Bezeichnung der Erfindung

Selbsteinstellender Kupplungsausrücker für eine axial durch Zugkräfte belastba- re Ausrückeinrichtung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen sich selbst einstellenden Kupplungsausrücker für eine axial durch Zugkräfte belastbare Ausrückeinrichtung, beispielsweise für eine zugbelastbare Tellerfeder, der ein Ausrücklager mit einem um die Rotati- onsachse des Ausrücklagers drehbeweglichen Lagerring aufweist und der mit einer axial durch Ausrückkräfte wenigstens auf Zug belastbaren Verbindung zwischen dem Lagerring und der Ausrückeinrichtung versehen ist, wobei die Ausrückeinrichtung um eine Drehachse rotationsfähig angeordnet ist und der Lagerring über die Verbindung mit der Ausrückeinrichtung drehbeweglich sowie durch Ausrückkräfte belastbar verbunden ist.

Hintergrund der Erfindung

Selbsteinstellende Kupplungsausrücker sind beispielsweise Anordnungen zum Ein- und Ausrücken von Fahrzeugkupplungen, in denen meistens die Kupplungsausrücklager ein oder mehrere Mittel zur radialen Zentrierung bzw. zum Ausgleich von radialem Mittenversatz und/oder Mittel zum Ausgleich von Axialschlag und/oder Winkelversatz aufweisen.

Durch radiale Zentrierung wird das Kupplungsausrücklager bzw. werden rotierende Elemente des Kupplungsausrücklagers zur theoretisch ideal liegenden Rotationsachse ausgerichtet/zentriert, so dass als Radialschlag bezeichnetes radiales Taumeln des Lagerrings vermieden wird. Mittenversatz liegt vor, wenn

die Drehachse der Kupplung und die gethebeseitige Rotationsachse nicht koaxial aufeinander liegen sondern mit radialem Abstand zueinander verlaufen. Durch die radial bewegliche selbsteinstellende Wirkung ist ein radiales Ausweichen eines Lagerringes und die Befreiung von Zwangskräften auf das Ausrück- lager möglich.

Selbsteinstellende Kupplungsausrücker, die Zentrieren und/oder Mittenversatz aufheben bzw. kompensieren, werden als selbstzentrierende Ausrücklager bezeichnet.

Die Enden von einigen der umfangsseitig benachbarten Tellerfederzungen und deren Kontaktzonen zum Ausrücklager stehen oft in Richtung Ausrückflansch des Ausrücklagers axial weiter hervor oder zurück als die Kontaktzonen der benachbarten. Der drehbewegliche Lagerring oder ein beliebiges an den Feder- zungen anliegenden Zwischenelement zum Lagerring kann axial nicht gleichmäßig anliegen und ist umfangsseitig ungleichmäßig belastet. In einem solchen Fall wird sich der Lagerring in einem nicht selbst einstellenden Lager zur Rotationsachse schräg stellen und axial taumeln. Dieser Vorgang wird Axialschlag genannt.

Unter Winkelversatz sind die Lageabweichungen zu verstehen, die dadurch entstehen, dass die kupplungsseitige Drehachse und die gethebeseitige Rotationsachse zueinander geneigt und somit nicht achsparallel zueinander ausgerichtet sind.

Selbsteinstellende Kupplungsausrücker, die Axialschlag und oder Winkelversatz ausgleichen, werden auch als selbstjustierend bzw. selbst einstellend oder selbst ausgleichend bezeichnet.

DE 93 21 504 U1 zeigt einen selbst einstellenden Kupplungsausrücker, der selbst ausgleicht. Dazu ist das Kupplungsausrücklager in einer radial ortsfesten Anordnung radial federelastisch vorgespannt und kann gegen die Federvorspannung radial ausweichen/ausgleichen. Eine derartige Maßnahme ist jedoch

nicht oder kaum geeignet, Axialschlag und Winkelversatz auszugleichen bzw. zu kompensieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen selbst einstellenden und dabei selbst justierenden Kupplungsausrücker für eine gezogene Kupplung zu schaffen, der auch unter schwersten Betriebsbedingungen sicher funktioniert und der sich einfach und kostengünstig herstellen lässt.

Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst und durch den Gegenstand weiterer abhängiger Ansprüche ausgestaltet.

Die Erfindung sieht einen selbst einstellenden Kupplungsausrücker mit selbst justierender Ausgleichfunktion vor. Diese selbstjustierende Ausgleichfunktion kann auch in Kupplungsausrücker integriert sein, die außerdem noch selbst zentrierende Funktionen aufweisen. Der Kupplungsausrücker ist für axial durch Zugkräfte trennbare Kupplungen, wie diese oft in Nutzkraftwagen vorkommen. Ein Kupplungsausrücklager oder ein mit dem Kupplungsausrücklager zugfest verbundenes Verbindungselement greift beispielsweise in eine Tellerfeder radial ein und hintergreift die Federenden.

Das Kupplungsausrücklager weist in der Regel einen drehbeweglichen Lager- ring, einen drehfesten Lagerring und dazwischen angeordnete Wälzkörper (Kugeln oder Rollen) auf. Beim Trennen der Kupplung wird auf den stehenden Lagerring mittels eines Betätigungselements, wie zum Beispiel mittels eines Hebels oder mittels eines druckmittelbetätigten Kolbens, Zug ausgeübt und somit Zugkräfte auf das Kupplungsausrücklager aufgebracht. Die Zugkräfte werden über die Wälzkörper auf den drehbeweglichen Lagerring weiter gegeben. Der drehbewegliche Lagerring seinerseits ist mittels einer Verbindung drehfest und zugfest mit dem Kupplungsausrücker gekoppelt und dreht im eingekuppelten Zustand mit der Kupplungsfeder.

Wenn der drehfeste Lagerring der Innenring des Ausrücklagers ist, so ist der drehbewegliche Lagerring dessen Außenring. Bevorzugt ist jedoch der Außenring drehfest und der Innenring drehbeweglich.

Die Verbindung, die im gattungsbildenden Stand der Technik eine starre Verbindung mit Sicherungselement ist, weist erfindungsgemäß ein zumindest begrenzt schwenkbewegliches Gelenk auf, so dass Axialschlag und Winkelversatz an der Verbindung zwischen Drehachse der Kupplung und getriebeseitiger Ro- tationsachse ausgeglichen werden können - wodurch unnötige Zwangskräfte vermieden werden.

Das Gelenk ist durch einen Stützring und durch einen Einstellring gebildet, die nach dem Prinzip Gelenkkopf in einer Gelenkpfanne in einer Wirkverbindung sind. Dazu ist einem der Ringe, vorzugsweise am Stützring, wenigstens abschnittsweise eine sphärisch konvex ballige, vorzugsweise kugelballige, Form zumindest drehfest zugeordnet, die zumindest abschnittsweise die Außenkontur eines Kalottenabschnitts oder einer Kalotte wiedergibt.

Der andere der Ringe, vorzugsweise der Einstellring, ist wenigstens eine konkav ballige, vorzugsweise kugelballige, Innenkontur zumindest drehfest zugeordnet, die zumindest Abschnitte der Innenkontur einer Gelenkpfanne oder einer Kugelpfanne wiedergibt. Die Ringe korrespondieren zumindest an den Konturen und insbesondere mit dem Gelenkkopf in der Gelenkpfanne, formschlüs- sig miteinander. Dadurch sind die Ringe in dem Gelenk relativ zueinander zur Rotationsachse bzw. Drehachse gegeneinander schwenkbar. Jeweils mindestens eine der Flächen sind entweder an einem der Ringe direkt einmatehalig mit dem Ring ausgebildet, oder auf diesem befestigt bzw. formschlüssig zwischen dem Stützring und dem Einstellring eingeklemmt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht durch eine kugelballige Paarung von Gelenkkopf und Pfanne vor, bei der die Außenfläche des Gelenkkopfes zumindest in beliebigen Schnitten entlang der Rotationsachse des Ausrücklagers

bzw. der Drehachse der Kupplungsfeder durch eine Krümmung mit einem Außenradius beschrieben ist. Der Außenradius ist in allen der beliebigen Schnitten gleich groß. Die Innenfläche dagegen weist in beliebigen Längsschnitten entlang der der Rotationsachse des Ausrücklagers bzw. der Drehachse der Kupp- lungsfeder Krümmungen auf, die durch einen Innenradius beschrieben ist. Die Drehachse der Kupplung und die Rotationsachse des Ausrücklagers und damit die gethebeseitige Rotationsachse sind gleich, wenn diese ideal zentriert ohne Mitten- und/oder Winkelversatz aufeinander liegen.

