Axialverstellvorrichtung Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Axialverstellvorrichtung zum Betätigen einer Lamellen- kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Dabei umfaßt die Lamellenkupp- lung einen Satz Kupplungslamellen, die abwechselnd mit dem einen und dem ande- ren zweier gegeneinander drehbarer Teile drehfest und axial verschiebbar verbun- den sind und die sich an einer axial festgelegten Anlaufscheibe anlegen und von ei- ner axial verschiebbaren Druckscheibe beaufschlagbar sind. Hierfür weist die Axial- verstellvorrichtung eine drehfest im Gehäuse gehaltene Stützscheibe mit ersten Ku- gelrillen und eine hierzu drehbare Stellscheibe mit zweiten Kugelrillen auf. Die ersten und zweiten Kugelrillen verlaufen in Umfangsrichtung mit gegenläufigen Steigungen, wobei jeweils zwei einander gegenüberliegende Kugelrillen ein Paar bilden und eine Kugel aufnehmen. Durch die gegenläufigen Steigungen über den Umfang bewirkt ein Verdrehen der Stellscheibe gegenüber der Stützscheibe eine Axialverschiebung und somit eine Betätigung der Lamellenkupplung.

Aus der DE 100 33 482 A1 ist bereits eine solche Axialverstellvorrichtung bekannt.

Diese umfaßt eine mittels eines Elektromotors drehend antreibbare Stellscheibe und eine drehfest mit dem Gehäuse verbundene Stützscheibe. Dabei ist die Stellscheibe mittels eines Wälzlagers auf einer Nabe der Lamellenkupplung drehbar gelagert und die Stützscheibe ist mittels eines Radiallagers auf einem hülsenförmigen Ansatz der Stellscheibe drehbar gelagert. Zwischen der Stützscheibe und einem Druckring der Lamellenkupplung ist ein Axiallager vorgesehen, über den eine Axialverschiebung zwischen Stützscheibe und Stellscheibe zur Betätigung der Lamellenkupplung wei- tergegeben wird.

Die DE 101 29 795 A1 zeigt eine ähnliche Axialverstelivorrichtung, welche zwei rela- tiv zueinander drehbare koaxial zueinander gelagerte Scheiben aufweist, zwischen denen in über den Umfang tiefenveränderliche Paaren von Kugelrillen Kugeln geführt sind. Von den Scheiben ist eine axial abgestützt und die zweite gegen elastische Rückstellkräfte von Federmitteln axial verschiebbar. Eine der Scheiben ist von einem Antriebsmotor über ein Rädergetriebe antreibbar, wobei Federmittel vorgesehen sind, die beim Rücklauf der Scheiben nach Erreichen der durch die größte Rillentiefe dargestellte Endlage der Kugeln in den Kugelrillen ein Überschwingen der antreibba- ren Scheibe gegen elastische Rückstellkräfte der Federmittel zuläßt. Die drehend antreibbbare Scheibe ist mittels eines Nadellagers auf der Nabe gelagert und die stehende Scheibe ist gleitend auf einem Ansatz an der drehenden Scheibe gelagert.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axialverstellvor- richtung zum Betätigen einer Lamellenkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahr- zeugs vorzuschlagen, die einfach aufgebaut ist und bei gleicher Funktionalität eine verminderte Teilezahl aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Axialverstellvorrichtung zum Betätigen einer Lamel- lenkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, umfassend ein Gehäuse und eine auf einer Längsachse zentriert angeordnete Kugelrampenanordnung mit einer axial und radial im Gehäuse festgelegten Stützscheibe und einer hierzu axial beweglichen Stellscheibe, wobei die Stützscheibe im Gehäuse drehgesichert ist und erste Kugelrillen mit in Umfangsrichtung veränderlicher Tiefe in einer ersten Seiten- fläche aufweist, wobei die Stellscheibe, die axial zwischen der Stützscheibe und der Lamellenkupplung angeordnet ist, drehend antreibbar ist und zweite Kugelrillen mit in Umfangsrichtung veränderlicher Tiefe in einer der ersten Seitenfläche gegenüberlie- genden zweiten Seitenfläche aufweist, wobei jeweils eine erste und eine zweite Ku- gelrille ein Paar bilden und die Kugelrillen jeweils eines Paares gegenläufige Stei- gungen aufweisen und gemeinsam eine Kugel aufnehmen, wobei die Stellscheibe einerseits zumindest mittelbar gegen die Lamellenkupplung axial abgestützt ist und andererseits mittels der in den Kugelrillen gehaltenen Kugeln axial und radial gela- gert ist.

