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Die
Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung mit einer steuerbaren
Axialverstellvorrichtung. Derartige Kupplungsanordnungen werden
im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet, und zwar insbesondere
zum antriebsmäßigen Verbinden zweier Antriebsstränge.
Dabei liegt eine besondere Anwendung solcher Kupplungsanordnungen
als Hang-on-Kupplung in mehrachsgetriebenen Fahrzeugen zum bedarfsweisen
Zuschalten einer sekundären Antriebsachse an eine permanent
angetriebene primäre Antriebsachse.
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Aus
der
WO 2005/064182
A1 ist eine Axialverstellvorrichtung mit einer Kugelrampenanordnung zur
Betätigung einer Lamellenkupplung bekannt. Eine erste Rampenscheibe
ist mit dem Eingangsteil der Lamellenkupplung drehfest verbunden
und wirkt auf diese axial ein. Eine zweite Rampenscheibe ist gegenüber
dem Ausgangsteil der Lamellenkupplung über Konusflächen
abbremsbar. Zum Abbremsen der zweiten Rampenscheibe ist ein Elektromagnet
vorgesehen.
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Die
DE 690 19 426 T2 zeigt
eine Kupplungsvorrichtung zum An- und Abkoppeln zweier Antriebswellen.
Dabei sind eine Hauptkupplung und eine Steuerkupplung vorgesehen,
die jeweils als Lamellenkupplungen ausgebildet sind. Die Steuerkupplung wird
durch eine Betätigungsvorrichtung angesteuert. Beim Schließen
der Steuerkupplung wird die Hauptkupplung durch einen entstehenden
Drehzahlunterschied über eine Nockenringeinrichtung axial
beaufschlagt.
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Aus
der
US 5 492 194 A ist
eine weitere Kupplungsanordnung mit Steuer- und Hauptkupplung bekannt.
Die Steuerkupplung umfaßt eine Ankerplatte, die von einem Elektromagneten
an ein Magnetgehäuse angezogen werden kann. Zwischen der Ankerplatte
und dem Magnetgehäuse sind konische Reibflächen
gebildet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kupplungsanordnung
vorzuschlagen, die einfach und kompakt baut sowie eine hohe Leistungsdichte
bei kurzen Aktivierungszeiten aufweist.
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Die
Lösung liegt in einer Kupplungsanordnung mit einer steuerbarer
Axialverstellvorrichtung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs, umfassend
eine Reibungskupplung mit einem
ersten Kupplungsteil, einem relativ hierzu drehbaren zweiten Kupplungsteil
und einer Druckplatte, wobei die Druckplatte drehfest und axial
verschiebbar mit dem ersten Kupplungsteil verbunden ist und eine
konische Reibfläche aufweist, die mit einer konischen Reibfläche
des zweiten Kupplungsteils in Reibkontakt bringbar ist;
eine
Pilotkupplung mit einem Stützring, der axial abgestützt
und koaxial zur Drehachse der beiden Kupplungsteile drehbar gelagert
ist, und einem Anpreßring, der axial verschiebbar ist,
wobei der Stützring durch Axialverschiebung des Anpreßrings
zumindest mittelbar an das zweite Kupplungsteil angekoppelt wird;
wobei
der Stützring der Pilotkupplung und die Druckplatte der
Reibungskupplung Teile einer Rampenanordnung der Axialverstellvorrichtung
bilden, die derart gestaltet sind, daß die Druckplatte
bei relativer Verdrehung gegenüber dem Stützring
axial in Richtung zum ersten Kupplungsteil beaufschlagt wird.