Der Innenradius ist in allen der beliebigen Schnitte gleich und größer als der Außenradius. Dadurch, dass unter Berücksichtigung aller möglichen Toleranzen der mit Toleranz kleinste Innenradius (mögliches Kleinstmaß) immer noch größer ist als der mit Toleranz größte Außenradius (mögliches Größtmaß), ist abgesichert, dass die konvex gestaltete Außenfläche immer in das konkav gestal- tete Element eintaucht und in diesem und nicht nur an der Außenkante der Innenfläche mit dem größten Umfang, sondern möglichst an einer idealen Mittenlinie orientiert anliegt. Das Innenradius ist vorzugsweise 10 +/- 3% größer als der Außenradius.

Der Einstichpunkt des Innenradius, mit dem die konkaven Krümmungen in den Längsschnitten beschrieben sind, geht von der Rotationsachse ab. So ist die konkave Innenfläche durch eine beliebige Anzahl von umfangsseitig zueinander benachbarten Krümmungen beschrieben, deren Innenradien zueinander gleich sind und die von einem gemeinsamen Schnittpunkt auf Rotationsachse ausge- hen.

Damit das zuvor beschriebene mit dem kleineren Außenradius konvex gestaltete Element nicht an der Innenkante mit dem kleinsten Umfang der Innenfläche anliegt, geht der Einstichpunkt des Außenradius, mit dem die konvexe Krüm- mung in beliebigem Längsschnitt beschrieben ist, nicht von der Rotationsachse der konvexen Außenfläche ab, sondern von einem Kreis. Der Mittelpunkt des Kreises ist senkrecht von der Rotationsachse durchstochen. Der Einstichpunkt des Außenradius der konvexen Krümmung des jeweiligen betrachteten Längs-

Schnitts liegt auf der Umfangslinie des Kreises, so dass die konvexe Außenfläche durch eine beliebige Anzahl von Krümmungen gleich großer Außenradien beschrieben ist, die von diesem Kreis abgehen und die keinen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen. Der Wert des Radius, mit dem der Kreis um die Rotati- onsachse gelegt ist, ist 7 +/- 3% vom Wert des Außenradius, mit dem die konvexen Krümmungen beschrieben sind. Der Mittelpunkt des Kreises, auf dessen Umfangslinie die Einstichpunkte liegen, ist in dem Längsschnitt axial von dem Einstichpunkt entfernt, von dem die Innenradien abgehen.

Der Stützring ist axial mit dem drehbeweglichen Lagerring verbunden, und ist entweder einteilig mit dem Lagerring oder an einem Verbindungsstück ausgebildet oder ist ein separates Teil. Das separate Teil ist drehfest und zumindest auch auf Zug belastbar mit dem um die Rotationsachse rotierbaren Lagerring verbunden. Der Stützring wird auch als Trägerring bezeichnet und ist alternativ zum Beispiel aus Sintereisen und/oder mit einer Gleitschicht versehen. Alternativ ist das Bauteil aus Stahl durch Fließpressen hergestellt oder aus Material mit guten Gleiteigenschaften, wie aus Sinterbronze bzw. aus Kunststoff oder das Bauteil ist mit Gleitmaterial beschichtet. Denkbar ist auch mindestens eine Platte mit guten Gleiteigenschaften, zum Beispiel eine Platte aus gleitfähigem Werkstoff oder eine Platte mit einer Schicht aus gleitfähigem Material, zwischen dem Einstellring oder dem Stützring. Es ist auch denkbar, dass zwischen dem Stützring und dem Einstellring ein Gleitlager ausgebildet ist, oder dass der Einstellring und/oder der Stützring mit den gleitfähigen Elementen versehen sind. In diesem Fall weist die Platte oder das Gleitlager die Außenfläche und/oder die Innenfläche auf. Denkbar ist auch, dass die Elemente des Gelenks zwar um die Längsachse gelenkig gegen einander bewegbar, umfangsgehchtet jedoch formschlüssig gegen Verdrehen gegeneinander gesichert sind.

