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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung, insbesondere
für eine
Kopplungsanordnung zur wahlweisen Drehkopplung einer Eingangswelle
eines Kompressors in einem Fahrzeug mit einem Antriebsorgan, umfassend
einen mit einem Antriebsorgan zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse
zu koppelnden ersten Reibelemententräger, mit welchem die Reibelemente
einer ersten Gruppe von Reibelementen drehfest und bezüglich diesem
axial bewegbar gekoppelt sind, einen mit einem Abtriebsorgan zur
gemeinsamen Drehung um die Drehachse zu koppelnden zweiten Reibelemententräger, mit
welchem die Reibelemente einer zweiten Gruppe von Reibelementen
drehfest und bezüglich
diesem axial bewegbar gekoppelt sind, sowie eine Kraftbeaufschlagungsanordnung,
durch welche die Reiblemente der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe über eine
Anpressplatte in Reibwechselwirkung miteinander pressbar sind.
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Derartige
Lamellenkupplungen werden in verschiedenen Bereichen von Fahrzeugen
eingesetzt, um Drehmomente zu übertragen
bzw. die Drehmomentübertragung
wahlweise unterbinden bzw. wieder herstellen zu können. Beispielsweise
in Antriebssträngen
werden derartige Lamellenkupplungen als Anfahr- bzw. auch Schaltkupplungen
eingesetzt. In hydrodynamischen Drehmomentwandlern werden sie zum
Teil als Überbrückungskupplungen eingesetzt.
Auch zur Ankopplung von Kompressoren, die insbesondere in Lastkraftfahrzeugen
den erforderlichen Hydraulikdruck zum Betätigen verschiedenster Systembereiche
erzeugen, werden derartige Lamellenkupplungen eingesetzt, um die
Eingangswelle eines derartigen Kompressors an ein Antriebsorgan,
beispielsweise ein Antriebszahnrad oder eine Nebenabtriebswelle
eines Antriebsaggregats, anzukoppeln.
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Bei
deratigen Lamellenkupplungen sind die im Allgemeinen alternierend
aufeinander folgenden Reibelemente bzw. Lamellen der beiden Gruppen von
Reibelementen bezüglich
der ihnen jeweils zugeordneten Reibelementräger grundsätzlich axial bewegbar gehalten,
so dass im Ausrückzustand,
in welchem die Anpressplatte keine axiale Last auf die beiden Gruppen
von Reibelementen ausübt,
die Reibelemente auch durch zumindest geringfügige axiale Bewegung voneinander
weg bewegt werden können. Insbesondere
sollte im Ausrückzustand
auf die Anpressplatte von dem ersten folgenden Reibelement einer
der beiden Gruppen weg bewegt werden, um Schleppmomente und somit
im Ausrückzustand
Energieverluste und zu übermäßigem Verschleiß führende Reibeffekte
zu vermeiden. Die bei herkömmlichen
Trockenreibkupplungen hierzu dienden Tangentialblattfedern, welche
bezüglich
eines Kupplungsgehäuses
und einer Anpressplatte festgelegt sind und beim Auskuppeln die
Anpressplatte in Richtung Ausrücken
belasten, haben sich bei Lamellenkupplungen insbesondere auch aufgrund
der geringeren Baugröße derselben
als nicht vorteilhaft erwiesen, da Tangentialblattfedern zusätzlichen
radialen Bauraum beanspruchen. Es wurde bei Lamellenkupplungen auch
durch die Geometrie der Reibelemente dafür gesorgt, dass durch das zirkulierende Fluid
Kräfte
erzeugt werden, welche die einzelnen Reibelemente und auch die Anpressplatte
von den Reibelementen weg belasten. Auch dies führt oftmals nicht zu der gewünschten
Axialrelativbewegung, vor allem wenn die Anpressplatte nicht axial
von den Reibelementen wegbewegt wird, so dass Restschleppmomente
durch die prinzipbedingte Restkontaktierung erhalten bleiben.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lamellenkupplung
derart auszugestalten, dass im Ausrückzustand das Entstehen von
Restschleppmomenten bzw. Restreibeffekten bei kompakter Bauart weitestgehend
ausgeschlossen werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Lamellenkupplung, insbesondere für eine Kopplungsanordnung zur
wahlweisen Drehkopplung einer Eingangswelle eines Kompressors in
einem Fahrzeug mit einem Antriebsorgan, umfassend einen mit einem
Antriebsorgan zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse zu koppelnden
ersten Reibelemententräger,
mit welchem die Reibelemente einer ersten Gruppe von Reibelementen
drehfest und bezüglich
diesem axial bewegbar gekoppelt sind, einen mit einem Abtriebsorgan
zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse zu koppelnden zweiten Reibelemententräger, mit
welchem die Reibelemente einer zweiten Gruppe von Reibelementen
drehfest und bezüglich
