist das

Aktivierungselement vorzugsweise dazu ausgebildet, das zumindest eine Reibelement und das Gegenelement in Kontakt zu bringen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Reibelement, das mit dem Übertragungselement verbunden ist, auf diese Weise mit zumindest einer Fläche mit dem Gegenelement und mit zumindest einer weiteren Fläche mit dem Aktivierungselement, insbesondere mit dem Klemmelement in Kontakt gebracht, wodurch ein Reibschluss an zumindest zwei Flächen des Reibelements entsteht.

Dadurch kann auf effektive Weise eine Sperrwirkung des Kompensationsmechanismus auf vergleichsweise kleinem Bauraum realisiert werden.

Vorzugsweise weist der Übersetzungsmechanismus zwischen dem

Übertragungselement und dem Kolben ein Gewinde, insbesondere ein

Bewegungsgewinde, auf, wobei das Übertragungselement und der Kolben über das Gewinde miteinander in Kontakt stehen.

Auf diese Weise kann eine Relativverschiebung des Übertragungselementes gegenüber dem Kolben in eine Drehbewegung übersetzt werden. Das Reibelement, welches fest in Richtung der Relativbewegung mit dem Übertragungselement verbunden ist, dreht sich somit mit dem Übertragungselement relativ zu dem Kolben und damit dem Gegenelement. Somit kann eine Relativbewegung des Reibelements gegenüber dem Gegenelement erreicht werden.

Vorzugsweise weist der Kupplungssteller, insbesondere der

Kompensationsmechanismus, zumindest ein Reibelement auf, das fest in Richtung der Relativbewegung mit dem Kolben verbunden ist, und das dazu ausgebildet ist, mit zumindest einem Reibelement, das in Richtung der Relativbewegung fest mit dem Übertragungselement verbunden ist, in Kontakt gebracht zu werden. Das Reibelement, das fest in Richtung der Relativbewegung mit dem Kolben verbunden ist, ist vorzugsweise verschiebbar, besonders bevorzugt verschiebbar in Richtung der Relativverschiebung, vorgesehen.

Vorzugsweise weist der Kupplungssteller zumindest ein weiteres Reibelement auf, das fest in Richtung der Relativbewegung mit dem Übertragungselement verbunden ist, und dazu ausgebildet ist, mit zumindest einem Reibelement, das fest in Richtung der Relativbewegung mit dem Kolben verbunden ist, und/oder mit dem Gegenelement in Kontakt gebracht zu werden. Dieses zumindest eine weitere Reibelement ist vorzugsweise verschiebbar, besonders bevorzugt verschiebbar in Richtung der Relativverschiebung, vorgesehen. Vorzugsweise weisen die Reibelemente, die in dem Kolben und/oder auf dem

Übertragungselement vorgesehen sind, mindestens eine Sperrfläche auf, die wie oben beschrieben ausgebildet ist.

Vorzugsweise weist das Aktivierungselement, besonders bevorzugt das Klemmelement, mindestens eine Sperrfläche auf, die wie oben beschrieben ausgebildet ist.

Somit kann durch Vorsehen weiterer Reibelemente, welche vorzugsweise entlang der Achse des Übertragungselementes abwechselnd angeordnet sind, die Anzahl der in Kontakt bringbaren Sperrflächen erhöht werden, wodurch pro Sperrflächenkontakt die resultierende Reibkraft erhöht wird. Hierdurch wird die Sperrwirkung des

Kompensationsmechanismus erhöht.

Vorzugsweise sind die Reibelemente in Verschiebungsrichtung abwechselnd

angeordnet, und/oder vorzugsweise werden die Reibelemente von dem Kolben, besonders bevorzugt von dem Gegenelement, und dem Aktivierungselement, insbesondere dem Klemmelement flankiert.

Durch die Flankierung der Reibelemente durch den Kolben und das

Aktivierungselement können sämtliche Reibelemente mit dem Kolben und/oder dem Gegenelement und dem Klemmelement reibschlüssig, insbesondere in Richtung der Relativbewegung, verbunden werden.

Vorzugsweise weist der Kupplungssteller zumindest ein Federelement, insbesondere eine Spiralfeder, auf, das vorzugsweise dazu ausgebildet ist, wenn keine

Betätigungskraft in den Kupplungssteller eingebracht wird, das Übertragungselement mit einer Kraft entgegen der Kraft einer Membranfeder der Kupplung zu beaufschlagen.