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Dadurch,
daß die Hauptkupplung zwei Kupplungsteile mit konischen
Reibflächen aufweist, ist die gesamte Anordnung besonders
kompakt aufgebaut, insbesondere in axiale Richtung. Ferner ergibt
sich durch die konische Gestalt der Reibflächen eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit
und Leistungsdichte bei relativ kleinem Bauraum. Ein weiterer Vorteil
hinsichtlich eines kompakten und einfachen Aufbaus besteht in der
Gestalt des Stützrings der Pilotkupplung und der Druckplatte
der Reibungskupplung. Der Stützring und die Druckplatte
haben eine doppelte Funktion, da sie neben ihrer Aufgabe als Stützring
und Druckplatte gleichzeitig Teile der Rampenanordnung bilden.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Reibflächenpaarung
der Pilotkupplung ebenfalls konische Reibflächen, das heißt
der Anpreßring hat eine konische Reibfläche, die
mit einer hierzu komplementären konischen Gegenfläche
des Stützrings zumindest mittelbar in Reibkontakt bringbar
ist. Die Ausgestaltung der Pilotkupplung mit konischen Reibflächen
hat den Vorteil, daß eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit
bei relativ kleinem Bauraum gegeben ist. Für beide konischen
Reibflächenpaarungen, nämlich die der Hauptkupplung
und die der Pilotkupplung gilt, daß die Konuswinkel größer als
ein Selbsthemmungswinkel ausgestaltet sind. Damit wird sichergestellt,
daß sich die jeweiligen Reibflächen beim Deaktivieren
wieder öffnen lassen. Zumindest mittelbarer Reibkontakt
bedeutet, daß zwischen der Reibfläche und der
Gegenfläche auch Zwischenelemente angeordnet werden können, über die
das Drehmoment übertragen wird. Eine lebensdauersichere
und stabile Reibwertabstimmung ist mit konischen Reibscheiben aus
entsprechenden Werkstoffen möglich, die drehfest gegenüber
den Kupplungsteilen gehalten sind. Eine besonders gute Reibwirkung
bzw. Drehmomentübertragung ergibt sich, wenn zwischen zwei
einander zugeordneten Reibflächen eine oder mehrere konische
Reibscheiben angeordnet sind, die gegenüber einem der Kupplungsteile
verdrehsicher gehalten sind.
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Der
Stützring ist vorzugsweise gegenüber dem ersten
oder zweiten Kupplungsteil axial abgestützt und koaxial
zur Drehachse drehbar gelagert. Dabei ist es günstig, wenn
zwischen dem Stützring und dem Kupplungsteil, gegen den
sich der Stützring mittelbar abstützt, ein Axiallager
vorgesehen ist.
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Nach
einer ersten Ausführungsform ist der Anpreßring,
der durch Axialverschiebung mit dem Stützring zusammenwirkt,
drehfest und axial verschiebbar gegenüber dem zweiten Kupplungsteil
gehalten. Bei dieser Ausführungsform kann der Stützring
gegenüber dem ersten Kupplungsteil oder gegenüber
dem zweiten Kupplungsteil axial abgestützt sein. Der Anpreßring
kann nach einer ersten Variante radial außen relativ zum
Stützring angeordnet sein, wobei die konische Reibfläche
des Anpreßrings als Innenfläche gestaltet ist,
und wobei die konische Gegenfläche des Stützrings
als Außenfläche gestaltet ist. Nach einer zweiten
Variante kann der Anpreßring auch radial innen relativ
zum Stützring angeordnet sein, wobei die konische Reibfläche
des Anpreßrings eine Außenfläche und
die konische Gegenfläche des Stützrings eine Innenfläche
ist. Die Funktionsweise der Pilotkupplung ist bei dieser Ausführungsform
folgendermaßen. Durch Anziehen des mit dem zweiten Kupplungsteil
drehfest verbundenen Anpreßrings in Richtung zum Stützring
wird letzterer an das zweite Kupplungsteil angekoppelt und dreht
sich relativ zum ersten Kupplungsteil. Hierdurch wird die Druckplatte in
Richtung zum zweiten Kupplungsteil beaufschlagt, so daß die
Hauptkupplung geschlossen wird.
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Nach
einer zweiten Ausführungsform ist der Anpreßring
drehfest mit dem Stützring verbunden und gegenüber
diesem axial verschiebbar, wobei die Ankoppelung bei Betätigung
der Pilotkupplung an das zweite Kupplungsteil erfolgt. Bei Betätigung
der Pilotkupplung wird der mit dem Stützring drehfest verbundene
Anpreßring in Richtung zum zweiten Kupplungsteil gezogen
und mit letzterem zumindest mittelbar in Reibkontakt gebracht. Damit
dreht sich die Einheit aus Stützring und Anpreßring
relativ zum ersten Kupplungsteil, so daß die Druckplatte
in Richtung zweitem Kupplungsteil beaufschlagt und die Hauptkupplung
geschlossen wird.