diesem axial bewegbar gekoppelt sind, eine Kraftbeaufschlagungsanordnung,
durch welche die Reiblemente der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe über eine
Anpressplatte in Reibwechselwirkung miteinander pressbar sind, sowie
eine ringartige Lüftfederanordnung,
welche die Anpressplatte in einer der Wirkrichtung der Kraftbeaufschlagungsanordnung
entgegengesetzten Wirkrichtung beaufschlagt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung
wird also zur Erzeugung einer Luftkraft eine ringartig gestaltete
Federanordnung eingesetzt. Diese kann, ohne die beispielsweise für Tangentialblattfedern
erforderlichen Nietverbindungen erzeugen zu müssen, bei kompakter Baugröße an geeigneter Stelle
innerhalb der Lamellenkupplung angeordnet werden, um somit die Anpressplatte
in Richtung Ausrücken,
also von den Reibelementen weg, zu belasten, so dass diese ausreichend
axialen Raum zur Verfügung
gestellt bekommen, um sich, ggf. unter Ausnutzung entsprechender
Lamellengeometrien, ebenfalls voneinander weg zu bewegen.
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Die
Kraftbeaufschlagungsanordnung kann bei einfacher und kompakter Bauart
eine Tellerfeder umfassen. Auch die ringartige Lüftfederanordnung kann mit einer
Tellerfeder aufgebaut sein.
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Alternativ
ist es möglich,
die Lüftfederanordnung
mit einer Scheibenfederanordnung auszugestalten. Diese weist einen
ringartigen Federkörper und
von diesem ausgehende Federabschnitte auf. Diese Federabschnitte
können
sich von dem Federkörper
im Wesentlichen nach radial außen
erstrecken.
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Während also
der ringartige Federkörper hier
primär
dem Zusammenhalt der einzelnen Federabschnitte an einem Bauteil
dient, so dass diese nicht weiter festgelegt, beispielsweise festgenietet
werden müssen,
wird die Luftkraft durch die sich bezüglich verschiedener Baugruppen
einer derartigen Lamellenkupplung abstützenden Federabschnitte erzeugt.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Lüftfederanordnung
an einem radial inneren Bereich der Anpressplatte abgestützt ist.
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Um
durch die verschiedene auf die Anpressplatte einwirkenden Kräfte eine
ungünstige
Verformung bzw. Verlagerung derselben zu vermeiden, wird vorgeschlagen,
dass die Kraftbeaufschlagungsanordnung und die Lüftfederanordnung die Anpressplatte
im Wesentlichen im gleichen radialen Bereich beaufschlagen.
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Die
Lüftfederanordnung
kann bezüglich
eines Reibelemententrägers
von erstem Reibelemententräger
und zweitem Reibelemententräger
abgestützt
sein. Auch die Kraftbeaufschlagungsanordnung kann dann bezüglich dieses
Reibelemententrägers
abgestützt
sein, so dass die verschiedenen auf die Anpressplatte einwirkenden
Kräfte
innerhalb einer Baugruppe aufgenommen werden können und nicht an anderen Baugruppen
axial abgestützt
werden müssen.
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Dieser
Effekt kann dadurch noch stärker
genutzt werden, dass eine Widerlagerplatte für die Reibelemente bezüglich des
einen Reibelemententräger abgestützt ist.
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Die
erfindungsgemäß aufgebaute
Lamellenkupplung kann von dem so genannten Normal-Geschlossen-Typ
sein, kann also so aufgebaut sein, dass durch die Kraftbeaufschlagungsanordnung
die Anpressplatte in eine die Reibelemente der ersten Gruppe und
der zweiten Gruppe in Reibwechselwirkung bringende Einrückstellung
vorgespannt ist und dass die Vorspannung durch eine auf die Kraftbeaufschlagungsanordnung
oder die Anpressplatte einwirkende Ausrückanordnung aufhebbar ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kopplungsanordnung zur
wahlweise Herstellung einer Drehkopplung einer Eingangswelle eines
Kompressors in einem Fahrzeug mit einem Antriebsorgan, umfassend
eine Lamellenkupplung mit dem erfindungsgemäßen Aufbau.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Längsschnittansicht
durch eine erfindungsgemäß aufgebaute
Lamellenkupplung einer Kopplungsanordnung für eine Eingangswelle eines
Kompressors;
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2 eine
vergrößerte Detailansicht
des Details II in 1;
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3 eine
der 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsart;
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4 die
Ausgestaltungsform der 3, geschnitten in einer anderen
eine Drehachse enthaltenen Schnittebene.
