Axialverstelleinheit Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Axialverstelleinheit, die wenigstens zwei sich axial einander gegenüberliegenden und auf einer gemeinsamen axial ausgerichteten Achse zentrierten Stellscheiben mit rampenartig ansteigenden und flächenartig ausgebildeten Wälzkontaktzonen aufweist, wobei rollenartige Stellkörper zwischen den Wälzkontaktzonen der einander gegenüberliegenden Stellscheiben in eine erste Richtung aufsteigend und in eine zur ersten Richtung entgegen- gesetzte zweite Richtung absteigend wälzbeweglich axial eingeklemmt sind.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Axialverstelleinheit ist in DE 10 2008 01 1 91 1 A1 beschrieben. Die Stellscheiben sind gegeneinander um eine gemeinsame Achse schwenkbar, wodurch die Rollen an den Wälzkontaktzonen abwälzen und dabei auf- bzw. absteigen und somit Axialhübe erzeugen. Derartige Axialverstelleinheiten werden beispielsweise zum Ein- und Ausrücken von Lamellenkupplungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, z.B. in regelbaren Differenzialen oder Verteilergetrieben eingesetzt.

Axialverstelleinheiten mit Rollen sind aufgrund des Linienkontakts gegenüber Kugeln als Stellkörper für höhere Betätigungskräfte einsetzbar. Die Axialhübe sind durch die Steigungen der Wälzkontaktzonen bestimmt.

Beschreibung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Axialverstelleinheit für rollenartige Stellkörper mit verbesserter Verstellcharakteristik zu schaffen.

Diese Aufgabe ist mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Eine Axialver- Stelleinheit weist wenigstens zwei sich axial einander gegenüberliegende und auf einer gemeinsamen axial ausgerichteten Achse zentrierte Stellscheiben auf. Es ist auch denkbar, dass mehr als zwei der Stellscheiben axial nebeneinander angeordnet sind. Die Stellscheiben sind mit drei oder mehr vorzugsweise ungerader Anzahl rampenartig ansteigenden und flächenartig ausgebildeten Wälzkontaktzonen versehen, die aus der Oberfläche der Stellscheiben hervorstehen, oder vertieft in Nuten oder an radialen Rändern der Scheiben ausgebildet sind.

Die Wälzkontaktzonen benachbarter Stellscheiben liegen sich axial so gegen- über, dass die Rampe an der einen Scheibe in die Richtung abfällt, in die die Rampe an der anderen Stellscheibe ansteigt. Zwischen den Wälzkontaktszo- nen der einander gegenüberliegenden Rampen sind rollenartige Stellkörper so beweglich eingeklemmt, dass diese bei Verdrehung mindestens einer der Stellscheiben gegenüber der anderen Stellscheibe an beiden Rampen in eine erste Richtung aufsteigen, und damit die Scheiben voneinander weg aufspreizen. Bei Verdrehen in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte Richtung werden die Stellkörper an den Rampen zugleich absteigend abwälzen und damit die Spreizung zwischen den Stellscheiben verringern. Die Erfindung sieht vor, dass jede gedachte und beliebige in die erste Richtung und zweite Richtung ausgerichtete Kontaktlinie, von unendlich vielen parallelbenachbarten und die Wälzkontaktzonen bildenden Kontaktlinien jeweils einen Verlauf aufweist, der über einer von der Achse senkrecht durchstoßenen und durch den Anfang der Wälzkontaktzone verlaufenden Radialebene kontinuier- lieh gekrümmt ansteigend ist. Es gibt keine Kanten und Übergangsradien im Verlauf und damit eine weiche und ruckfreie Verstellcharakteristik. Die Kurve ist beispielsweise insgesamt durch einen Radius beschrieben oder weist einen logarithmischen Verlauf auf. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht dazu vor, dass die Steilheit der den Verlauf der Wälzkontaktzone bestimmenden und von Null verschiedenen Anstiege über der Radialebene sich mit zunehmenden axialen Abstand der Wälzkontaktzonen zur Radialebene verringert. Die Kurve weist damit zum Ende hin ein progressiv abflachendes Profil auf.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der Verlauf der Wälzkontaktzone über der jeweiligen Radialebene in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufteilt, wobei der erste Abschnitt durch eine größere mittlere Steigung beschrieben ist als der zweite Abschnitt. Weiterhin ist mit Sicht auf zuvor genannte Ausgestaltung vorgesehen, dass die Abmessungen entlang einer beliebigen Kontaktlinie einer sich durch axiale Projektion des ersten Abschnitts auf der Radialebene ergebenden Fläche größer oder gleich sind als die entlang der gleichen Kontaktlinie gemessenen Abmessungen einer sich durch die axiale Projektion des zweiten Abschnitts auf der Radialebene ergebenden Fläche. Mit einer derartigen Anordnung wird durch den ersten Abschnitt ein schnelleres Ansprechverhalten der Axialverstelleinheit abgesichert. Dabei können auch durch die dabei entstehende hohe Spreizung Axialspiele in einer Kupplungsanordnung zunächst vor dem Ausrücken der Kupplung schnell überwunden werden und dann kann mit niedriger Spreizung aber hohen Kräften ruckfrei die Kupplung ausgerückt werden. Der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt ist gemäß der erfindungsgemäßen Merkmale vorteilhaft ohne Stufe oder Kante und auch nicht linear.

