Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aktuierungslelement für eine Kupplung zum An- und Abkoppeln eines Motors von einem Kraftfahrzeug-Arbeitsstrang, mit einem Ringkolben und einer Vielzahl an Fingerelementen, welche zum Kontaktieren oder Bewegen einer Schiebemuffe vorbereitet sind und eine Kupplung zum An- und Abkuppeln eines Motors von einem Kraftfahrzeug-Arbeitsstrang mit einem solchen Aktuierungselement.

Aus dem Stand der Technik sind Abkoppelvorrichtungen mit Aktuierungselemente für eine Trennung eines Motors von einem (Kraftfahrzeug- )Antriebsstrang gängig. Das An- bzw. Abkoppeln erfolgt dabei bspw. über eine bewegliche Schiebemuffe, welche über das Aktuierungselement axial verschoben und dabei in einen kräfteübertragenden Kontakt mit einer (Zwischen-)Welle gebracht wird bzw. von diesem kräfteübertragenden Kontakt gelöst wird. Herkömmlich, ist das Aktuierungselement aus einer Betätigungsglocke und einem axial verschiebbaren (Ring-)Kolben zusammengesetzt bzw. vollständig einteilig ausgebildet. Diesbezüglich, werden diese Aktuierungselemente bzw. deren separate Komponenten bspw. aus einem nachgiebigen Material ausgebildet, damit eine geringere Bauteilbelastung und verbesserte Akustikeigenschaften während des Betriebs gewährleistet sind. Des Weiteren, werden auch Biegebalken als separate Federelemente in diesen Aktuierungselementen eingesetzt, um eine (ab)federnde Wirkung in axialer Richtung zu erzielen. Insbesondere, weisen diese Lösungen jedoch noch Schwächen bezüglich der Einstellbarkeit bzw. der Feinjustierung dieser gewünschten abfedernden / dämpfenden Eigenschaften für die Aktuierungselemente auf, da das Aktuierungselement zur Reduzierung von ungewünschten Schwingungen ausreichend dämpfend ausgebildet sein soll, ohne dabei die für den Betrieb der Kupplung erforderlichen mechanischen Materialsteifigkeiten zu vernachlässigen bzw. auf diese zu verzichten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder zumindest zu mildem und insbesondere ein Aktuierungselement für eine Kupplung weiterzuentwickeln, bei dem die abfedernden Eigenschaften einerseits verbessert und andererseits leicht einstellbar sein sollen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen das Aktuierungselement dadurch gelöst, dass das Aktuierungselement zumindest ein zwischen den Fingerelementen und dem Ringkolben angeordnetes ringförmiges Federelement aufweist, welches dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die Fingerelemente mit dem Ringkolben zu koppeln.

Die Erfindung betrifft demzufolge ein Aktuierungselement / Kopplungselement für eine Kupplung / Disconnect-Unit (DCU), vorzugsweise für E-Achsen, zum An- und Abkoppeln eines Motors von einem Kraftfahrzeug-Arbeitsstrang, mit einem Ringkolben und einer Vielzahl an Fingerelementen / (Ein-)Rastelementen, die zum Kontaktieren bzw. Bewegen einer Schiebemuffe vorbereitet sind. Dabei weist das Aktuierungselement zumindest ein zwischen den Fingerelementen und dem Ringkolben angeordnetes ringförmiges Federelement / Federscheibe auf, welches dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die Fingerelemente mit dem Ringkolben zu koppeln / verbinden. Dadurch werden effizientere Dämpfungseigenschaften für die Reduzierung von ungewollten Schwingungen / Vibrationen innerhalb der Kupplung gewährleistet.

Anders ausgedrückt, weist das erfindungsgemäße Aktuierungselement für eine Kupplung einen Ringkolben zum beidseitigen / wechselseitigen Druckbeaufschlagen innerhalb der Kupplung sowie mehrere Fingerelemente auf, welche derart ausgebildet sind, dass eine Schiebemuffe formschlüssig mit diesen verbindbar ist. Die Schiebemuffe ist dabei entlang der Längsachse bzw. Rotationsachse einer (Zwischen-)Welle zwischen einer ersten Position, in der sie mit einem mit der Welle fest verbundenen Kupplungskörper in Kontakt steht und einer zweiten, von dem Kupplungskörper abgekoppelten Position verschiebbar, wodurch der Motor von einem Kraftfahrzeug-Arbeitsstrang an- bzw. abkoppelbar ist. Im Wesentlichen, sind der Ringkolben sowie die Mehrzahl an Fingerelementen als separate Bauteile ausgebildet, welche über zumindest ein ringförmiges Federelement, insbesondere in Form einer flachen Platine / eines Blechbauteils, weiter bevorzugt, aus einem dünnen Blechmaterial ausgebildet, miteinander gekoppelt sind.