Diese erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß die Axiatverstettvorrichtung einfach aufgebaut ist, da Radiallager zum Lagern der Stellscheibe bzw. Stützscheibe entfallen. Hiermit sind auch der Fertigungs-und Montageaufwand reduziert, so daß die Herstellungskosten insgesamt verringert sind.

Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Stützscheibe mit dem Gehäuse drehfest verbunden ist. Dabei ist es im Hinblick auf eine geringe Teilean- zahl besonders günstig, wenn die Stützscheibe mit dem Gehäuse einstückig ausge- bildet ist, wobei die Kugelrillen in das Gehäuse eingeformt sind. Auf diese Weise ent- fällt eine zusätzliche Stützscheibe. Alternativ hierzu ist vorgesehen, daß die Stütz- scheibe separat hergestellt ist und mit einer Innenumfangsfläche auf einen hülsen- förmigen Ansatz des Gehäuses aufgeschoben ist. Nach einer Variante hierzu kann die Stützscheibe auch mit einer Außenumfangsfläche in eine Eindrehung des Ge- häuses eingeschoben sein. Zur Befestigung der Stützscheibe mit dem Gehäuse kommen verschiedene Ausgestaltungen infrage. Vorzugsweise ist die Stützscheibe mit dem Gehäuse kraftschlüssig, insbesondere mittels Preßsitz, verbunden. Stütz- scheibe und Gehäuse können aber auch formschlüssig, beispielsweise durch Keil- wellenprofil, Kerbzahnprofil oder Polygonprofil, oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen, verbunden werden.

Nach einer alternativen zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Stütz- scheibe begrenzt drehbeweglich ist. In Konkretisierung kann die Stellscheibe im Vor- lauf zum Beaufschlagen der Lamellenkupplung und im Rücklauf zum Freigeben der Lamellenkupplung betrieben werden, wobei Federmittel vorgesehen sind, die-nach Erreichen einer im Rücklauf durch Endanschläge dargestellten Endlage der Kugeln in den Kugelrillen-ein elastisches Überschwingen der Stellscheibe zusammen mit der Stützscheibe gegenüber dem Gehäuse zulassen. Durch die Federmittel wird ein Weiterdrehen der Stellscheibe in begrenztem Umfang ohne mechanische Überlasten des Antriebsstrangs der Stellscheibe ermöglicht. Dabei können die rotierenden Massen bei Erreichen der Endanschläge abgefedert und vorzugsweise zusätzlich gedämpft abgebremst werden. Vorzugsweise ist die Stützscheibe zwischen einem Drehanschlag im Gehäuse und den im Gehäuse abgestützten Federmitteln drehge- sichert gehalten, wobei die Stützscheibe beim Überschwingen gegen die Federmittel

anläuft. Dabei kann über Reibungskräfte durch gleitende Anlage zwischen der Stütz- scheibe und dem Gehäuse eine Dämpfung des genannten Schwingungsvorgangs sichergestellt werden.

Die Federmittel können insbesondere von einer tangential zur Stützscheibe ange- ordneten Schraubendruckfeder gebildet werden, welche mit einem an der Stütz- scheibe angebrachten Nocken zusammenwirkt. Eine andere Ausgestaltung geht da- hin, daß die Federmittel von einem elastischen Gummi-oder Kunststoffelement ge- bildet werden, das unmittelbar im Gehäuse eingesetzt ist und mit einem Nocken an der Stellscheibe zusammenwirkt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axialverstellvorrich- tung mit einer Kugelrampenanordnung im Längsschnitt Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axialverstellvor- richtung im Längsschnitt und Figur 3 einen Querschnitt der Axialverstellvorrichtung aus Figur 2 gemäß Schnitt- linie III-III.