Rollenartige Stellkörper sind alle einteilig oder mehrteiligen im wesentlichen zylindrisch gestaltete Wälzkörper mit einer Rotationssymmetrieachse, die z.B. rein zylindrisch, ballig, scheibenförmig oder knochenförmig gestaltet sind und zumindest bei belasteter Verstelleinheit zumindest partiell für wenigstens enen Linienkontakt mit der jeweiligen Wälzkontaktfläche vorgesehen sind. Zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wälzkontaktzonen ist wenigstens einer der Stellkörper eingeklemmt und entweder in einem Stellkörperkäfig und/oder in einer Nut, in der die jeweilige Rampe ausgebildet ist, geführt. Die Stellscheiben und deren Wälzkontaktflächen sind vorzugsweise durch Umformen, insbesondere durch Kaltumformen von Blech hergestellt.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 - Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Axialverstelleinheit 1 , die aus einer ersten Stellscheibe 2, aus einer zweiten Stellscheibe 3, Stellkörpern 4 in Form von Zylinderrollen 5, Führungsscheiben 16 und 17 zwei Axiallagern 18 und 19 gebildet und durch einen Stellkörperkäfig 6 zusammen gehalten ist. Am Stellkörperkäfig 6 sind Lappen 7 und 7a ausgebildet, mit denen die Axialver- Stelleinheit 1 in sich selbst gehalten ist. Der Stellkörperkäfig 6 nimmt außerdem die Stellkörper 4 auf und führt diese zwischen den Rampen 8 der ersten Stellscheibe 2 und den Rampen 9 der zweiten Stellscheibe geführt sind. Die Flächen, zwischen denen die Stellkörper 4 eingeklemmt sind, sind Wälzkontaktzonen 13 und 14, auf denen die Zylinderrollen 5 bei Schwenken der Stellschei- be 2 gegenüber der Stellscheibe 3 entweder auf- oder absteigend abrollen .

Ein Zahnsegment 10 ist mit der ersten Stellscheibe 2 verbunden. Über das Zahnsegment 10 wird die erste Stellscheibe 2 gegenüber der nicht schwenkbaren zweiten Stellscheibe 3 um die Achse 1 1 verschwenkt, was zur Folge hat, dass die Stellkörper 4 an den Rampen 8 und 9 auf- oder absteigend abrollen und dadurch die Stellscheiben 2 und 3 dementsprechende Axialhübe beispielsweise auf Lamellen einer Lamellenkupplung in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs ausüben können. Figur 2 - Figur 2 zeigt eine Gesamtansicht der ersten Stellscheibe 2. An der ersten Stellscheibe 2 sind drei aus einer Kreisringfläche 12 heraus ragende Rampen 8 gleichmäßig am Umfang verteilt. Jeder der Rampen 8 liegt axial eine der Rampen 9 der zweiten Stellscheibe 3 gegenüber. Die Stellscheibe 3 mit den Rampen 9 ist in Figur 3 in einer Gesamtansicht dargestellt. Die Rampen 9 stehen zu der Seite, an denen diese die Wälzkontaktzone 14 aufweisen, hervor und sind aus dem Material der Stellscheibe 3 und die Wälzkontaktzone 14 ist verdeckt.

Figuren 2, 3, 4 und 8 - Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stellscheibe 15. In der Stellscheibe 15 sind drei Wälzkontaktzonen 16 am Rande der Stellscheibe 15 in einer axialen Vertiefung 17 ausgebildet. Die Wälzkontaktzonen 16 sind Oberflächen und sind, wie dies den Darstellungen nach Figur 8 zu entnehmen ist, in axialer Projektion 16a oder in gestreckten Abwicklung Kreisringsegmente. Auch im Fall der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Stellscheiben 2 und 3 sind die axialen Projektionen 13a, 14a der Wälzkontaktzonen 13 oder 14 Kreisringsegmente. Figuren 5 und 8 - Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung entlang beliebigen in die erste Richtung A und zweite Richtung B verlaufenden Kontaktlinien 16' an der Wälzkontaktzone 16, die in der Draufsicht und Projektion nach Figur 8 gekrümmt und durch Kreisbögen mit Radien beschrieben sind, deren Einstichpunkt auf der Achse 1 1 liegt.

