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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Reibkupplung mit Verschleißnachstellungseinrichtung und konstanter Einrückfedereinbaulage (z. B. TAC – travel adjusted clutch; Sachs XTend sowie Valeo SAT).
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Reibkupplungen sind aus
DE 39 20 188 A1 bekannt. Hierbei dient eine Tellerfeder als Einrückfeder der Bereitstellung einer Anpresskraft am Betriebspunkt der Reibkupplung, um eine in einer axialen Richtung verlagerbare, aber drehfest in einem Gehäuse aufgenommene Anpressplatte unter Zwischenlegung von einer Kupplungsscheibe mit Reibbelägen einerseits und Anpressplatte und Gegendruckplatte andererseits zu erzeugen. Die Anpresskraft ist dabei in Verbindung mit weiteren Parametern verantwortlich für das über die Reibkupplung übertragbare Moment. Die Tellerfeder weist radial innen Tellerfederzungen auf, die von einem Betätigungssystem wie einem Ausrücksystem in einer axialen Richtung entlang eines Betätigungswegs beaufschlagt werden, so dass mittels der aufzuwendenden Betätigungskraft die Anpresskraft am Betriebspunkt vermindert und dadurch der Reibschluss sukzessive aufgehoben, die Reibkupplung also dadurch geöffnet wird. Infolge der typischen Tellerfedercharakteristik treten über den Betätigungsweg ein Kraftmaximum und anschließend ein Kraftminimum auf. Dies hat zur Folge, dass einerseits die Betätigungskraft über den Betätigungsweg ungleichmäßig ist und andererseits sich bei einem Verschleiß der Reibbeläge, und damit bei sich in Richtung der Gegendruckplatte am Betriebspunkt verlagernder Anpressplatte, der Betriebspunkt verschleißabhängig ändert. Infolge der Form der Kennlinie der Tellerfeder ändert sich damit die Anpresskraft am Betriebspunkt, so dass ein Betriebspunkt mit ausreichender Anpresskraft vorgehalten werden muss, der in den übrigen Betriebszeiten zu einer Überanpressung und hohen Betätigungskräften führen kann. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Verhaltens sind teilweise automatisierte Nachstelleinrichtungen, die den Betriebspunkt des Neuzustandes durch entsprechende Korrektureinrichtungen konstant halten.
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Eine solche Verschleißnachstellungseinrichtung ist in der
DE 10 2013 216 337 A1 offenbart. Die Kupplungsvorrichtung weist eine in axialer Richtung durch eine, in konstanter Einrückfedereinbaulage angeordnete, Einrückfeder (eine Tellerfeder) ein- und ausrückbare, im eingerückten Zustand reibschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung und eine Verschleißnachstelleinrichtung zur Detektion und Kompensation eines Verschleißzustands der Drehmomentübertragungseinrichtung auf. Die Verschleißnachstelleinrichtung beinhaltet einen drehbaren Verstellring und einen drehbar gelagerten und teilweise quer zur axialen Richtung verlagerbaren Spindeltrieb mit einem Energiespeicher zur Drehung des Verstellrings. Darüber hinaus weist die Verschleißnachstelleinrichtung eine Antriebsklinke zum Antrieb des Spindeltriebs beim Einrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung auf. Die Antriebsklinke wirkt mit einer Einrückfedernase der Einrückfeder zusammen. Bei einem Verschleiß der Reibbeläge verringert sich der Abstand zwischen Anpressplatte und Gegendruckplatte. Zur Kompensation dieses Verschleißes ist die Verschleißnachstelleinrichtung vorgesehen, so dass die Position einer Kontaktfläche an der Anpressplatte für die Einrückfeder in einer axialen Richtung unverändert bleibt.
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Für Reibkupplungen ist es weiterhin erforderlich, die Kraft-Weg-Kennlinie der Einrückfeder anzupassen oder zu verändern. Insbesondere erfolgt diese Anpassung um zu gewährleisten, dass der Kraftverlauf im Gesamtsystem, also mit Pedalsystemübersetzung, ein gewisses Kraftniveau nicht unterschreitet, um ein „Hängenbleiben” des Kupplungspedals unter allen Toleranzen und Temperaturen zu verhindern. Da je nach Auslegung der Kupplung ein sehr niedriges Niveau der Ausrückkraft im Minimum notwendig ist, ist die zusätzliche Krafterhöhung als Kompensationsmittel zur Auslegung nutzbar. Mit anderen Worten: Durch Einsatz der zusätzlichen Federn, die das Kraftniveau im Minimum künstlich hochsetzen, kann die Grundauslegung der Haupttellerfeder (der Einrückfeder) ein viel tieferes Niveau vorsehen.
