-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstnachstellende
Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Eine derartige selbstnachstellende Reibungskupplung ist aus der DE 44 18 026 A1
bekannt, auf die in vollem Umfang Bezug genommen wird. An den
Kupplungsbelägen einer Reibungskupplung tritt im Betrieb ein gewisser
Verschleiß auf. Um diesen Verschleiß "auszugleichen", ist bei der DE 44 18 026 A1
ein verdrehbarer Nachstellring vorgesehen, der ein "axiales Nachrücken"
der Tellerfeder in Verschleißrichtung ermöglicht. Hierzu sind am
Nachstellring mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende, axial ansteigende
"Auflauframpen" vorgesehen, die über den Umfang des Nachstellrings verteilt
angeordnet sind. Der Nachstellring ist durch Nachstellfedern in
Umfangsrichtung vorgespannt. Sobald ein Verschleiß auftritt, verdrehen die
Nachstellfedern den Nachstellring, was zu einer axialen Verschiebung einzelner
"Kupplungskomponenten", d. h. zum Ausgleich des
Kupplungsbelagverschleißes führt.
-
Aufgrund von Drehzahl- und Schwingungseinflüssen kann es während des
Betriebs zu einer "fehlerhaften" Kupplungsnachstellung kommen. Versuche
haben gezeigt, dass es bestimmte axiale "Systemeigenfrequenzen" gibt, bei
denen der Nachstellring im Kupplungsgehäuse abheben kann und durch die
Nachstellfedern verdreht wird, was zu einer fehlerhaften
Kupplungseinstellung führen kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reibungskupplung zu schaffen, die
hinsichtlich ihres "Nachstellverhaltens" verbessert ist.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Das Grundprinzip der Erfindung besteht in einer Reibungskupplung, bei der
eine "Sperreinrichtung" vorgesehen ist, die bei bestimmten
"Betriebszuständen" der Kupplung die Nachstelleinrichtung sperrt. Die
Nachstelleinrichtung wird bei Erreichen bzw. oberhalb einer kritischen Drehzahl
gesperrt. Das heißt, eine Nachstellung der Kupplung ist nur unterhalb einer
vorgegebenen Drehzahl möglich, die beispielsweise der untersten der
Eigenfrequenz der Kupplung entspricht.
-
Die Sperreinrichtung kann ähnlich einem "Fliehkraftregler" aufgebaut sein.
Sie weist ein Sperrelement auf, das entgegen der Kraft einer Rückholfeder
allein durch Fliehkraft in Radialrichtung bewegbar ist und eine "Kopplung" der
Nachstelleinrichtung mit dem Getriebegehäuse ermöglicht. Durch die
Kopplung der Nachstelleinrichtung mit dem Getriebegehäuse wird eine
Sperrung der Nachstelleinrichtung erreicht.
-
Grundsätzlich sind zwei verschiedene Varianten einer Sperreinrichtung zu
unterscheiden:
- a) Bei einer ersten Variante ist die Sperreinrichtung, d. h. das
"Fliehkraftelement" am Nachstellring befestigt und bewegt sich unter
Fliehkrafteinfluss nach außen. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl
ist das Fliehkraftelement soweit nach außen gewandert, dass es in
eine am Kupplungsgehäuse vorgesehene Verzahnung bzw.
Einkerbung eingreift, was ein Nachstellen der Kupplung, d. h. ein Verdrehen
der Nachstelleinrichtung verhindert.
- b) Bei einer anderen Variante ist das Fliehkraftelement fest mit dem
Kupplungsgehäuse verbunden und wandert unter Fliehkrafteinfluss
nach außen, wo es in Kerben bzw. in eine Verzahnung des
Nachstellrings eingreift und dessen Verdrehung verhindert.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im
Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung in
"geöffnetem Zustand";
-
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 im Sperrzustand;
-
Fig. 3 den Sperrstift der Fig. 1 bzw. 2 in vergrößerter Darstellung;
-
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit einem blattfederartigen
Sperrelement in Öffnungsstellung; und
-
Fig. 5 das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 in Sperrstellung.