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Die
Kupplungsanordnungen beider Ausführungsformen zeichnen
sich dadurch aus, daß die steuerbare Axialverstellvorrichtung
zum Schließen der Hauptkupplung nur eine relativ geringe
Stellkraft aufbringen muß. Über die Pilotkupplung
wird der Stützring an das zweite Kupplungsteil antriebsmäßig angekoppelt,
wodurch eine Verdrehung des Stützrings relativ zur Druckplatte
bewirkt wird. Da der Stützring und die Druckplatte Teile
einer Rampenanordnung sind, bewirkt die relative Verdrehung von Stützring
und Druckplatte eine axiale Beaufschlagung der Druckplatte in Richtung
zum ersten Kupplungsteil. Die Pilotkupplung erzeugt dabei im Zusammenspiel
mit der Rampenanordnung eine Vervielfachung der primär
eingesetzten Stellkraft der Axialverstellvorrichtung.
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Nach
einer Weiterbildung, die für beide vorstehend genannten
Ausführungsformen gilt, weist das zweite Kupplungsteil
ein Deckelteil auf, gegenüber dem der Stützring
axial abgestützt und drehbar gelagert ist. Das Deckelteil
kann beispielsweise über eine Schraubverbindung mit dem
zweiten Kupplungsteil verbunden sein. Vorzugs weise ist das Deckelteil
napfförmig gestaltet und hat einen Mantalabschnitt und
einen sich daran anschließenden Boden, der eine Stützfläche
für den Stützring bildet. Innerhalb des Deckelteils
ist ein etwa torusförmiger Ringraum gebildet, in dem der
Stützring, die Druckplatte und der Anpreßring
aufgenommen sind. Auf diese Weise ist die Rampenanordnung nach außen
gut abgekapselt. Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung hat
das zweite Kupplungsteil einen äußeren Hülsenabschnitt,
an dem die Reibfläche der Hauptkupplung gebildet ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Axialverstellvorrichtung
eine extern ansteuerbare Magnetspule. Die Magnetspule ist vorzugsweise
in einem stehenden Gehäuse aufgenommen. Bei Aktivieren
der Magnetspule wird der Anpreßring als Ankerplatte berührungslos
axial angezogen. Die Magnetspule ist vorzugsweise mit einer elektronischen
Regeleinheit zur Regelung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs verbunden.
So wird erreicht, daß die Axialverstellvorrichtung in Abhängigkeit
von Fahrzuständen angesteuert wird, um die Hauptkupplung bedarfgerecht
zu schließen oder zu öffnen. Die elektromagnetisch
ansteuerbare Axialverstellvorrichtung ermöglicht eine sehr
kurze Aktivierungszeit für die Kupplungsanordnung.
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Vorzugsweise
sind die beiden Kupplungsteile mittels eines Radiallagers relativ
zueinander drehbar gelagert. Hierfür hat eines der beiden
Kupplungsteile einen Zapfen, der in eine Bohrung des anderen Kupplungsteils
unter Zwischenschaltung des Radiallagers eingesteckt ist.
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Die
Rampenanordnung ist vorzugsweise in Form einer Kugelrampenanordnung
gestaltet. Hierfür haben der Stützring und die
Druckscheibe in einander zugewandten Stirnflächen mehrere
in Umfangsrichtung tiefenveränderliche Kugelrillen, wobei
jeweils zwei einander gegenüberliegende Kugelrillen gemeinsam
ein Paar bilden und eine Kugel aufnehmen. Die Kugelrampenanordnung
zeichnet sich durch eine präzise Ansteuerbarkeit, eine
hohe Kraftübertragungsfähigkeit bei geringem axialem
Bauraum aus.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung sind erste Federmittel zum Rückstellen
des Stützrings und zweite Federmittel zum Rückstellen
des Anpreßrings vorgesehen. Die Federmittel sind so gestaltet, daß die
Reibflächenpaarungen bei deaktiviertem Elektromagneten
geöffnet sind, das heißt daß die Pilotkupplung
und die Hauptkupplung freigeschaltet sind. So können die
beiden Kupplungsteile der Hauptkupplung und die damit verbundenen
Antriebswellen unabhängig voneinander drehen. Bei Aktivieren
des Elektromagneten wird die Hauptkupplung geschlossen und die beiden
Antriebswellen miteinander antriebsverbunden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der Zeichnungsfiguren näher beschrieben. Hierin zeigt:
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1 eine
erfindungsgemäße Kupplungsanordnung in einer ersten
Ausführungsform im Halblängsschnitt;
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2 eine
erfindungsgemäße Kupplungsanordnung in einer zweiten
Ausführungsform im Halblängsschnitt; und
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3 eine
erfindungsgemäße Kupplungsanordnung in einer dritten
Ausführungsform im Längsschnitt.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 2 mit
einer steuerbaren Axialverstellvorrichtung 53 in einer
ersten Ausführungsform. Die Kupplungsanordnung 2 umfaßt
eine Pilotkupplung 54 und eine Reibkupplung 55 als
Hauptkupplung, die über eine Kugelrampenanordnung 59 von der
Pilotkupplung 54 betätigt wird.