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Für eine solche Anpassung der Kraft-Weg-Kennlinie sind bereits verschiedene Lösungen bekannt, z. B. aus der
DE 10 2011 016 716 A1 . Dort wird ein ringförmiges Abstützmittel (Federring) vorgeschlagen, dass die Kraft-Weg-Kennlinie der Einrückfeder beeinflusst und damit eine konstante Betätigungskraft ermöglicht.
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Aus der
DE 10 2011 011 919 A1 ist ein hakenförmiges Befestigungsmittel für die Einrückfeder bekannt, dass über Anlageabschnitte auf die Kraft-Weg-Kennlinie einwirkt.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird die Kraft-Weg-Kennlinie in allen Bereichen beeinflusst. Außerdem ist eine Änderung der Beeinflussung nur durch Austausch der eingesetzten Mittel möglich.
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Ferner ist aus der
DE 44 40411 A1 eine Reibkupplung bekannt, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und eine Reibkupplung anzugeben, bei der die Kraft-Weg-Kennlinie ausschließlich in einem bestimmten Bereich verändert wird und bei der das Maß der Veränderung ohne Austausch der eingesetzten Mittel einstellbar ist.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung, insbesondere eine Reibkupplung mit Verschleißnachstellungseinrichtung und konstanter Einrückfedereinbaulage; aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- • eine Einrückfeder zum Ein- oder Ausrücken einer im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung der Reibkupplung;
- • eine Drehmomentübertragungseinrichtung, umfassend zumindest eine Gegendruckplatte, eine Anpressplatte und eine dazwischen angeordnete Kupplungsscheibe;
- • einen Kupplungsdeckel, wobei die Einrückfeder über eine Mehrzahl von Lagerungen an dem Kupplungsdeckel kippbar gelagert ist;
wobei weiterhin eine Mehrzahl von Federelementen vorgesehen ist, die verteilt entlang einer Umfangsrichtung und in einer radialen Richtung außerhalb der Lagerungen an dem Kupplungsdeckel angeordnet sind und die, bei Ausrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung jeweils eine einer Ausrückkraft entgegen gerichtete Federkraft auf die Einrückfeder ausüben.
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Die vorgeschlagene Reibkupplung eignet sich insbesondere auch für Reibkupplungen ohne Verschleißnachstelleinrichtung, z. B. gemäß
DE 39 20 188 A1 . Durch die vorliegend vorgeschlagenen Federelemente kann bei Verschleiß der Reibbeläge an der Kupplungsscheibe und Verlagerung der Anpressplatte in der axialen Richtung die Kraft-Weg-Kennlinie der Einrückfeder beeinflusst werden.
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Die Federelemente sind insbesondere kraftschlüssig (z. B. über Niet- oder Schraubverbindungen), stoffschlüssig (löten oder schweißen oder einteilig infolge eines Biegeprozesses) oder formschlüssig (Klemmverbindung o. ä.) mit dem Kupplungsdeckel verbunden.
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Insbesondere werden die Federelemente erst nach einem vorbestimmten Ausrückweg von der Einrückfeder kontaktiert. Das bedeutet insbesondere, dass Federelemente und Einrückfeder einander nicht kontaktieren, so lange die Einrückfeder eingerückt ist.
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Bevorzugt weist die Reibkupplung eine Verschleißnachstellungseinrichtung und die Einrückfeder eine Mehrzahl von, entlang der Umfangsrichtung (in gleichen Abständen zueinander, gleichmäßig) verteilten und sich zumindest in der radialen Richtung über die Einrückfeder hinaus erstreckende Einrückfedernasen auf, die mit der Verschleißnachstellungseinrichtung zusammenwirken, wobei zumindest ein Federelement mit jeweils einer Einrückfedernase zusammenwirkt.