Der Einstellring ist mit der Ausrückeinrichtung drehfest verbunden und liegt vor- zugsweise in Zugrichtung an der Ausrückeinrichtung, d.h. z.B. an den Federenden an. Die der Zugrichtung entgegen gerichtete Seite ist die Gelenkseite und somit mit dem Stützring im gelenkigen Kontakt. Dadurch weist der Einstellring zumindest einen Bereich auf, der zwischen den Federenden und dem Ausrück-

ring beidseitig auf Druck belastet ist. Der Kontaktbereich zwischen der Feder und dem Einstellring ist wahlweise eben oder ballig und weist alternativ vorzugsweise verschleißfeste Elemente oder Beschichtungen aus Kunststoff oder Hartstoffschichten auf und ist außerdem mit Formschlusselementen versehen, die in die Umfangslücken zwischen die Federenden formschlüssig eingreifen und so Schlupf zwischen Feder und Ausrücklager verhindern.

Die Vorteile der Erfindung sind:

- Ausgleich des Axialschlags und eventueller Winkelversatz und Axialschlag. Dadurch wird beispielsweise das Aufschwingen des Antriebsstranges (Ruckein) verhindert.

- Verschleiß im Kontaktbereich zwischen Kupplungsfeder und Ausrückla- ger und Geräusche werden reduziert.

- Die Anordnung ist an beliebigen schon bestehenden Kupplungsausrücklagern gezogenen Typs einsetzbar, wenn das Verbindungselement an- gepasst wird.

- Durch die Wahl geeigneter Werkstoffe ist die Gelenkanordnung auch unter extremen Betriebsbedingungen über die vorbestimmte Lebensdauer des Kupplungsausrückers betriebsfähig.

- Geeignete kupplungsfederseitige Formschlusselemente für die umfangs- seitige formschlüssige Vereinigung von Einstellring und Tellerfeder verhindern Schlupf und somit Geräusch und Verschleiß

- Die Erfindung ist auch in Kupplungsausrückern einsetzbar, die radial selbst zentrieren. Der Selbstzentrierungseffekt ist erleichtert, da die Einrichtung durch die selbstjustierende Wirkung des erfindungsgemäßen Gelenks von Zwangskräften aus den Einflüssen von Axialschlag an der Tellerfeder und Winkelversatz befreit sind.

- Das Gelenk ist einfach und kostengünstig herzustellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Einen Kupplungsausrücker in einem beliebigen Längs- schnitt entlang der Rotationsachse des Kupplungsausrücklagers,

Figur 2 eine schematische Darstellung der Einstichverhältnisse für die Radien des Gelenkkopfes und der Gelenkpfanne des Kupplungsausrückers nach Figur 1 ,

Figur 3 und Figur 4 Modifikationen des gleitfördernden gelenkigen Kontakts zwischen Stützring und Einstellring des Kupplungsausrückers nach Figur 1 und

Figur 5 und Figur 6 Modifikationen des gelenkigen Kontakts zwischen Stützring und Einstellring sowie Modifikationen des Kontakts zwischen dem Einstellring und der Tellerfeder.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 zeigt einen selbst einstellenden Kupplungsausrücker 1 für eine axial durch Zugkräfte belastbare Ausrückeinrichtung, beispielsweise für eine zugbelastbare Tellerfeder, von der ein Ende 2 dargestellt ist. Der Kupplungsausrücker 1 weist ein Ausrücklager 3 mit einem um die Rotationsachse 4 des Ausrücklagers 3 drehbeweglichen Lagerring 5 in Form eines Lagerinnenrings, mit einem drehfesten Lagerring 6 in Form eines Lageraußenrings und Wälzkörpern 7 zwischen den Lagerringen 5 und 6 auf.