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Die
Reibkupplung 55 weist ein erstes Kupplungsteil 3 und
ein zweites Kupplungsteil 4 auf, die relativ zueinander
um eine Drehachse A drehbar sind. Das erste Kupplungsteil 3 hat
an seiner dem zweiten Kupplungsteil 4 zugewandten Stirnseite
eine Bohrung 19, in die ein Zapfen 60 des zweiten
Kupplungsteils 4 eingesteckt und mittels eines Radiallagers 22 drehbar
gelagert ist. Durch Betätigen der Reibkupplung 55 lassen
sich das erste und das zweite Kupplungsteil 3, 4 aneinander
an- bzw. voneinander abkoppeln.
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Das
erste Kupplungsteil 3 umfaßt einen Wellenzapfen,
mit dem eine Druckplatte 8 über eine Längsverzahnung 25 drehfest
und axial verschieblich verbunden ist. Die Druckplatte 8 ist über
Federmittel 15 gegen einen mit dem Wellenzapfen 3 verbundenen
Sicherungsring 27 axial abgestützt. Die Druckplatte 8 weist
an ihrem radial äußeren Ende eine konische Reibfläche 11 auf,
die sich in Richtung zum zweiten Kupplungsteil 4 verjüngt.
Das zweite Kupplungsteil 4 hat eine äußere
umlaufenden Hülsenansatz 56, der eine zur Reibfläche 11 gegengleiche
konische Reibfläche 12 aufweist. Durch axiales
Beaufschlagen der Druckplatte 8 in Richtung zum zweiten Kupplungsteil 4 werden
die konische Reibfläche 11 der Druckplatte 8 und
die konische Reibfläche 12 des zweiten Kupplungsteils 4 in
Reibkontakt gebracht. Das erste Kupplungsteil 3, das zweite
Kupplungsteil 4 und die Druckplatte 8 bilden somit
die Reibungskupplung 55, die bei Betätigung der
Druckplatte 8 ein Drehmoment zwischen den beiden Kupplungsteilen 3, 4 überträgt.
Im unbetätigten Zustand wird die Druckplatte 8 durch
die Federmittel 15 in Richtung vom zweiten Kupplungsteil 4 weg
beaufschlagt, so daß die Reibflächen 11, 12 außer
Eingriff sind und die Reibkupplung 55 geöffnet
ist.
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An
seinem dem zweiten Kupplungsteil 4 entgegengesetzt gerichteten
Ende hat der Wellenzapfen eine weitere Längsverzahnung 24 zum
drehfesten Verbinden mit einem nicht dargestellten Anschlußbauteil,
beispielsweise mit einer Längsantriebswelle oder einem
Achsdifferential eines Kraftfahrzeugs.
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Das
zweite Kupplungsteil 4 ist mit dem Kupplungskorb 28 einer
nur teilweise dargestellten Viscokupplung 57 fest verbunden,
beispielsweise durch eine Schweißverbindung. Der Kupplungskorb 28 hat an
einer Innenfläche ein Längsprofil 23,
in die nicht dargestellte Außenlamellen der Viscokupplung
drehfest eingreifen können. Weiter hat die Viscokupplung 57 eine
Kupplungsnabe 30 mit einer äußeren Längsverzahnung 31,
in die nicht dargestellte Innenlamellen drehfest eingreifen können.
Die Außen- und die Innenlamellen sind axial abwechselnd
angeordnet und bilden gemeinsam ein Lamellenpaket. Die Kupplungsnabe 30 ist
relativ zum Kupplungskorb 28 um die Drehachse A drehbar
gelagert und gegenüber diesem mittels in Ringnuten 58 einsitzenden
Dichtungen (nicht dargestellt) abgedichtet. In ihrer Innenbohrung
hat die Kupplungsnabe 30 eine Längsverzahnung 48 zum
drehfesten Verbinden einer nicht dargestellten Anschlußwelle.