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Insbesondere überlappen sich also Federelemente und Einrückfedernasen in der radialen Richtung. Die bei einer Ausrückbewegung in Richtung der Federelemente bewegte Einrückfeder kontaktiert die Federelemente, so dass die Ausrückkraft von einer weiteren Federkraft überlagert wird. Ausrückkraft und Federkraft sind gleichgerichtet, so dass die zum Ausrücken der Einrückfeder benötigte Ausrückkraft durch die Federkraft vergrößert wird.
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Derartige Einrückfedernasen sind insbesondere aus der eingangs erwähnten
DE 10 2013 216 337 A1 bekannt, die hiermit vollumfänglich in Bezug genommen wird.
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Insbesondere weist jedes Federelement in einem Betriebsbereich des Federelementes eine im Wesentlichen lineare Steifigkeit auf. Insbesondere sind aber auch Federelemente mit anderen Steifigkeiten einsetzbar. Insbesondere sind alle Federelemente identisch ausgeführt und weisen entsprechend gleiche Steifigkeiten auf. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Federelemente einzusetzen.
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Ein Kontaktpunkt zwischen Federelement und Einrückfeder ist entlang eines Ausrückweges der Einrückfeder nach erfolgtem Zusammenbau der Reibkupplung einstellbar.
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Dafür ist in dem Kupplungsdeckel zumindest im Bereich eines Federelementes (bevorzugt im Bereich eines jeden Federelementes) zumindest eine Öffnung vorgesehen, durch die der Kontaktpunkt einstellbar ist.
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Weiterhin ist durch die Öffnung ein Anschlag für das Federelement positionierbar, durch den der Kontaktpunkt und/oder eine Steifigkeit des Federelements einstellbar ist Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
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1: eine Reibkupplung gemäß der
DE 10 2013 216 337 A1 mit Verschleißnachstelleinrichtung in perspektivischer Ansicht im Schnitt;
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2: eine Reibkupplung gemäß einer ersten Ausführungsvariante im eingerückten Zustand in einer Seitenansicht im Schnitt;
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3: die Reibkupplung gemäß 2 während der Ausrückbewegung;
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4: die Reibkupplung gemäß 2 und 3 im ausgerückten Zustand;
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5: eine Reibkupplung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante;
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6: eine Reibkupplung gemäß einer dritten Ausführungsvariante; und
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7: die Kraft-Weg-Kennlinien der Reibkupplung und einzelner Komponenten in einem Diagramm.
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1 zeigt eine Reibkupplung
1 gemäß der
DE 10 2013 216 337 A1 mit Verschleißnachstelleinrichtung
2 in perspektivischer Ansicht im Schnitt. Die Reibkupplung
1 weist eine in axialer Richtung
30 durch eine (in konstanter Einrückfedereinbaulage angeordnete) Einrückfeder
3 (hier eine Tellerfeder) ein- und ausrückbare, im eingerückten Zustand reibschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung
4 und eine Verschleißnachstelleinrichtung
2 zur Detektion und Kompensation eines Verschleißzustands der Drehmomentübertragungseinrichtung
4 auf. Die Verschleißnachstelleinrichtung
2 beinhaltet einen drehbaren Verstellring
21 und einen drehbar gelagerten und teilweise quer zur axialen Richtung
30 verlagerbaren Spindeltrieb
22 mit einem Energiespeicher zur Drehung des Verstellrings
21. Darüber hinaus weist die Verschleißnachstelleinrichtung
2 eine Antriebsklinke
23 zum Antrieb des Spindeltriebs
22 beim Einrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung
4 auf. Die Antriebsklinke
23 wirkt mit einer Einrückfedernase
17 der Einrückfeder
3 zusammen. Bei einem Verschleiß der Reibbeläge
24 verringert sich der Abstand zwischen Anpressplatte
6 und Gegendruckplatte
5. Zur Kompensation dieses Verschleißes ist die Verschleißnachstelleinrichtung
2 vorgesehen, so dass die Position einer Kontaktfläche
31 an der Anpressplatte
6 gegenüber der Einrückfeder
3 (an der der Anpressplatte
6 abgewandten Seite des Verstellrings) in einer axialen Richtung
30 unverändert bleibt.