Figuren 6 und 8 - Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer beliebigen Kontaktlinie 13' oder 14' beispielsweise der Wälzkontaktfläche 13 oder 14. Die Wälzkontaktfläche 13 oder 14 sind an einer Rampe 8 oder 9 ausgebildet, die über die Kreisringfläche 12 hinaus steht. Die Kontaktlinien 13' oder 14' verlau- fen in die Richtungen A und B gekrümmt und sind in den Projektionen 13a bzw. 14a ebenfalls durch Kreisbögen mit Radien beschrieben, deren Einstichpunkt auf der Achse 1 1 liegt. Figuren 4, 5 und 6 - Die Wälzkontaktflächen 13, 14 und 15 laufen in Rastvertiefungen 19 aus, deren Radius R nur unwesentlich größer ist, als der Radius der Stellkörper 4. In diesen Rastvertiefungen 19 verrasten der jeweilige Stellkörper 4 in einer Ausgangsstellung vor dem Spreizen der Stellscheiben 2 und 3 bzw. 15. Beginnend von der jeweiligen Radialebene 20 am Übergang von der Rastvertiefung 19 zur Wälzkontaktzone 13 weisen die Wälzkontaktzonen 13, 14 oder 16 entlang beliebigen Kontaktlinien 13', 14' oder 16' einen Verlauf zwischen der Radialebene 20 und einer dazu parallelen Radialebene 24 auf, der über der jeweiligen Radialebene 20 kontinuierlich gekrümmt ansteigt.

Figuren 4 und 7 - Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stellscheibe 27, deren Wälzkontaktzonen 28 umfangsseitig nur an Rastvertiefungen 19 ununterbrochen ineinander übergehen und sich über die gesamte radial gerichtete Breite der ringförmig ausgebildeten Stellscheibe 27 erstrecken. Da- gegen sind die Wälzkontaktzonen 16 der Stellscheibe 15 umfangsseitig durch Flächen 29 unterbrochen, die entweder in Radialebenen verlaufen, oder beliebig anders geneigt oder gekrümmt verlaufen.

Figur 8 - Figur 8 zeigt stark vereinfacht und schematisch mögliche axiale Pro- jektionen von erfindungsgemäßen Wälzkontaktflächen 13, 14 oder 16 auf Radialebenen 20 und beispielhaft den Verlauf beliebiger Kontaktlinien 13', 14' und 16'. Der Verlauf in der Ebene zwischen A und B ist in zwei Abschnitte 21 und 22 einteilbar. Die mittlere Steigung des Verlaufs am ersten Abschnitt 21 kann durch eine Strecke 23 beschrieben werden, deren Länge durch den Abstand zwischen C und D bestimmt ist. C liegt in der Radialebene 20 und D ist der Übergang des Verlaufs der Kontaktlinien 13', 14' oder 16' vom ersten Abschnitt 21 zum zweiten Abschnitt 22.

Die mittlere Steigung des Verlaufs am zweiten Abschnitt 22 kann durch eine Strecke 25 beschrieben werden, deren Länge durch den Abstand zwischen D und E beschrieben ist. E liegt in der Ebene 24. Wie aus den Darstellungen ersichtlich ist, verringert sich die Steilheit des Anstiegs über der Radialebene 20 mit zunehmenden Abstand der Kontaktlinie 13', 14' oder 16' von der Radialebene. Außerdem ist der erste Abschnitt 21 durch eine größere mittlere Steigung beschrieben als der zweite Abschnitt 22. Außerdem ist der Abschnitt 21 zwischen A und B kürzer als der Abschnitt 22.

Je nach Ausrichtung der ersten und zweiten Richtungen A und B sind die Projektionen der Wälzkontaktflächen die zuvor schon beschrieben Kreisringflä- chen oder wie die Projektionen 25 und 26 Rechtecke. Beliebige parallele Kontaktlinien 25' der Projektion 25 einer nicht dargestellten Wälzkontaktzone sind tangential zum Umfang und die Kontaktlinien 26' sind schräg zur Tangential- richtung einer nicht dargestellten Wälzkontaktzone ausgerichtet. Die Abmessungen G der durch die Projektionen 13a, 14a, 16a, 25 oder 26 entstandenen Flächen entlang einer jeweiligen beliebigen Kontaktlinie 13', 14', 16' oder 26' des zweiten Abschnitts 22 sind größer oder gleich als die entlang der gleichen jeweiligen Kontaktlinie 13', 14', 16' oder 26'gemessenen Abmessungen F des ersten Abschnitts 21 .

Bezugszeichen

Axialverstelleinheit 21 erster Abschnitt

Stellscheibe 22 zweiter Abschnitt

Stellscheibe 23 Strecke

Stellkörper 24 Radialebene

Rolle 25 Projektion

Stellkörperkäfig 26 Projektion

Lappen 27 Stellscheibea Lappen 28 Wälzkontaktzone

Rampe 29 Fläche

Rampe

0 Zahnsegment

1 Achse

2 Kreisringfläche

3 Wälzkontaktzone

3a axiale Projektion der Wälzkontaktzone

3' beliebige Kontaktlinie

4 Wälzkontaktzone

4a axiale Projektion der Wälzkontaktzone

5 Stellscheibe

6 Wälzkontaktzone

axiale Projektion der Wälzkon¬6a

taktzone

6' beliebige Kontaktlinie

7 Vertiefung

8 Rechteck

9 Rastvertiefung

0 Radialebene