Das Federelement stützt sich vorzugsweise direkt oder über Zwischenelemente zwischen dem Übertragungselement und dem Kolben ab. Das Federelement kann so vorteilhafterweise genutzt werden, um der Kraft der Membranfeder der Kupplung entgegenzuwirken und um den

Kompensationsmechanismus, wenn er nicht blockiert ist, vorzuspannen, so dass bei Aufbringen einer Betätigungskraft eine sofortiges Einbringen der Betätigungskraft in die Kupplung erfolgen kann.

Vorzugsweise ist ein Federelement vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, das

Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement, mit einer Kraft zu

beaufschlagen, die das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement, weg von dem mindestens einen Reibelement beaufschlagt.

Vorzugsweise ist das Federelement als Teller- oder Spiralfeder, und/oder als elastisches Ringelement, vorzugsweise mit einem Hohlprofil, besonders bevorzugt mit einem Rechteckprofil, ausgebildet, das sich besonders bevorzugt innerhalb des Kolbens abstützt.

Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement, wenn keine Betätigungskraft aufgebracht wird, von dem zumindest einen Reibelement beabstandet wird und in eine Endposition, vorzugsweise in eine Endanschlagsposition, überführt wird. Dadurch ist der

Kompensationsmechanismus nicht blockiert und der Längenausgleich des

Übertragungselementes kann erfolgen.

Vorzugsweise ist das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement, mit einer Betätigungskraft beaufschlagbar ausgebildet, oder der Kolben ist zusätzlich zum Aktivierungselement mit der Betätigungskraft beaufschlagbar ausgebildet.

Aktivierungselement und/oder Kolben bilden dabei Elemente, die zur Einleitung einer Betätigungskraft ausgebildet sind.

Vorzugsweise kann die Betätigungskraft mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder elektrisch und/oder magnetisch aufgebracht werden. Der so beschriebene Kupplungssteller kann auf diese Weise auf verschiedene Arten mit einer Betätigungskraft beaufschlagt werden, was es erlaubt, den Kupplungssteller in unterschiedlichen Systemen, insbesondere in unterschiedlichen Antriebssystemen vorzusehen.

Vorzugsweise weist der Kupplungssteller ein Gehäuse auf, das mit dem Kolben einen Druckraum ausbildet, der dazu ausgebildet ist, mit einer Druckquelle verbunden zu werden, um die Betätigungskraft auf das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement, oder auf den Kolben und das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement, aufzubringen.

In dieser bevorzugten Ausführungsform kann auf diese Weise eine hydraulische oder pneumatische Betätigung des Kupplungsstellers realisiert werden, wodurch die

Anbindung des Kupplungsstellers an weitere Elemente, wie beispielsweise ein

Druckregelventil oder einen Druckspeicher, aufgrund biegsamer Druckleitungen relativ flexibel erfolgen kann.

Vorzugsweise ist in dem Gehäuse ein Anschlag vorgesehen, an dem der Kolben in seiner Endanschlagsposition zur Anlage gebracht werden kann.

Der Kolben ist vorzugsweise in dem Gehäuse in Verschiebungsrichtung verschiebbar aufgenommen.

Ferner sei angemerkt, dass in den bisher beschriebenen Ausführungsformen stets ein Kolben und eine Kolbenstange zur Ausrückung der Kupplung verwendet werden. Der Begriff„Kolben“ ist dabei nicht eng auszulegen. Üblicherweise versteht der Fachmann unter einem Kolben ein Element aus dem Maschinenbau, das vorzugsweise in einem Gehäuse in einer Richtung verschiebbar ausgebildet ist, wobei Kolben und Gehäuse einen Druckraum ausbilden, der mittels eines darin befindlichen bzw. darin eingeleiteten Druckmediums mit einer Druckkraft beaufschlagt werden kann. Durch die Druckkraft wird der Kolben, in der Regel geführt durch das Gehäuse, bewegt. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Begriff„Kolben“ jedoch weiter auszulegen. Hierbei handelt es sich allgemein um ein Element, das zur Aufnahme einer Betätigungskraft ausgebildet ist, um diese auf die Kolbenstange zu übertragen. Die Aufnahme der Betätigungskraft kann dabei bevorzugt durch Druckbeaufschlagung erfolgen, jedoch auch mittels anderer Möglichkeiten, wie weiter oben beschrieben. Diese Betätigungskraft kann direkt oder über Zwischenelemente auf den Kolben aufgebracht werden. Ein solches Element kann demnach also insbesondere als Scheibe oder lediglich als Vorsprung ausgebildet sein, worauf die Betätigungskraft übertragen werden kann. Die Kolbenstange ist folglich auch allgemein als Stange bzw. Stab mit einer Achse anzusehen. Dabei ist die Kolbenstange entlang ihrer Achse verschiebbar vorgesehen.