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axialverstellvor- richtung in einer Einbausituation gezeigt. Die Axialverstellvorrichtung umfaßt eine von einem Antriebsmotor 3 antreibbare Kugelrampenanordnung 1 zum Betätigen einer Lamellenkupplung 2. Die Kugelrampenanordnung 1 und die Lamellenkupplung 2 sind gemeinsam in einem Gehäuse 4 angeordnet, an das der Motor 3 angeflanscht ist. Die gezeigte Baueinheit dient zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahr- zeugs zum bedarfsweisen Zuschalten einer Antriebsachse. Hierfür weist die Lamel- lenkupplung 2 eine Nabe 5 mit einem Flansch 6, der zur Drehmomenteinleitung an eine nicht dargestellte Eingangswelle angeschlossen werden kann, sowie einen Korb 7 mit einer Längsverzahnung 8 auf, in den ein nicht dargestellter Wellenzapfen zum

Antrieb eines Differentialgetriebes drehfest eingesteckt werden kann. Zur Lagerung hat der Korb 7 einen Hohlzapfen 9, der drehbar in eine entsprechende Bohrung der Nabe 5 eingreift.

Die von der Kugelrampenanordnung 1 verstellbare Lamellenkupplung 2 umfaßt In- nenlamellen 10 und Außenlamellen 11, von denen erstere mit der Nabe 5 und zwei- tere mit dem Korb 7 drehfest und axial verschiebbar verbunden sind. Die Lamellen 10,11 stützen sich axial an einem mit der Nabe 5 verbundenem Stützring 12 ab und werden von einem Druckring 13 axial beaufschlagt. Der Druckring 13 stützt sich über eine Tellerfeder 14 an der Nabe 5 axial ab und wird über ein von der Kugelrampen- anordnung 1 beaufschlagbares Axiallager 15 verschoben. Durch dieses axiale Ver- schieben wird der Korb 7 über die Lamellen 10,11 an die Nabe 5 zur Drehmoment- übertragung angekoppelt.

Zum Verschieben des Axiallagers 15 weist die Kugelrampenanordnung 1 eine Stell- scheibe 16 und eine axial benachbart hierzu angeordnete Stützscheibe 17 auf, wel- che beide auf einer Längsachse A zentriert angeordnet sind. Die Stützscheibe 17 ist fest mit dem Gehäuse 4 verbunden, wobei sie mit einer Innenumfangsfläche 19 auf einem hülsenförmigen Ansatz 21 aufgepreßt und gegen eine Stützfläche 22 des Ge- häuses 4 axial abgestützt ist. In einer der Lamellenkupplung 2 zugewandten ersten Seitenfläche 23 der Stützscheibe 17 sind erste Kugelrillen 24 mit in Umfangsrichtung veränderlicher Tiefe angeordnet. Die Stellscheibe 16 hat eine der ersten Seitenfläche 23 der Stützscheibe 17 gegenüberliegende zweite Seitenfläche 25 mit zweiten Ku- gelrillen 26 mit in Umfangsrichtung veränderlicher Tiefe. Dabei bilden jeweils zwei einander gegenüberliegende Kugelrillen 24,26 ein Paar, wobei die Kugelrillen 24,26 jeweils eines Paares eine in Umfangsrichtung gegenläufige Steigung aufweisen und jeweils gemeinsam eine Kugel 27 aufnehmen. Die Stellscheibe 16, welche über den Antriebsmotor 3 drehend antreibbar ist und mit Radialspiel zur Nabe 5 angeordnet ist, ist somit kupplungsseitig gegen das Axiallager 15 abgestützt und flanschseitig allein mittels der in den Kugelrillen 24,26 gehaltenen Kugeln 27 axial und radial ge- lagert. Zum drehenden Antreiben hat die Stellscheibe 16 ein Zahnsegment 28, wel- ches über eine Untersetzungsstufe 29 mit dem Antriebsritzel 31 des Antriebsmotors 3 angetrieben wird.