-
Fig. 1 zeigt eine selbstnachstellende Reibungskupplung 1 für
Kraftfahrzeuge. Selbstnachstellende Reibungskupplungen an sich sind Stand der
Technik (vgl. z. B. DE 44 18 026 A1). Die Reibungskupplung 1 weist ein
Gehäuseteil 2 mit einer Vielzahl in Radialrichtung verlaufender schlitzartiger
Ausnehmungen 3 auf. Die Ausnehmungen 3 sind in einem "Ringbereich"
angeordnet. Die zwischen zwei Ausnehmungen 3 liegenden Blechbereiche
sind jeweils zu einer der benachbarten Ausnehmungen hin axial
"eingedrückt". Anschaulich gesprochen heißt dies, dass in Umfangsrichtung
aufeinanderfolgende Blechbereiche 4 ein "stufenartiges" Profil bilden.
Ausgehend von einer Ausnehmung 3 steigt der jeweilige Blechbereich in
Axialrichtung leicht an, bis zu der in Umfangsrichtung nächsten Ausnehmung 3.
Der in Umfangsrichtung nächstfolgende Blechbereich 4 steigt ebenfalls
wieder bis zur nächsten Ausnehmung 3 an.
-
Im Inneren des Gehäuseteils 2 sind die an sich bekannten Elemente einer
selbstnachstellenden Reibungskupplung angeordnet (vgl. DE 44 18 026 A1).
-
Zur Nachstellung der Reibungskupplung ist ein an sich ebenfalls bekannter
Nachstellring 5 vorgesehen, der im Innern des Gehäuseteils 2 in dem durch
die Ausnehmungen 3 gebildeten ringartigen Bereich angeordnet ist. Der
Nachstellring 5 kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus Blech hergestellt
sein und weist eine Vielzahl in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende
rampenartige "Auflaufschrägen" (nicht dargestellt) auf. Die Auflaufschrägen
liegen an der Innenseite der stufenartige Blechbereiche 4 an. Die
Kupplungsnachstellung erfolgt vereinfacht ausgedrückt durch Verdrehen des
Nachstellrings 5 gegenüber dem Gehäuseteil 2. Die Auflaufschrägen gleiten
dabei an der Innenseite der stufenartigen Blechbereiche 4 entlang. Dies führt
zu einer axialen Verschiebung des Nachstellrings 5, was eine
Kupplungsnachstellung ermöglicht.
-
Bei einer selbstnachstellenden Reibungskupplung erfolgt die
Verschleißnachstellung, d. h. das Verdrehen des Nachstellrings 5 "automatisch". Hierzu
sind mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Nachstellfedern 6
vorgesehen. Ein Ende der Nachstellfedern 6 ist jeweils im Gehäuseteil 2
abgestützt. Mit ihrem anderen Ende drücken sie gegen einen zugeordneten
Betätigungsarm 7 des Nachstellrings 5.
-
Bei selbstnachstellenden Reibungskupplungen nach dem Stand der Technik
wird der Nachstellring 5 durch die Nachstellfedern 6 bei Auftreten eines
Kupplungsbelagverschleißes "automatisch" nachgedreht und zwar
unabhängig vom aktuellen Betriebszustand der Reibungskupplung.
-
Bei bestimmten Betriebszuständen der Kupplung, d. h. bei bestimmten
Kupplungsdrehzahlen können Systemeigenschwingungen entstehen, die zu
einem "Abheben" des Nachstellrings im Inneren des Gehäuses führen
können. Wenn der Nachstellring 5, wenn auch nur kurzzeitig, von der
Gehäuseinnenseite abhebt, erfolgt automatisch ein Nachdrehen des
Nachstellrings 5 durch die Nachstellfedern 6. Derartige durch
Systemeigenschwingungen "induzierte" Kupplungsnachstellungen sind aber
unerwünscht, da sie zu einer fehlerhaften Kupplungseinstellung führen können.
-
Der Grundgedanke der in Fig. 1 dargestellten Reibungskupplung besteht nun
darin, die Kupplungsnachstellung bei bestimmten Frequenzen bzw.