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Bei der hier dargestellten Reibkupplung 1 dient eine Tellerfeder als Einrückfeder 3 der Bereitstellung einer Anpresskraft im eingerückten Zustand der Reibkupplung 1, um eine in einer axialen Richtung 30 verlagerbare, aber drehfest in einem Kupplungsdeckel 8 aufgenommene Anpressplatte 4 unter Zwischenlegung von einer Kupplungsscheibe 7 mit Reibbelägen 24 einerseits und Anpressplatte 6 und Gegendruckplatte 5 andererseits zu erzeugen. Die Anpresskraft ist dabei in Verbindung mit weiteren Parametern verantwortlich für das über die Reibkupplung 1 übertragbare Moment.
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2 zeigt eine Reibkupplung 1 gemäß einer ersten Ausführungsvariante im eingerückten Zustand in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Reibkupplung 1 weist eine Verschleißnachstellungseinrichtung 2 mit Verstellring 21 und eine konstante Einrückfedereinbaulage auf, so dass der Verschleiß der Reibbeläge 2 durch den Verstellring 21 kompensiert wird. Eine Einrückfeder 3 ist zum Ein- oder Ausrücken einer im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung 4 der Reibkupplung vorgesehen. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 4 umfasst eine Gegendruckplatte 5, eine Anpressplatte 6 und eine dazwischen angeordnete Kupplungsscheibe 7 mit Reibbelägen 24. Die Einrückfeder 3 ist über eine Mehrzahl von Lagerungen 13 an dem Kupplungsdeckel 8 kippbar gelagert. Eine Mehrzahl von Federelementen 9 (Anzahl Federelemente entspricht insbesondere Anzahl Einrückfedernasen 17) ist entlang einer Umfangsrichtung 10 (in gleichen Abständen) verteilt am Kupplungsdeckel 8 angeordnet. Die Federelemente 9 sind in einer radialen Richtung 14 außerhalb der Lagerungen 13 an dem Kupplungsdeckel 9 angeordnet und üben bei Ausrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung 4 und nach Kontaktierung der Einrückfeder 3 jeweils eine einer Ausrückkraft 11 entgegen gerichtete Federkraft 12 auf die Einrückfeder 3 aus.
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Hier überlappen sich Federelemente 9 und Einrückfedernasen 17 in der radialen Richtung 14. Die bei einer Ausrückbewegung in Richtung der Federelemente 9 bewegte Einrückfeder 3 kontaktiert die Federelemente 9, so dass die Ausrückkraft 11 von einer weiteren Federkraft 12 überlagert wird (siehe Diagramm in 7). Ausrückkraft 11 und Federkraft 12 sind gleichgerichtet, so dass die zum Ausrücken der Einrückfeder 3 benötigte Ausrückkraft 11 durch die Federkraft 12 vergrößert wird.
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3 zeigt die Reibkupplung 1 gemäß 2 während der Ausrückbewegung. Die Ausrückfeder 3 erreicht entlang des Ausrückweges 15 (siehe 2) einen Kontaktpunkt 18, in dem die Einrückfeder 3 (hier über die Einrückfedernase 17) das Federelement 9 kontaktiert. Bewegt sich die Einrückfeder 3 weiter entlang des Ausrückweges 15 wird auch das Federelement 9 um den Federweg 26 bewegt, so dass eine Federkraft 12 der Ausrückbewegung entgegen wirkt (siehe Diagramm in 7).
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4 zeigt die Reibkupplung 1 gemäß 2 und 3 im ausgerückten Zustand.
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5 zeigt eine Reibkupplung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsvariante. Hier ist in dem Kupplungsdeckel 8 zumindest im Bereich eines Federelementes 9 eine Öffnung 19 vorgesehen, durch die der Kontaktpunkt 18, also der Kontaktpunkt 18 entlang des Ausrückweges 15, bei dem die ausrückende Einrückfeder 3 das Federelemente kontaktiert, einstellbar ist. Über den hier gezeigten Richtfinger 32 ist das Federelement 9 elastisch verform- und fixierbar oder plastisch verformbar, so dass der Kontaktpunkt 18 entlang des Ausrückweges 15 der Einrückfeder 3 auch nach erfolgtem Zusammenbau der Reibkupplung 1 (z. B. von außerhalb der Reibkupplung 1) einstellbar ist.