Der Kupplungsausrücker 1 ist mit einer Verbindung 8 versehen, die in der Darstellung mit axial nach rechts gerichteten Ausrückkräften wenigstens auf Zug belastbar zwischen dem drehbeweglichen Lagerring 5 und der Ausrückeinrich- tung angeordnet ist. Die Verbindung 8 ist aus einer Verlängerung 9 des Lagerrings 5, einem Sicherungselement 10 und aus einem Gelenk 1 1 gebildet. Das Sicherungselement 10 ist beispielsweise ein Sicherungsring oder ist eine Formfeder.

Die Ausrückeinrichtung ist um eine Drehachse 12 rotationsfähig angeordnet, die in diesem Fall ideal zentriert auf der Rotationsachse 4 liegt. Der um die Rotationsachse 4 drehbewegliche Lagerring 5 ist mittels der Verbindung 8 mit der Ausrückeinrichtung drehbeweglich und durch Ausrückkräfte belastbar verbunden. Dabei sind der Stützring 13 und der Einstellring 14 des Gelenks 1 1 vor- wiegend auf Druck belastet, da der Stützring 13 mittels des Sicherungselementes 10 hintergriffen ist, der Stützring 13 sich in Zugrichtung axial an dem Einstellring 14 abstützt und der Einstellring 14 in Zugrichtung axial gegen den Widerstand der Enden 2 der Tellerfeder an den Enden 2 abgestützt ist. Der Stützring 13 ist mittels Federn 22 axial entgegengesetzt zur Ausrückrichtung gegen den Sicherungselement 10 vorgespannt. Der Sicherungselement 10 ist an einem radialen Rand oder an mehreren umfangsseitig zueinander benachbarten radialen Vorsprüngen 23 axial an der drehbeweglichen und auf Zug belasteten Verlängerung 9 abgestützt.

Die Verbindung 8 ist aufgrund des Gelenks 11 schwenkgelenkig selbstjustierend zwischen der Drehachse 12 und der Rotationsachse 4. Die Außenfläche 17 des Stützrings 13 ist zumindest abschnittsweise sphärisch nach außen gewölbt. Die Innenfläche 18 des Einstellrings 14 ist zumindest abschnittsweise sphärisch nach innen gewölbt. Die Krümmung der Außenfläche 17 ist zumin- dest in beliebigen Schnitten entlang der Rotationsachse 4 durch Außenradien RA beschrieben. Der Wert der Außenradien RA untereinander ist in allen der beliebigen Längsschnitte, von denen einer in Figur 1 gezeigt ist, gleich.

Die Einstichpunkte 19 der umfangsseitig beliebig vielen zueinander benachbarten Außenradien RA gehen, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, von einer gemeinsamen Umfangslinie 16 eines gedachten Kreises, in der Ansicht schräg in die Bildebene nach Figur 2 hinein, ab. Der Kreis läuft um die Rotationsachse 4 um und ist in seinem Mittelpunkt ins Bild senkrecht von der Rotationsachse 4 durchstoßen. Die Krümmung der Innenfläche 18 ist in beliebigen Längsschnitten, von denen einer in Figur 1 gezeigt ist, entlang der Rotationsachse 4 durch einen gemeinsamen Innenradius Rl beschrieben. Der Innenradius Rl ist in allen der beliebigen Schnitte gleich und geht von einem Einstichpunkt 20 aus, der auf der Rotationsachse 4 liegt. Der Innenradius Rl ist größer als der Außenradius RA. Die Flächen 17 und 18 korrespondieren gelenkig. Durch das kalottenartig ausgebildete Gelenk 1 1 sind die Ringe 13 und 14 in beliebigen Längsschnitten in Winkelstellungen α gegeneinander schwenkbar.