Nachfolgend erfolgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mittels der beigefügten Zeichnungen.

Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform des Kupplungsstellers in zentraler Bauform,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Kupplungsstellers in zentraler Bauform,

Fig. 3 eine Ausführungsform des Kupplungsstellers in dezentraler Bauform.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Kupplungsstellers in zentraler Bauform.

Es ist ein Kupplungssteller 20 mit einem Kompensationsmechanismus 22 gezeigt, welcher koaxial in zentraler Ausführung zu einer Kupplung 21 angeordnet ist. Die Kupplung 21 weist dabei im Wesentlichen eine Schwungscheibe 11 , eine

Kupplungsscheibe 12 sowie eine Membranfeder 8 auf. Die Membranfeder 8 ist um Drehpunkte 9 schwenkbar ausgeführt, wobei an ihren Enden Druckplatten 10 mit Reibbelägen vorgesehen sind. In zentraler Position der Membranfeder 8 ist koaxial ein Ausrücklager 15 vorgesehen. Mittels einer Kraft auf das Ausrücklager nach links wird die Membranfeder 8 um die Drehpunkte 9 gedreht, wodurch die Druckplatten 10 von der Kupplungsscheibe 11 beabstandet werden, was zur Folge hat, dass sich die Kupplung 21 nun im ausgerückten Zustand befindet. Die hier beschriebene Kupplung 21 ist lediglich beispielhaft aufgeführt, um die Wirkweise des Kupplungsstellers 20 zu erläutern und wirkt nicht beschränkend auf den Gegenstand der Erfindung. Auch die Darstellung der Bestandteile der Kupplung 21 ist lediglich schematisch zu verstehen und stellt die Wirkweise des Kupplungsstellers 20 nicht in Frage.

Rechts des Ausrücklagers 15 schließt sich ein Übertragungselement 1 in Form einer Kolbenstange 1 des Kupplungsstellers 20 an, welche koaxial und somit zentral zu der Kupplung 21 angeordnet ist und mit ihrer Stirnseite an dem Ausrücklager 15 anstößt. Auf der Kolbenstange 1 ist ein Reibelement 4 angeordnet, welches mit der

Kolbenstange 1 drehfest verbunden ist, jedoch gleichzeitig axial verschiebbar ausgebildet ist. Die Verbindung zwischen Kolbenstange 1 und Reibelement 4 ist beispielsweise als sich axial erstreckende Nut-Feder-Verbindung ausgeführt, die eine Axialverschiebung des Reibelements 4 erlaubt.

Ferner ist ein Kolben 2 in Form eines Korbes gezeigt, der nach rechts geöffnet ist und welcher koaxial zu der Kolbenstange 1 angeordnet ist. Der Kolben 2 ist mittels eines Bewegungsgewindes (nicht gezeigt) mit der Kolbenstange 1 verbunden wobei die Kolbenstange 1 den Kolben 2 durchdringt. Das Bewegungsgewinde ist beispielsweise als Außengewinde auf dem Umfang der Kolbenstange 1 ausgeführt, welches mit einem Innengewinde in dem Kolben 2 in Eingriff steht. Ferner ist eine Feder 3 gezeigt, welche sich zwischen der Kolbenstange 1 und dem Kolben 2 befindet und zwischen beiden eine Federkraft in axialer Richtung der Kolbenstange 1 aufbringt. Die Abstützung dieser Federkraft an der Kolbenstange 1 kann beispielsweise wie gezeigt an einem

eingefügten Ring erfolgen, oder an einem Absatz der Kolbenstange 1 oder ähnlichem.