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Die
Pilotkupplung 54, die zur Betätigung der Hauptkupplung 55 dient,
umfaßt eine elektrisch ansteuerbare Magnetspule 21,
einen Anpreßring 6 als Anker sowie einen Stützring 7,
gegen den der Anpreßring 6 angezogen werden kann.
Die Magnetspule 21 ist in einem hier nicht dargestellten
Gehäuse, in dem das erste und das zweite Kupplungsteil 3, 4 um die
Drehachse A drehbar gelagert sind, ortsfest gehalten. Der Anpreßring 6 ist über
eine Längsverzahnung 29 drehfest und axial verschieblich
mit dem Hülsenansatz 56 des zweiten Kupplungsteils 4 verbunden.
Der Anpreßring 6 weist eine konische Reibfläche 13 auf,
die sich in Richtung der Magnetspule 6 öffnet
und die bei Betätigung der Magnetspule 21 mit der
konischen Gegenfläche 14 des Stützrings 7 in Reibkontrakt
tritt. Der Anpreßring 6 ist radial außerhalb
des Stützrings 7 angeordnet, wobei die konische Gegenfläche 14 des
Stützrings 7 eine Außenfläche bildet,
und wobei die konische Reibfläche 13 des Anpreßrings 6 eine
Innenfläche bildet.
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Die
Kupplungsanordnung 2 umfaßt weiter eine Kugelrampenanordnung 59,
die als Bauteile den Stützring 7 der Pilotkupplung 54 und
die Druckscheibe 8 des ersten Kupplungsteils 3 umfaßt.
Der Stützring 7 und die Druckscheibe 8 weisen
in einander zugewandten Stirnflächen mehrere sich in Umfangsrichtung
erstreckende Kugelrillen 61, 62 mit über
der Länge veränderlicher Tiefe auf. In jeweils
einem Paar von einander gegenüberliegenden Kugelrillen 61, 62 ist
jeweils eine Kugel 5 aufgenommen, über die sich der
Stützring 7 und die Druckscheibe 8 gegeneinander
axial abstützen. Der Stützring 7 ist über
ein Axiallager 17 gegenüber einer Stützplatte 10 koaxial
zur Drehachse A drehbar gelagert und axial abgestützt. Die
Stützplatte 10 ist ihrerseits gegenüber
dem ersten Kupplungsteil 3 mittels eines Sicherungsrings 20 axial
abgestützt. Die Funktionsweise der Kugelrampenanordnung 59 ist
derart, daß bei relativer Verdrehung des Stützrings 7 relativ
zur Druckplatte 8, letztere axial in Richtung zum zweiten
Kupplungsteil 4 beaufschlagt wird. Die Kugelrillen 61, 62 sind
in beide Umfangsrichtungen symmetrisch gestaltet, so daß die
Betätigung der Kugelrampenanordnung 59 drehrichtungsunabhängig
ist. Eine Rückstellung der Druckplatte 8 in Richtung
Stützring 7 erfolgt über die als Tellerfeder 15 gestalteten
Federmittel 15.
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Im
folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Kupplungsanordnung erläutert.
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Wird
an der Magnetspule 21 eine Spannung angelegt, baut sich
ein etwa torusförmiges Magnetfeld um die Magnetspule 21 auf.
Hierdurch wird eine axiale Zugkraft erzeugt, die den gemeinsam mit
dem zweiten Kupplungsteil 4 rotierenden Anpreßring 6 in Richtung
zum stehenden Gehäuse der Magnetspule 21 heranzieht.
Diese Anzugskraft wird aufgrund der konischen Reibflächen 13, 14 in
eine Betätigungsmoment der Kugelrampenanordnung 59 umgewandelt. Durch
die relative Verdrehung des Stützrings 7 relativ zur
Druckplatte 8 wandern die Kugeln 5 in den Kugelrillen 61, 62 in
Bereiche geringerer Rillentiefe, so daß die Druckplatte 8 in
Richtung zum zweiten Kupplungsteil 4 axial verschoben wird.
Hierdurch werden die konischen Reibflächen 11, 12 der
Reibkupplung 55 in Reibkontakt miteinander gebracht, so
daß ein Drehmoment zwischen den beiden Kupplungsteilen 3, 4 übertragen
wird.