Drehzahlen durch eine Sperreinrichtung 8 zu sperren. Die Sperreinrichtung 8
weist hier einen durch Fliehkraft betätigbaren Sperrstift 9 auf, der in einer
gehäusefesten Führung 10 geführt ist. Der Sperrstift 9 befindet sich im
Stillstand der Kupplung bzw. bei geringen Kupplungsdrehzahlen in einer radial
inneren Stellung. Er wird dabei durch eine Rückholfeder 11 nach innen
gezogen. Bei zunehmender Kupplungsdrehzahl vergrößert sich die auf den
Sperrstift 9 wirkende Fliehkraft, was zu einer Verschiebung des Sperrstifts 9
nach radial außen führt.
-
Bei Erreichen einer durch die Masse des Sperrstifts 9 und die
Federkonstante der Feder 11 konstruktiv vorgegebenen Grenzdrehzahl greift die
Sperrstiftspitze in zahnartige Sperrelemente 12 ein, die an der Innenseite des
Nachstellrings 5 vorgesehen sind.
-
Dieser "Sperrzustand" ist in Fig. 2 gezeigt. Der in die zahnartigen
Sperrelemente 12 eingreifende Sperrstift 9 verhindert somit ein Verdrehen des
Nachstellrings 5, d. h. eine Kupplungsnachstellung bei Drehzahlen, die über
der konstruktiv vorgegebenen Grenzdrehzahl liegen.
-
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht des Sperrstifts 9 der Fig. 1 und 2. Die
Sperrstiftspitze greift hier in die zahnartigen Sperrelemente 12 des
Nachstellrings 5 ein. Die Sperrstiftspitze 9 ist so gestaltet, dass der Winkel
zwischen der sperrenden Zahnflanke 13 und einer gedachten Linie 14 in
Sperrstiftlängsrichtung, d. h. durch den Mittelpunkt der Kupplung, gleich dem
Winkel α ist. Der Winkel α kann beispielsweise 5° sein. Größere Winkel sind
nur mit einer Erhöhung der Anpresskraft möglich, da ansonsten der Sperrstift
9 abrutschen würde. Kleinere Winkel hingegen könnten dazu führen, dass
der Sperrstift 9 im ausgefahrenen Zustand mit der Innenverzahnung des
Nachstellrings verklemmt.
-
Bei Leerlaufdrehzahl der Kupplung muss die Kraft der Zugfeder 11 (Fig. 1)
größer sein als die Zentrifugalkraft bzw. es muss sicher gestellt sein, dass
bei Leerlaufdrehzahl der Sperrstift höchstens um einen vorgegebenen
Verschiebeweg nach "außen" wandert, so dass der Nachstellring 5 verdrehbar
bleibt.
-
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Sperreinrichtung 8 durch
ein sich im wesentlichen in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung erstreckendes
Blattfederelement 15 gebildet ist, das mit einem Ende 16 am
Kupplungsgehäuse befestigt ist. Am freien Ende 17 des Blattfederelements ist hier ein
kleines Gewicht 18 angeordnet.
-
Bei zunehmender Kupplungsdrehzahl wird das Blattfederelement 15 nach
außen gebogen. Das heißt, das freie Ende 17, an dem das Gewicht 18
befestigt ist, wandert nach außen und greift ab einer bestimmten konstruktiv
vorgegebenen Grenzdrehzahl in die zahnartigen Elemente 12 ein, die an der
Innenseite des Nachstellrings 5 vorgesehen sind.
-
Fig. 5 zeigt eine solche Eingriffsstellung. Im Unterschied zu Fig. 4 ist hier
jedoch kein zusätzliches Gewicht am freien Ende 17 des Blattfederarms 15
vorgesehen, sondern das freie Ende 17 greift unmittelbar in die zahnartigen
Elemente 12 des Nachstellrings 5 ein.
-
Alternativ zu den in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen
kann die "Sperreinrichtung" auch am Nachstellring befestigt sein und in eine
radial außerhalb des Nachstellrings am Gehäuse vorgesehene Verzahnung
eingreifen.