Innerhalb des Kolbens 2 ist ein Aktivierungselement mit einem Klemmelement 6 in Form eines Schwimmkolbens 6 angeordnet, welcher innerhalb des Kolbens 2 drehfest mit diesem verbunden ist, jedoch gleichzeitig in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet ist. Eine Ausbildung dieser Verbindung kann beispielsweise wie die

Verbindung zwischen Kolbenstange 1 und Reibelement 4 ausgeführt sein, wobei sich die Nut beispielsweise in dem Kolben 2 befindet. In der gezeigten Darstellung wird der Schwimmkolben 6 durch ein Federelement 7, ausgeführt als Tellerfeder, welches sich innerhalb des Kolbens 2, beispielsweise in einer umlaufenden Nut des Kolbens 2, abstützt, in eine Endanschlagsposition, welche durch einen Sicherungsring 18 definiert ist, gedrückt.

Der Kolben 2 befindet sich in der gezeigten Darstellung in seiner Endanschlagsposition, welche durch einen Anschlag 17 definiert ist. Der Anschlag 17 ist dabei gegenüber dem Kolben 2 feststehend ausgebildet.

Die gezeigte Ausführungsform weist ferner ein Gehäuse 13 auf, in welchem der Anschlag 17 ausgebildet ist. Innerhalb des Gehäuses 13 ist der Kolben 2 in axialer Richtung gleitend aufgenommen. Gehäuse 13 sowie der Kompensationsmechanismus 22, insbesondere jedoch der Kolben 2, definieren einen Druckraum 16. Dieser weist eine Öffnung 23 auf, die zur Verbindung mit einer Druckleitung 24 ausgebildet ist. An die Druckleitung 24 schließt sich ein Ventil 14 an, welches in dieser Ausführungsform als pneumatisches bzw. hydraulisches Ventil 14 ausgebildet ist.

Durch das Ventil 14 ist es möglich, den Druckraum 16 mit einem Druckmedium, insbesondere mit Druckluft, zu beaufschlagen, so dass der

Kompensationsmechanismus 22, insbesondere der Schwimmkolben 6 sowie der Kolben 2 eine Druckkraft nach links aus dem Druckraum 16 erfahren können.

Die Funktionsweise des gezeigten Kupplungsstellers 20, insbesondere seines

Kompensationsmechanismus 22, stellt sich wie folgt dar:

In der gezeigten Stellung ist der Druckraum 16 nicht mit einem Druckmedium gefüllt bzw. nicht mit Druck beaufschlagt. Dadurch ist der Schwimmkolben 6 durch das

Federelement 7 von dem Reibelement 4 beabstandet. Er befindet sich in seiner

Endanschlagsposition an dem Sicherungsring 18. Ferner ist der Kolben 2 ebenfalls in seiner Endanschlagsposition, wobei er an dem Anschlag 17 anliegt.

Auf die Kolbenstange 1 wirkt von links über das Ausrücklager 15 in axialer Richtung der Kolbenstange 1 eine Kraft aus der Membranfeder 8 der Kupplung 21. Dieser wirkt die Kraft der Feder 3 entgegen. Da, wie gezeigt, Kolben 2, Reibelement 4 und Schwimmkolben 6 beabstandet sind, ist eine Relativbewegung Y des Reibelements 4 gegenüber dem Kolben 2 bzw. dem Schwimmkolben 6 möglich. Dabei handelt es sich in dieser Ausführungsform um eine Drehbewegung um die gemeinsame Achse.

Eine solche Drehbewegung wird durch eine axiale Relativverschiebung X der

Kolbenstange 1 gegenüber dem Kolben 2 hervorgerufen, da sich die Kolbenstange 1 bei axialer Relativverschiebung X gegenüber dem Kolben 2 aufgrund des Gewindes zwischen Kolbenstange 1 und Kolben 2 in Drehung versetzt.

Entsteht nun innerhalb der Kupplung 21 durch Abnutzung der Druckplatte 10

Verschleiß, so bewirkt dieser bei eingerückter Kupplung 21 eine Relativverschiebung X des Ausrücklagers 15 über die gezeigte Stellung nach rechts hinaus. Die Kolbenstange 1 muss demnach diese Relativverschiebung X zulassen, damit die Kupplung auch mit stärker verschlissenen Druckplatten 10 nach wie vor eingerückt werden kann.