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Die
Kraft, mit der der Anpreßring 6 axial angezogen
wird, ist von der Stromstärke abhängig, mit der
die Magnetspule 21 beaufschlagt wird. Je höher die
Anzugskraft der Magnetspule 21 ist, desto stärker ist
die Reibungskraft zwischen dem Stützring 7 und dem
Anpreßring 6 und desto größer
ist die relative Verdrehung des Stützrings 7 relativ
zur Druckscheibe 8. Je größer die relative
Verdrehung zwischen den Rampenscheiben, desto weiter wird die Druckplatte 8 in
Richtung zum zweiten Kupplungsteil 4 beaufschlagt und desto
größer ist das übertragene Drehmoment.
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Wird
die Magnetspule 21 deaktiviert, wird der Anpreßring 6 über
hier nicht dargestellte Federmittel axial in Richtung von der Magnetspule 21 weg
beaufschlagt. Die konische Reibfläche 13 und die
konische Gegenfläche 14 sind voneinander beabstandet
und es besteht kein Reibkontakt. In diesem Zustand dreht der Stützring 7 gemeinsam
mit der Druckplatte 8 um die Drehachse A. Die Federmittel 15 beaufschlagen die
Druckplatte 8 weg vom zweiten Kupplungsteil 4, so
daß die konische Reibfläche 11 und die
konische Gegenfläche 12 voneinander beabstandet
sind. Die Reibungskupplung 55 ist somit geöffnet,
so das erste und das zweite Kupplungsteil 3, 4 voneinander
entkoppelt sind und kein Drehmoment übertragen wird.
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2 zeigt
erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 21 in
einer zweiten Ausführungsform. Diese entspricht hinsichtlich
ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise in weiten Teilen der Ausführungsform
gemäß 1, auf deren Beschreibung hinsichtlich
der Gemeinsamkeiten Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Bauteile
mit gleichen und abgewandelte Bauteile sind mit um Index 1 tiefergestellten Bezugsziffern
versehen. Im folgenden wird auf die Unterschiede eingegangen.
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Das
erste Kupplungsteil 31 ist vorliegend
als Hohlwelle gestaltet und weist an seinem der Reibkupplung 55 abgewandten
Ende einen Flanschansatz 32 zur drehfesten Verbindung mit
einem Anschlußbauteil auf. Hierfür sind am Flanschansatz 32 Bohrungen 33 vorgesehen,
in denen nicht dargestellte Verschraubungsmittel eingedreht werden
können. Das erste Kupplungsteil 31 ist über
ein Wälzlager 34 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 9 auf
der Drehachse A drehbar gelagert. Das zweite Kupplungsteil 41 ist über das Radiallager 221 relativ zum erstem Kupplungsteil 31 drehbar gelagert. Eine Schraube 35, die
in einem koaxial zur Drehachse A befindlichen Gewinde 36 des
zweiten Kupplungsteils 41 eingeschraubt
ist, verspannt das erste Kupplungsteil 31 über
ein Axiallager 37 mit dem zweiten Kupplungsteil 41 . Zwischen dem ersten Kupplungsteil 31 und dem zweiten Kupplungsteil 41 sind an der Kontaktstelle Gleitflächen 38 vorgesehen,
so daß die beiden Kupplungsteile 31 , 41 drehbar zueinander sind.
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Das
zweite Kupplungsteil 41 umfaßt
ein mittels Schraubmitteln 39 angeschraubtes Deckelteil 18, so
daß das zweite Kupplungsteil 41 im
Halbschnitt betrachtet eine etwa U-förmige Gestalt hat.
In dem so gebildeten Ringraum sind der Stützring 71 , die Druckplatte 8 und der
Anpreßring 61 aufgenommen.
Der Anpreßring 61 ist
etwa hülsenförmig gestaltet und mittels einer
Lagerhülse 41 auf einer Außenfläche
des ersten Kupplungsteils 31 drehbar
gelagert. An einer Außenfläche hat der Anpreßring 61 eine Längsverzahnung 291 , die in eine entsprechende Innenverzahnung
des Deckelteils 18 drehfest eingreift. Die konische Reibfläche 141 ist als Außenfläche
gestaltet und an einem radial nach außen abstehenden Ringabschnitt
gebildet, wobei sich die Reibfläche 141 in Richtung
zum Elektromagneten verjüngt. Die konische Gegenfläche 141 des Stützrings 71 ist als Innenfläche gestaltet.