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6 zeigt eine Reibkupplung 1 gemäß einer dritten Ausführungsvariante. Hier ist durch die Öffnung 19 hindurch ein Anschlag 20 für das Federelement 9 positionierbar, durch den der Kontaktpunkt 18 und/oder eine Steifikeit des Federelements 9 einstellbar ist. Durch den Anschlag 20 kann z. B. das frei umbiegbare Ende des Federelements 9 verkürzt und entsprechend die Steifigkeit des Federelements 9 erhöht werden.
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7 zeigt die Kraft-Weg-Kennlinien 27, 28, 29 der Reibkupplung 1 und einzelner Komponenten in einem Diagramm. In dem Diagramm ist an der senkrechten Achse die Ausrückkraft 11 bzw. die Federkraft 12 aufgetragen. An der horizontalen Achse ist der Ausrückweg 15 und der Federweg 26 (ab dem Kontakpunkt 18) aufgetragen.
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Insbesondere weist jedes Federelement 9 in einem Betriebsbereich 16 (das ist der vorbestimmbare Wegbereich, in dem eine Verformung des Federelements 9 während des Ausrückens der Einrückfeder 3 auftritt) eine im Wesentlichen lineare Steifigkeit auf. Diese lineare Steifigkeit wird durch die dritte Kraft-Weg-Kennlinie 29 im Diagramm verdeutlicht. Die dritte Kraft-Weg-Kennlinie 29 setzt im Kontaktpunkt 18 entlang des Ausrückwegs 15 an und verläuft geradlinig entlang des Federwegs 26.
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Die erste Kraft-Weg-Kennlinie 27 der Einrückfeder 3 zeigt den Verlauf der Ausrückkraft 11 (ohne den Einfluss der Federelemente 9) entlang des Ausrückwegs 15. Infolge der typischen Einrückfeder-(Tellerfeder-)charakteristik treten über den Betätigungsweg ein Kraftmaximum 33 und anschließend ein Kraftminimum 34 auf. Dies hat zur Folge, dass einerseits die Betätigungskraft (entspricht der Ausrückkraft 11) über den Ausrückweg 15 ungleichmäßig ist und andererseits sich bei einem Verschleiß der Reibbeläge 24 der Betriebspunkt verschleißabhängig ändert (wenn keine Verschleißnachstellungseinrichtung 2 vorgesehen ist).
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Die zweite Kraft-Weg-Kennlinie 28 zeigt die Überlagerung der ersten und dritten Kraft-Weg-Kennlinie 27, 29. Es ist zu erkennen, dass die erste Kraft-Weg-Kennlinie 27 ausschließlich in einem bestimmten Bereich (nämlich jenseits des Kontaktpunktes 18 und hier jenseits des Kraftmaximums 32) verändert wird. Dabei ist der Grad der Veränderung durch den Einsatz unterschiedlicher Federelemente 9 einstellbar oder durch eine Einstellung der Federelemente 9 selbst. Weiterhin kann der Kontaktpunkt 18 voreingestellt werden, so die zweite Kraft-Weg-Kennlinie 28 in einem weiten Bereich variabel einstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibkupplung
- 2
- Verschleißnachstellungseinrichtung
- 3
- Einrückfeder
- 4
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 5
- Gegendruckplatte
- 6
- Anpressplatte
- 7
- Kupplungsscheibe
- 8
- Kupplungsdeckel
- 9
- Federelement
- 10
- Umfangsrichtung
- 11
- Ausrückkraft
- 12
- Federkraft
- 13
- Lagerung
- 14
- radiale Richtung
- 15
- Ausrückweg
- 16
- Betriebsbereich
- 17
- Einrückfedernasen
- 18
- Kontaktpunkt
- 19
- Öffnung
- 20
- Anschlag
- 21
- Verstellring
- 22
- Spindeltrieb
- 23
- Antriebsklinke
- 24
- Reibbelag
- 25
- Rotationsachse
- 26
- Federweg
- 27
- erste Kennlinie (Kraft-Weg-Kennlinie der Einrückfeder)
- 28
- zweite Kennlinie (Kraft-Weg-Kennlinie der Federelemente)
- 29
- dritte Kennlinie (Kraft-Weg-Kennlinie der Einrückfeder und Federelemente)
- 30
- axiale Richtung
- 31
- Kontaktfläche
- 32
- Richtfinger
- 33
- Kraftmaximum
- 34
- Kraftminimum