In der gezeigten Anordnung erfolgt diese Kompensation durch die in das Ausrücklager 15 eingeleiteten Kräfte der Membranfeder 8, welche sich von links in dem Ausrücklager 15 abstützt und der Feder 3, welche sich über Anschlag 17, Kolben 2 sowie

Kolbenstange 1 in dem Ausrücklager 15 abstützt. Die Relativverschiebung X der Kolbenstange 1 gegenüber dem Kolben 2 erfolgt dabei so weit, bis die Kupplung 21 vollständig eingerückt ist. Dabei führen Kolbenstange 1 und Reibelement 4 gegenüber dem Kolben 2 eine rotatorische Relativbewegung Y aus.

Soll die Kupplung 21 nun ausgerückt werden, so wird in dem gezeigten

Ausführungsbeispiel über das Ventil 14, die Druckleitung 24 und die Öffnung 23 der Druckraum 16 mit einem Druckmedium, insbesondere Druckluft, gefüllt, wodurch der Druck auf den Schwimmkolben 6 und den Kolben 2 gesteigert wird. Der

Schwimmkolben 6 bewegt sich dabei gegen die Kraft des Federelements 7 nach links auf das Reibelement 4 zu. Dies wird so weit fortgesetzt, bis der Schwimmkolben 6 mit dem Reibelement 4 in Kontakt tritt. Anschließend werden beide durch den Druck in dem Druckraum 16 weiter nach links verschoben, bis das Reibelement 4 mit seiner linken Oberfläche an den Kolben 2 anstößt. Somit sind der Kolben 2, das Reibelement 4 und der Schwimmkolben 6 reibschlüssig miteinander verbunden.

Dies hat zur Folge, dass sich das Reibelement 4 nun nicht mehr gegenüber dem Kolben 2 verdrehen kann. Somit ist auch eine Drehbewegung der Kolbenstange 1 gegenüber dem Kolben 2 blockiert, was gleichzeitig die Relativverschiebung X der Kolbenstange 1 gegenüber dem Kolben 2 blockiert. Kolbenstange 1 , Kolben 2, Reibelement 4 und Schwimmkolben 6 sind nun zu einer Einheit reibschlüssig verbunden, welche durch den Druck im Druckraum 16 entgegen der Kraft der

Membranfeder 8 nach links verschoben werden kann. Somit ist es möglich, die Kraft, welche durch den Druck im Druckraum 16 erzeugt wird, über die Kolbenstange 1 in das Ausrücklager 15 in axialer Richtung einzuleiten, wodurch die Kraft der Membranfeder 8 der Kupplung 21 überwunden werden kann, und die Kupplung 21 in ausgerückte Stellung überführt werden kann.

Die gezeigte Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass sowohl die linke als auch die rechte Oberfläche des Reibelements 4 mit dem Kolben 2 bzw. dem Schwimmkolben 6 in Kontakt gebracht werden. Der Kontakt erfolgt dabei auf einer ringförmigen

Sperrfläche, die Teil der Oberfläche des Reibelements 4 ist und in dieser

Ausführungsform um die Achse der Kolbenstange 1 angeordnet ist. Diese Fläche stellt dabei die effektive Oberfläche des Sperrmechanismus dar und kann beispielsweise durch einen effektiven Durchmesser charakterisiert werden, welcher beispielsweise von der Mitte des Reibelements 4 bis zu dem Punkt gemessen wird, der auf dem

Außenumfang der ringförmigen Sperrfläche gelegen ist.

Dadurch wirkt auf das Reibelement 4 eine Reibkraft, die der Relativbewegung Y des Reibelements 4 gegenüber dem Kolben 2 entgegenwirkt, wobei diese Reibkraft bei gleicher Anpresskraft auf die Oberflächen und gleicher Ausdehnung und Lage der Sperrflächen doppelt so hoch ausfällt im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei der lediglich eine Sperrfläche des Reibelements 4 beispielsweise mit dem Kolben 2 in Kontakt gebracht wird. Somit ist es möglich, das Reibelement 4 in radialer

Erstreckungsrichtung, also in seinem Durchmesser, kleiner auszuführen, wodurch in radialer Richtung kompakter bauende Kupplungssteller 20 darstellbar sind. In Fig. 2 ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform gezeigt.

Der Aufbau des Kupplungsstellers 20 ist im Wesentlichen identisch zu dem aus Fig. 1 , daher wird nachfolgend lediglich auf die baulichen Unterschiede eingegangen.