Der Stützring 13 umgreift die Verlängerung 9 radial, ist mit dem Sicherungselement 10 axial auf Zug gesichert sowie drehfest mit dem drehbeweglichen Lagerring 5 verbunden und somit um die Rotationsachse 4 rotierbar. Der Einstellring 14 ist mittels Innenfläche 18 axial an der Außenfläche 17 abgestützt, radial an der Mittenlinie 15 (Figur 2) ideal mit der Pfanne auf dem Gelenkkopf orientiert sowie radial auf der Außenfläche 17 zentriert. Der Einstellring 14 ist außerdem mit den Enden 2 kraft-reibschlüssig oder formschlüssig umfangsseitig im Eingriff und somit mit der Kupplungsausrückfeder rotierbar. Die Ringe 13 und 14 sind entweder kraft-reibschlüssig und/oder eine formschlüssig miteinander verbunden, so dass der Innenring des Ausrücklagers 3 über das Gelenk 11 drehfest mit der Kupplungsausrückfeder verbunden ist.

Der in Figur 1 dargestellte Stützring 13 ist aus einem Werkstoff wie Sinterbronze. Der Stützring 13 in Figur 3 ist beispielsweise aus Stahl und mit einer Gleitplatte 21 versehen bzw. mit einer Gleitbeschichtung umspritzt, die beispielswei- se aus Kunststoff ist. Die Gleitplatte 21 kann an dem Stützring 13 wahlweise durch form-, kraft- und/oder Stoffschluss befestigt sein. In diesem Fall weist nicht der Stützring direkt, sondern die Gleitplatte 21 bzw. die Gleitschicht die Außenfläche 17 mit dem Außenradius RA auf.

Entweder die Außenfläche 17 und/oder die Innenfläche 18 bzw. die Oberfläche der Gleitplatte 21 sind wahlweise mit beliebig orientierten Nuten oder taschenartigen Vertiefungen versehen. In der in Figur 4 dargestellten Anordnungen ist die Gleitplatte 21 zusätzlich durch Formschlusselemente 24 und 25 auch drehfest gehalten. Die Formschlusselemente sind als Vertiefungen 24 im Stützring 13 und als Noppen 25 an der Gleitplatte 21 ausgebildet. In den Ausgestaltungen nach Figur 5 und Figur 6 ist die Gleitplatte 21 an dem Einstellring 14 befestigt. Außerdem weist der Einstellring 14 im Kontakt mit den Enden 2 der Teller- feder Anlagesegmente 26 bzw. 27 auf. Das im Kontakt nach außen ballige Anlagesegment 26 ist bevorzugt für die Anlage von Enden 2, die im Kontakt flach - eben ausgebildet sind und das im Kontakt flach - ebene Anlagesegment 27 ist bevorzugt für die Anlage von Enden 2, die im Kontakt nach außen ballig - gekrümmt ausgeführt sind. Wenn die Federenden nicht gekrümmt sondern gerade ausgebildet sind, ist es auch vorteilhaft, wenn das Anlagesegment in den einzelnen Kontaktzonen aus beliebig vielen zueinander benachbarten tangential ausgerichteten Kontaktlinien gestaltet und im Längsschnitt entlang der Mittelachse des Kupplungsausrücklagers ballig nach außen konvex ist, so dass in jedem Fall zwischen dem mit einer linienförmigen Kontaktzone anliegenden geraden Federende und dem Anlagesegment Linienkontakt besteht.

Das Anlagesegment 26 bzw. 27 weist axiale Rippen 29 auf, die zwecks um- fangsseitiger Mitnahme in axiale Vertiefungen 28 an dem Einstellring 14 eingreifen. Außerdem greift jedes der Enden 2 der nicht weiter dargestellten Tellerfe- der zwecks formschlüssiger umfangsseitiger Mitnahme axial in eine Radialnut 30 ein.

Bezugszeichen

Kupplungsausrücker

Ende der Tellerfeder

Ausrücklager

Rotationsachse drehbeweglicher Lagerring drehfester Lagerring

Wälzkörper

Verbindung

Verlängerung

Sicherungelement

Gelenk

Drehachse

Stützring

Einstellring

Mittenlinie

Umfangslinie

Außenfläche

Innenfläche

Einstichpunkt

Einstichpunkt

Gleitplatte

Feder radialer Vorsprung

Vertiefung

Noppen

Anlagesegment

Anlagesegment

Vertiefung

Rippe

Radialnut