Der Anpreßring 61 wird
bei axialer Beaufschlagung durch die Magnetspule 21 über
die konischen Reibflächen 131 , 141 mit dem Stützring 71 in Reibkontakt gebracht. Zum Rückstellen
des Anpreßrings 61 bei
deaktivierter Magnetspule 21 in Richtung zweitem Kupplungsteil 4 sind
Federmittel 16 in Form einer Tellerfeder vorgesehen, die
gegen eine Radialfläche des Ringabschnitts abgestützt sind.
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Der
Stützring 71 ist über
ein Axiallager 171 gegenüber
dem mit dem zweiten Kupplungsteil 41 verbundenen
Deckelteil 18 abgestützt. Spreizkräfte, die
in der Rampenanordnung erzeugt werden und die Druckplatte 8 von
dem Stützring 71 weg beaufschlagen,
werden somit allein von dem zweiten Kupplungsteil 41 abgestützt,
wodurch sich ein günstiger Kraftfluß ergibt. Die
Federmittel 151 zum Rückstellen der
Druckplatte 8 sind bei der vorliegenden Ausführungsform
gegen das zweite Kupplungsteil 41 axial abgestützt.
Dabei ist zwischen den Federmitteln 15 und der Druckplatte 8 eine
reibungsmindernde Gleitscheibe 40 vorgesehen. Im Anschluß an
das zweite Kupplungselement 41 kann
ebenfalls eine Viscokupplung gemäß der in 1 gezeigten
Kupplungsanordnung vorgesehen sein.
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Die
Magnetspule 21 ist axial sowie radial im Kupplungsgehäuse 9 festgehalten.
In der einen Richtung liegt die Magnetspule 21 an einem
Boden 49 des Kupplungsgehäuses 9 an.
In der anderen Richtung wird die Magnetspule 21 durch einen
Sicherungsring 50 axial gehalten. In Umfangsrichtung liegt die
Spule 21 in einem ringförmigen Aufnahmeabschnitt 51 des
Kupplungsgehäuses 9 ein. Die Magnetspule 21 sichert
zudem den Lagerinnenring des Lagers 34 in eine erste axiale
Richtung. In die entgegengesetzte Richtung ist der Lagerinnenring
des Lagers 34 mittels eines Sicherungsrings 52 gegenüber einem
Lageransatz des Gehäuses 9 fixiert.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 22 in einer weiteren Ausführungsform
im Längsschnitt. Diese entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus
und ihrer Funktionsweise in weiten Teilen der Ausführungsform
gemäß 1, auf deren Beschreibung hinsichtlich
der Gemeinsamkeiten insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Bauteile
mit gleichen und abgewandelte Bauteile sind mit um Index 2 tiefergestellten
Bezugsziffern versehen. Im folgenden werden die Besonderheiten der
vorliegenden Ausführungsform erläutert.
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Das
zweite Kupplungsteil 42 weist ein
mittels Schraubmitteln 392 angeschraubtes
Deckelteil 182 auf, so daß das
zweite Kupplungsteil 42 im Halbschnitt
eine etwa U-förmige Gestalt hat. In dem so gebildeten Ringraum
sind der Stützring 72 ,
die Druckplatte 8 sowie die Anpreßplatte 62 aufgenommen. Der Anpreßring 62 ist vorliegend drehfest und axial
beweglich mit dem Stützring 72 verbunden
und wird durch Aktivieren der Magnetspule 21 über
die Flächen 132 , 142 mit dem Deckelteil 182 des
zweiten Kupplungsteils in Reibkontakt gebracht. Der Anpreßring 62 ist radial innerhalb des Deckelteils 182 und radial außerhalb des
Stützrings 72 angeordnet.
Dabei bildet die konische Reibfläche 132 eine
Außenfläche des Anpreßrings 62 , und die konische Gegenfläche des
Deckelteils 182 bildet eine Innenfläche.
Der Anpreßring 62 ist über
eine Längsverzahnung 292 mit dem
Stützring 72 axial verschieblich
aber drehfest verbunden. Der Stützring 72 ist über
ein Axiallager 172 gegenüber
dem Deckelteil 182 des zweiten
Kupplungsteils 42 abgestützt.
Spreizkräfte, die in der Rampenanordnung entstehen und
die Druckplatte 8 von dem Stützring 72 weg beaufschlagen, werden somit allein
von dem zweiten Kupplungsteil 42 abgestützt.