Der Kompensationsmechanismus weist nun zwei Reibelemente 4 auf, welche in gleicher weise wie in Fig. 1 mit der Kolbenstange 1 verbunden sind. Zudem ist ein weiteres Reibelement 5 vorgesehen, welches zwischen den Reibelementen 4 angeordnet ist und welches drehfest, jedoch axial verschiebbar, mit dem Kolben 2 verbunden ist. Die Verbindung kann ebenso wie die Verbindung zwischen Kolben 2 und Schwimmkolben 6 ausgeführt sein.

Die Funktionsweise des Kompensationsmechanismus 22 gleicht in dieser

Ausführungsform der aus Fig. 1 , jedoch werden in dieser Ausführungsform bei

Beaufschlagung des Druckraums 16 mit einem Druckmedium, insbesondere Druckluft, mehrere Reibelemente 4, 5 in Kontakt gebracht. Speziell sind hier vier Kontaktstellen innerhalb der Anordnung Kolben 2, Reibelemente 4, 5 und Schwimmkolben 6 auszumachen, an denen eine reibschlüssige Verbindung in Richtung der

Relativbewegung hergestellt werden kann. Dies bedeutet, dass bei einer

reibschlüssigen Verbindung dieser Elemente im Vergleich zu der Ausführungsform aus Fig. 1 , in der lediglich zwei Kontaktstellen auszumachen sind, die doppelte Reibkraft innerhalb des Kompensationsmechanismus 22 wirkt. Somit besteht hier der

konstruktive Vorteil, dass zum Erreichen derselben Sperrwirkung des

Kompensationsmechanismus 22 wie bei dem in Fig. 1 , bei gleicher Anpresskraft auf die einzelnen Sperrflächen, lediglich Reibelemente 4, 5 mit dem halben effektiven

Durchmesser der Sperrflächen verbaut werden müssen. Somit ist durch Erhöhung der Anzahl der Kontaktstellen zwischen den Reibelementen 4, 5, also mit Erhöhung der Anzahl der Reibelemente 4, 5, eine Verringerung des Durchmessers des

Kompensationsmechanismus möglich.

Fig. 3 zeigt eine weitere Anbindungsmöglichkeit des Kupplungsstellers 20 aus Fig. 2 an die Kupplung 21. Der Kupplungssteller 20 ist dabei mit dem aus Fig. 2 identisch. Unterschiede bestehen in der Anbindung der Kupplung 21 an die Kolbenstange 1.

Die Kolbenstange 1 ist hier mit einem Ausrückhebel 26 in Kontakt, welcher um einen Drehpunkt 25 schwenkbar ausgeführt ist. Dieser Ausdrückhebel 26 steht ferner mit dem Ausrücklager 15 der Kupplung 21 in Verbindung.

Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass über geschickte Positionierung der

Anbindungspunkte der Kolbenstange 1 und des Ausrücklagers 15 an den Ausrückhebel 26 eine Übersetzung, insbesondere eine Hebelübersetzung, der zum Ausrücken der Kupplung 21 nötigen Kraft erfolgen kann, so dass der Druck im Druckraum 16 geringer gewählt werden kann als bei den Ausführungsformen in zentraler Bauweise, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt.

Im Übrigen ist die Funktionsweise identisch mit der Ausführungsform in Fig. 2.

Die gezeigten Ausführungsformen wirken nicht beschränkend auf den Gegenstand der Erfindung. Vielmehr sind darüber hinaus weitere Ausführungsformen denkbar, welche jedoch nicht das erfindungsgemäße Prinzip in Frage stellen. Beispielsweise kann ein solcher Kupplungssteller 20 auch rein mechanisch betätigt werden, indem auf die Ansteuerung mittels Druck verzichtet wird und stattdessen beispielsweise der

Schwimmkolben 6 als Druckplatte ausgeführt wird, welche durch eine mechanisch, beispielsweise mittels eines Gestänges, eingebrachte Kraft beaufschlagbar ist. Ferner sind Ausführungsformen denkbar, welche ebenfalls durch die beanspruchten

Gegenstände gedeckt sind, bei denen der Schwimmkolben 6 magnetisch, elektrisch und/oder elektromechanisch betätigt wird. Eine Ausbildung eines Druckraums 16 im Gehäuse 13 wäre bei diesen Ausführungsformen nicht mehr zwingend notwendig.