Mittels des zusätzlichen dünnen Federelements, ist eine gewünschte definierte Nachgiebigkeit des Aktuierungselements erzielbar. Dadurch sind wiederum erhöhte / bessere Dämpfungseigenschaften innerhalb des Aktuierungselements bzw. der Kupplung gewährleistet. Ferner, ist ein Federelement, welches insbesondere als flache Platine ausgebildet ist, einfach sowie kostengünstig herstellbar / stanzbar und erfordert außerdem einen geringen (axialen) Bauraum. Des Weiteren, ist dadurch eine hohe Gestaltungsfreiheit gegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert.

In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung weist das zumindest eine Federelement eine Vielzahl an, vorzugsweise schlitzförmigen, Aussparungen / Ausnehmungen auf, welche entlang zumindest einer Kreislinie angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese Aussparungen abschnittsweise ausgebildet und verlaufen entlang mehreren unterschiedlich großen Kreislinien des zumindest einen Federelements. Dadurch wird die Steifigkeit des zumindest einen Federelements reduziert, was zu verbesserten Dämpfungseigenschaften und zur Reduktion von ungewünschten Schwingungen in der Kupplung führt. In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung ist die Vielzahl an Fingerelementen im montierten Zustand des Aktuierungselements senkrecht zu dem zumindest einen Federelement angeordnet.

In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung weist die Vielzahl an Fingerelementen jeweils eine Nut auf, in die ein umfangsseitiger Vorsprung der Schiebemuffe formschlüssig eingreift. In anderen Worten, ist an der Schiebemuffe ein umlaufender Vorsprung ausgebildet, der von jeweils einer Nut der Vielzahl an Fingerelementen umgriffen wird bzw. in diese einhakt / einrastet. Vorzugsweise erfolgt diese Verbindung als Schnappverschluss.

In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung ist der Ringkolben und / oder die Vielzahl an Fingerelementen aus Kunststoff gefertigt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Ringkolben und die Vielzahl an Fingerelementen stoffschlüssig mit dem zumindest einen Federelement verbunden. Vorzugsweise, sind der Ringkolben sowie die Mehrzahl an Fingerelementen (jeweils aus Kunststoff) an das zumindest eine Federelement angespritzt und dadurch stoffschlüssig mit diesem verbunden / befestigt. Dieses Fertigungsverfahren ist einfach, kostengünstig und bietet außerdem hohe Gestaltungsfreiheiten während der Fertigung.

In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung ist die Vielzahl der Fingerelemente mit einem gleichmäßigen Abstand zueinander, entlang dem Umfang des zumindest einen Federelements angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass der Kontakt / Verbindung zwischen den Fingerelementen und der Schiebemuffe gleichmäßig um den Umfang einer (Zwischen-)Welle bzw. des zumindest einen Federelements verteilt ist. Somit ist eine ausreichende Kräfteübertragung zwischen den Komponenten und damit eine erleichterte Axialverschiebung gewährleistet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Federelementpaket aus mehreren gestapelten, insbesondere als flache Platinen ausgeformte, Federelementen zwischen den Fingerelementen und dem Ringkolben angeordnet, wodurch die Fingerelemente und der Ringkolben miteinander gekoppelt bzw. koppelbar sind.

Anders ausgedrückt, weist das Aktuierungselement in dieser Ausgestaltung mehrere Federelemente auf, welche aufeinandergestapelt und vorzugsweise rotationsfest miteinander befestigt sind, wodurch ein Federelementpaket ausgebildet ist. Die Vielzahl an Fingerelementen sind hierbei fest mit einer (Flächen-)Seite des Federelements verbunden, während der Ringkolben mit der zweiten (Flächen-)Seite des Federelementpakets verbunden ist. Zum einen werden dadurch die Dämpfungseigenschaften am Aktuierungselement weiter erhöht, wodurch ungewollte Schwingungen reduziert werden. Des Weiteren, ist die gewünschte Steifigkeit des Aktuierungselements einfach über die Anzahl der zu stapelnden Federelemente anpassbar bzw. einstellbar. Zudem ist durch diese gestapelte Ausführung eine erhöhte Gestaltungsfreiheit bzw. eine verbesserte Herstellbarkeit der Federscheiben gewährleistet, da durch das Aufeinanderstapeln der Federelemente beim Herstellung- bzw. Stanzvorgang auftretende Gestaltungseinschränkungen umgangen werden. Im Wesentlichen, fällt die konstruktive Einschränkung / Anforderung bei der Verwendung eines einzigen Federelements, dass die Breite der evtl, an den Federelementen ausgebildeten Aussparungen größer als die (Blech-)Dicke der Federelemente sein muss, durch dieses Stapeln mehrerer dünner (Blech- )Federelemente weg.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kupplung zum An- und Abkuppeln eines Motors von einem Kraftfahrzeug-Arbeitsstrang mit dem erfindungsgemäßen Aktuierungselement, wie bspw. in Patentanspruch 9 beansprucht. Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Merkmale werden mit denselben Bezugszeichen referenziert. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen untereinander ausgetauscht werden sowie in einer bestimmten Kombination auftreten können.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung sowie eine der vorteilhaften Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht auf ein Aktuierungselement einer Kupplung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, und