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Zwischen
den einander zugeordneten Reibflächenpaaren 11, 12; 13, 14 ist
jeweils eine Reibscheibe 42, 43 angeordnet. Die
Reibscheiben 42, 43 weisen einen Reibkonus auf,
der zwischen den Reibflächen angeordnet ist, sowie mehrere über
den Umfang verteilte axiale Ansätze, die in Bohrungen 44, 45 des
ersten Kupplungsteils 42 bzw. des
Deckelteils 182 eingreifen und
somit verdrehgesichert gegenüber dem zweiten Kupplungsteil 42 sind.
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Es
sind in 3 weiter das Kupplungsgehäuse 9 gezeigt,
in dem die Magnetspule 21 fest einsitzt. Das erste Kupplungsteil 31 ist drehfest mit einem Flanschansatz 322 verbunden, der mittels des Wälzlagers 342 in einem Lageransatz des Kupplungsgehäuses 9 auf
der Drehachse A drehbar gehalten ist. Die Federmittel zum Rückstellen
des Anpreßrings 6 und der Druckplatte 8 sind
vorliegend nicht dargestellt.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird der Anpreßring 62 bei Aktivieren der Magnetspule 21 in
Richtung zum stehenden Gehäuse der Magnetspule 21 axial
angezogen. Dabei kommt die Reibfläche 142 über
die Reibscheibe 42 in Reibkontakt mit der Reibfläche 132 des Deckelteils 182 ,
so daß ein Drehmoment vom Deckelteil 182 auf
den Anpreßring 62 übertragen
wird. Auf diese Weise wird der Stützring 72 gegenüber
der Druckplatte 8 verdreht, so daß letztere in
Richtung zum zweiten Kupplungsteil 4 axial beaufschlagt
wird. Die konischen Reibflächen 11, 12 werden über
die Reibscheibe 43 in Reibkontakt gebracht, so daß ein
Drehmoment zwischen den beiden Kupplungsteilen 3, 4 übertragen
wird. In deaktiviertem Zustand der Magnetspule 21 werden
der Anpreßring 6 und die Druckplatte 8 von
den nicht dargestellten Federmitteln axial aufeinander zu beaufschlagt,
so daß die Reibflächenpaare 11, 12; 13, 14 außer
Kontakt sind und die Pilotkupplung 54 und damit die Hauptkupplung 55 geöffnet
sind.
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- 2
- Kupplungsanordnung
- 3
- erstes
Kupplungsteil
- 4
- zweites
Kupplungsteil
- 5
- Kugeln
- 6
- Anpreßring
- 7
- Stützring
- 8
- Druckplatte
- 9
- Gehäuse
- 11
- konische
Reibfläche
- 12
- konische
Reibfläche
- 13
- Reibfläche
- 14
- Gegenfläche
- 15
- erste
Federmittel
- 16
- zweite
Federmittel
- 17
- Axiallager
- 18
- Deckelteil
- 19
- Bohrung
- 20
- Sicherungsring
- 21
- Magnetspule
- 22
- Radiallager
- 23
- Längsprofil
- 24
- Längsverzahnung
- 25
- Längsverzahnung
- 26
- Längsverzahnung
- 27
- Sicherungsring
- 28
- Lamellenkorb
- 29
- Längsverzahnung
- 30
- Nabe
- 31
- Längsverzahnung
- 32
- Flanschansatz
- 33
- Bohrungen
- 34
- Lager
- 35
- Schraube
- 36
- Gewinde
- 37
- Axiallager
- 38
- Gleitflächen
- 39
- Schraubmittel
- 40
- Gleitscheibe
- 41
- Gleithülse
- 42
- Reibscheibe
- 43
- Reibscheibe
- 44
- Bohrung
- 45
- Bohrung
- 46
- Längsverzahnung
- 48
- Längsverzahnung
- 49
- deckelförmiges
Ende
- 50
- Sicherungsring
- 51
- Ringförmiger
Aufnahmeabschnitt
- 52
- Sicherungsring
- 53
- Axialverstellvorrichtung
- 54
- Pilotkupplung
- 55
- Hauptkupplung
- 56
- Hülsenansatz
- 57
- Viscokupplung
- 58
- Ringnut
- 59
- Kugelrampenanordnung
- 60
- Zapfen
- 61
- Kugelrille
- 62
- Kugelrille
- A
- Drehachse
- F
- Axialkraft
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2005/064182
A1 [0002]
- - DE 69019426 T2 [0003]
- - US 5492194 A [0004]