Im Vorlauf, das heißt bei einer positiven Verstellung der Kugelrampenanordnung 1 durch den Antriebsmotor 3, wird eine Verdrehung der Stellscheibe 16 bewirkt, weiche durch die von tieferen Kugelrillenbereichen zu flacheren Kugelrillenbereichen laufen- den Kugeln 27 axial in Richtung Lamellenkupplung 2 gegen die Rückstellkraft der Tellerfeder 14 verschoben wird. Im Rücklauf, das heißt bei einer Rückstellung der Kugelrampenanordnung 1, wird die Stellscheibe 16 durch den Antriebsmotor 3 in der entgegengesetzten Drehrichtung zurückgedreht, bis die Kugeln 27 die Endanschläge in den Kugelrillen 24,26 erreichen.

In den Figuren 2 und 3, welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axialverstellvorrichtung ge- zeigt. Dabei sind in Figur 2 der Antriebsmotor und das Getriebe nicht dargestellt, da sie in einer anderen Schnittebene liegen. Gleiche Bauteile sind mit um eins gestri- chenen Bezugsziffern wie in Figur 1 belegt. Auf die vorhergehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.

Im Unterschied zu der Ausführungsform aus Figur 1 mit im Gehäuse fest eingesetz- ter Stützscheibe ist in den Figuren 2 und 3 erkennbar, daß die Stützscheibe 17'im Gehäuse 4'begrenzt drehbar ist und im Drehsinn durch Federmittel in Form einer Schraubendruckfeder 32 im Gehäuse 4'abgestützt ist. Die Schraubendruckfeder 32 ist so eingesetzt, daß sie im Rücklauf bei Erreichen der Endanschläge der Kugeln 27' in den Kugelrillen 24', 26'ein Verdrehen der Stützscheibe 17'zusammen mit der Stellscheibe 16'in begrenztem Umfang zuläßt. Das hierdurch bewirkte abrupte Ab- bremsen der Stellscheibe 16'wird insofern nicht unmittelbar auf die Rotormasse des Antriebsmotors 3'übertragen, als die Stützscheibe 17'unter Verkürzung der Schrau- bendruckfeder 32 ein Überschwingen zuläßt. Auf diese Weise werden die Rotor- masse des Antriebsmotors 3'und die Getriebemassen abgefedert.

Es ist in Figur 3 erkennbar, daß die Schraubendruckfeder 32 im wesentlichen tan- gential zur Stützscheibe 17'liegt, die mit den Kugelrillen 24'und den Kugeln 27'in Ansicht dargestellt ist. Die Schraubendruckfeder 32 stützt sich gegen den Uhrzeiger- sinn unmittelbar an einem Absatz 33 im Gehäuse 4'ab und im Uhrzeigersinn an ei- nem Nocken 34, der an der Stützscheibe 17'angeformt ist. Dieser Nocken 34 liegt

seinerseits an einem Anschlag 35 im Gehäuse 4'an. Das bedeutet, daß beim Ein- wirken eines Impulses auf die Stützscheibe 17'entgegen dem Uhrzeigersinn der Nocken 34 an der Stützscheibe 17'auf die Schraubendruckfeder 32 einwirkt. Die Schraubendruckfeder 32 verkürzt sich hierdurch elastisch, wobei sie sich an dem Absatz 33 im Gehäuse 4'abstützt. Danach federt die Stützscheibe 17'im Uhrzeiger- sinn zurück und legt sich wieder mit dem Nocken 34 an dem Anschlag 35 im Gehäu- se 4'an. Über Reibungskräfte zwischen der Stützscheibe 17'und dem Gehäuse 4' kann hierbei eine Dämpfung des genannten Schwingungsvorgangs sichergestellt werden.

Axiatverstettvorrichtung Bezugszeichenliste 1 Kugelrampenanordnung 2 Lamellenkupplung 3 Antriebsmotor 4 Gehäuse 5 Nabe 6 Flansch 7 Korb 8 Längsverzahnung 9 Hohlzapfen 10 Innenlamellen 11 Außenlamellen 12 Stützring 13 Druckring 14 Tellerfeder 15 Axiallager 16 Stellscheibe 17 Stützscheibe 19 Innenumfangsfläche 21 Ansatz 22 Stützfläche 23 erste Seitenfläche 24 erste Kugelrille 25 zweite Seitenfläche 26 zweite Kugelrille 27 Kugel 28 Zahnsegment 29 Untersetzungsstufe 31 Antriebsritzel 32 Schraubendruckfeder 33 Absatz 34 Nocken 35 Anschlag A Längsachse