Die hier erläuterten Ausführungsformen beschränken den Gegenstand der Erfindung nicht darauf, sondern zeigen lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Darüber hinaus sind weitere Ausführungsformen denkbar, die durch Kombination oder Streichung einzelner Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen erhalten werden können. Beispielsweise ist eine Ausbildung von Anschlägen 17 für den Kolben 2 nicht zwingend notwendig. Der Kolben 2 kann auch Endpositionen einnehmen, die nicht durch einen Anschlag 17 definiert sind. Das gleich gilt auch für die Endposition des Schwimmkolbens 6 bzw. des Klemmelements 6, welche ebenfalls nicht zwingend einen Anschlag aufweisen muss.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Übertragungseiement, Kolbenstange

2 Kolben

3 Feder

4 Reibelement

5 Reibelement

6 Klemmelement, Schwimmkolben

7 Federelement

8 Membranfeder

9 Drehpunkt

10 Druckplatte

11 Schwungscheibe

12 Kupplungsscheibe

13 Gehäuse

14 Ventil

15 Ausrücklager

16 Druckraum

17 Anschlag

18 Sicherungsring

20 Kupplungssteller

21 Kupplung

22 Kompensationsmechanismus

23 Öffnung

24 Druckleitung

25 Drehpunkt

26 Ausrückhebel

X Relatiwerschiebung (Kolbenstange 1 gegenüber Kolben 2 in axialer

Richtung)

Y Relativbewegung (Reibelement 4 gegenüber Gegenelement, insbesondere gegenüber Kolben 2)

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Selbstnachstellender Kupplungssteller (20) zur Betätigung einer Kupplung (21 ), aufweisend:

- ein Übertragungselement (1), das in eine Verschiebungsrichtung verschiebbar vorgesehen ist;

- einen Kompensationsmechanismus (22), mit einem Kolben (2), der in

Verschiebungsrichtung des Ü bertragu ngselementes (1 ) verschiebbar vorgesehen ist, wobei

der Kompensationsmechanismus (22) dazu ausgebildet ist, eine

Relativverschiebung (X) des Übertragungselementes (1 ) in Verschiebungsrichtung gegenüber dem Kolben (2) zu ermöglichen, wenn keine Betätigungskraft in den Kupplungssteller (20) eingebracht wird, und die Relativverschiebung (X) in

Verschiebungsrichtung zu blockieren, wenn eine Betätigungskraft in den

Kupplungssteller (20) eingebracht wird, indem ein Reibelement (4) mit einem

Gegenelement reibschlüssig in Kontakt gebracht wird, wobei

das Reibelement (4) dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung (Y) gegenüber dem Gegenelement auszuführen, wenn die Relativverschiebung (X) nicht durch den Kompensationsmechanismus (22) blockiert wird,

ein Übersetzungsmechanismus zwischen Übertragungselement (1 ) und Kolben (2) vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, die Relativbewegung (Y) durch die

Relativverschiebung (X) in Verschiebungsrichtung des Übertragungselementes (1 ) gegenüber dem Gegenelement hervorzurufen, und

das Reibelement (4) in Richtung der Relativbewegung (Y) mit dem

Übertragungselement (1 ) eine feste Verbindung aufweist.

2. Kupplungssteller (20) nach Anspruch 1 , wobei

der Kompensationsmechanismus (22) dazu ausgebildet ist, mindestens zwei Flächen des Reibelements (4) direkt und/oder über Zwischenelemente mit dem

Gegenelement in Kontakt zu bringen, und/oder

zumindest der Kolben (2) das Gegenelement ist, und/oder der Kolben (2) als Korb ausgebildet ist und das Reibelement (4) innerhalb des Korbes angeordnet ist.

3. Kupplungssteller (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei

die Relativbewegung (Y) des Reibelements (4) gegenüber dem Gegenelement im Verhältnis zu der Relatiwerschiebung (X) in Verschiebungsrichtung des

Übertragungselementes (1) gegenüber dem Kolben (2) maximal gleich groß, bevorzugt kleiner ist.