Fig. 2 eine längsgeschnittene perspektivische Seitenansicht durch die Schnittebene A-A des in Fig. 1 dargestellten Aktuierungselements.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine Vorderansicht auf ein Aktuierungselement 1 einer Kupplung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform. In dieser Ansicht verläuft eine imaginäre Achse der nicht dargestellten (Zwischen-)Welle, an welcher das Aktuierungselement 1 angeordnet ist, aus der Bildebene heraus. Das Aktuierungselement 1 weist einen hohlzylinderförmigen Ringkolben 2 auf, welcher mit einem ringförmigen Federelement / Federring 5 verbunden ist. Hierbei sind mehrere Federelemente 5 aufeinander stapelbar bzw. in dieser Ansicht hintereinander anordenbar. Das Federelement 5 sowie der Ringkolben 2 sind auf derselben Achse angeordnet und das Federelement 5 weist einen größeren Außenumfang auf als der Ringkolben 2. Gleichzeitig sind die Innenumfänge beider Komponenten gleich groß. Entlang dem Außenumfang des Federelements 5 sind drei Fingerelemente 3, gleichmäßig voneinander beabstandet, angeordnet, die in dieser Ansicht von dem Federelement 5 verdeckt sind aber dennoch angedeutet sind. Die drei Fingerelemente 3 weisen in dieser Perspektive denselben rechteckigen Querschnitt auf. Des Weiteren, sind an dem Federelement 5 gekrümmte, schlitzförmige Aussparungen 6 angeordnet, welche vorzugsweise in bzw. durch das Federelement (aus)gestanzt sind. Drei der Aussparungen 6 sind entlang einer ersten größeren Kreislinie auf dem Federelement 5 aneinandergereiht und drei weitere gleichförmige Aussparungen 6 sind entlang einer zweiten kleineren Kreislinie auf dem Federelement aneinandergereiht. Die auf der zweiten kleineren Kreislinie liegenden Aussparungen 6 sind dabei versetzt gegenüber den außenliegenden Aussparungen 6 angeordnet.

Figur 2 zeigt eine längsgeschnittene perspektivische Seitenansicht durch eine Schnittebene A-A, welche durch die Hälfte oberhalb einer Mittelachse des in Figur 1 dargestellten Aktuierungselements 1 verläuft. Außerdem ist eine Rotationsache des Aktuierungselements 1 als Strich-Punkt-Linie dargestellt. Zu erkennen sind vier Federelemente 5, welche aufeinandergestapelt angeordnet sind und dabei ein Federelementpaket bilden. Die ringförmigen Federelemente 5 sind derart angeordnet, dass eine Durchmesserlinie der Federelemente 5 senkrecht zur Rotationsachse des Aktuierungselements 1 bzw. der nicht dargestellten (Zwischenteile verläuft. Die Aussparungen 6 der vier Federelemente 5 sind ebenfalls übereinander angeordnet. An einer Außenseite des Federelementpakets (hier links) ist der Ringkolben 2 angeordnet, wohingegen auf der zweiten Außenseite des Federelementpakets (hier rechts) ein Fingerelement 3 senkrecht zu dem außenliegenden Federelement 5 angeordnet ist. Am rechten Endabschnitt des Finderelements ist eine Nut 7 ausgebildet, in die ein um laufender Vorsprung 8 einer Schiebemuffe 4 formschlüssig eingreift bzw. einrastet. Bezuqszeichenliste Aktuierungselement Ringkolben Fingerelement Schiebemuffe Federelement Aussparung Nut Vorsprung