4. Kupplungssteller (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend:

- ein Aktivierungselement, insbesondere aufweisend ein Klemmelement (6), das dazu ausgebildet ist, das Reibelement (4) mit dem Gegenelement und/oder weiteren Elementen bei Beaufschlagung des Kupplungsstellers (20) mit der Betätigungskraft, in Reibschluss zu bringen, und/oder das verschiebbar auf oder in dem Kolben (2) vorgesehen ist, und/oder wobei das Klemmelement (6) als Schwimmkolben (6) ausgebildet ist.

5. Kupplungssteller (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei

der Übersetzungsmechanismus zwischen dem Übertragungselement (1 ) und dem Kolben (2) ein Gewinde, insbesondere ein Bewegungsgewinde, aufweist, wobei das Übertragungselement (1 ) und der Kolben (2) über das Gewinde miteinander in Kontakt stehen.

6. Kupplungssteller (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend:

- zumindest ein Reibelement (5), das fest in Richtung der Relativbewegung (Y) mit dem Kolben (2) verbunden ist, und das dazu ausgebildet ist, mit zumindest einem Reibelement (4) in Kontakt gebracht zu werden, das in Richtung der Relativbewegung (Y) fest mit dem Übertragungselement (1) verbunden ist.

7. Kupplungssteller (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend:

- zumindest ein weiteres Reibelement (4), das fest in Richtung der Relativbewegung (Y) mit dem Übertragungselement (1 ) verbunden und dazu ausgebildet ist, mit zumindest einem Reibelement (5), das fest in Richtung der Relativbewegung (Y) mit dem Kolben (2) verbunden ist, und/oder mit dem Gegeneiement in Kontakt gebracht zu werden.

8. Kupplungssteller (20) nach Anspruch 6 oder 7, wobei

die Reibelemente (4, 5) in Verschiebungsrichtung abwechselnd angeordnet sind, und/oder

der Kolben (2), bevorzugt das Gegenelement, und das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement (6), die Reibelemente (4, 5) flankieren.

9. Kupplungssteller (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend:

- ein Federelement (3), das dazu ausgebildet ist, das Übertragungselement (1 ) mit einer Kraft entgegen der Kraft einer Membranfeder (8) der Kupplung (21 ) zu

beaufschlagen, wenn die Betätigungskraft nicht in den Kupplungssteller (20) eingebracht wird; und/oder

- ein Federelement (7), das dazu ausgebildet ist, das Aktivierungselement nach Anspruch 4, insbesondere das Klemmelement (6), mit einer Kraft zu beaufschlagen, die das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement (6), weg von dem mindestens einen Reibelement (4) beaufschlagt.

10. Kupplungssteller (20) nach Anspruch 9, wobei

sich das Federelement (3) direkt oder über Zwischenelemente zwischen dem Übertragungselement (1 ) und dem Kolben (2) abstützt, und/oder wobei

das Federelement (7) als Teller- oder Spiralfeder, und/oder als elastisches

Ringelement, vorzugsweise mit einem Hohlprofil, besonders bevorzugt mit einem Rechteckprofil, ausgebildet ist.

1 1. Kupplungssteller (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei

das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement (6), mit der

Betätigungskraft beaufschlagbar ausgebildet ist, oder

der Kolben (2) zusätzlich zum Aktivierungselement mit der Betätigungskraft beaufschlagbar ausgebildet ist.

12. Kupplungssteller (20) nach Anspruch 1 1 , wobei die Betätigungskraft mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder elektrisch und/oder magnetisch aufgebracht werden kann.

13. Kupplungssteller (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 12, aufweisend:

- ein Gehäuse (13), das mit dem Kolben (2) einen Druckraum (16) ausbildet, der dazu ausgebildet ist, mit einer Druckquelle verbunden zu werden, um die

Betätigungskraft auf das Aktivierungselement, insbesondere das Klemmelement (6), oder auf den Kolben (2) und das Aktivierungselement, insbesondere das

Klemmelement (6), aufzubringen.

14. Kupplungssteller (20) nach Anspruch 13, wobei

in dem Gehäuse (13) ein Anschlag (17) vorgesehen ist, an dem der Kolben (2) in seiner Endanschlagsposition zur Anlage gebracht werden kann, und/oder

der Kolben (2) in dem Gehäuse (13) in Verschiebungsrichtung verschiebbar aufgenommen ist.

15. Kupplungssteller (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei

die Relativbewegung (Y) eine Drehbewegung, oder eine translatorische Bewegung, oder eine Bewegung mit rotatorischem und translatorischem Anteil ist.