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In 1 ist
eine Kopplungsanordnung 10 gezeigt, mit welcher ein Drehmoment
von einem als Antriebsorgan hier wirksamen Antriebszahnrad 12 auf eine
nicht dargestellte Eingangswelle eines Kompressors in einem Fahrzeug übertragen
werden kann. Das Antriebszahnrad 12 wird von einem Antriebsaggregat,
beispielsweise einer Brennkraftmaschine, zur Drehung angetrieben.
Mit dem Antriebszahnrad 12 ist ein erster Reibelemententräger 14 drehfest
verbunden. Ein erstes Teil 16 desselben trägt das Antriebszahnrad 12 fest.
Ein im Wesentlichen schalenartig oder topfartig ausgebildetes zweites
Teil 18 ist mit dem ersten Teil 16 beispielsweise durch
Verschweißung
fest verbunden und weist in einem Umfangswandungsbereich eine Innenverzahnung 20 auf.
Mit dieser Innenverzahnung 20 sind die als Lamellen allge mein
bezeichneten Reibelemente 22 einer ersten Gruppe 24 von
Reibelementen zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse A gekoppelt.
Da die Innenverzahnung 20 in Richtung der Drehachse A langgestreckt
ist, können
die Reibelemente 22 der ersten Gruppe 24 sich
zumindest in geringem Ausmaß auch
axial bezüglich
des ersten Reibelemententrägers 14 bewegen.
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Ein
zweiter Reibelemententräger 20 ist
mit einem axialen Endbereich in dem ersten Teil 16 des ersten
Reibelemententrägers 14 über eine
Gleitlageranordnung 28 drehbar gelagert. Durch zwei an
beiden axialen Seiten der Gleitlageranordnung 28 vorgesehene
Sicherungsringe 30, 32, die in Außenumfangsnuten
des zweiten Reibelemententrägers 26 eingreifen,
sind die beiden Reibelemententräger 14, 26 axial
in definierter Positionierung bezüglich einander gehalten.
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Der
zweite Reibelemententräger 26 weist
an einem ringartigen Erweiterungsbereich 34 eine in Richtung
der Drehachse A langgestreckte Außenverzahnung 36 auf,
an welcher die Reibelemente bzw. Lamellen 38 einer zweiten
Gruppe 40 von Reibelementen axial bewegbar zur gemeinsamen
Drehung mit dem zweiten Reibelemententräger 26 gekoppelt sind.
Man erkennt, dass jeweils ein Reibelement 22 der ersten
Gruppe 24 oder ein Reibelement 38 der zweiten
Gruppe 40 einander abwechselnd aufeinander folgen.
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Eine
Widerlagerplatte 42 ist an dem zweiten Reibelemententräger 26 festgelegt,
beispielsweise durch Verschweißung
oder Verschraubung. Diese Widerlagerplatte 42 ist an einer
axialen Seite der beiden Gruppen 24, 40 vorgesehen
und bildet die axiale Abstützung
für die
beiden Gruppen 24, 40 von Reibelementen. An der
anderen axialen Seite, also beispielsweise der einer Brennkraftmaschine
zugewandten axialen Seite, ist eine Anpressplatte 44 vorgesehen.
Diese kann beispielsweise mit den Reibelementen 38 der
zweiten Gruppe 40 zusammen am zweiten Reibelemententräger 26 drehfest,
jedoch in bestimmtem Ausmaß axial
bewegbar gehalten sein.
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Eine
als Kraftspeicher bzw. Kraftbeaufschlagungsanordnung wirksame Tellerfeder 46 ist
in ihrem radial äußeren Bereich
an einer Abstützplatte 48 axial
abgestützt.
Diese Abstützplatte 48 ist
durch den Sicherungsring 32 und eine Schulter am zweiten
Reibelemententräger 26 bezüglich diesem
axial festgehalten. In einem radial mittleren Bereich belastet die Tellerfeder 46 die
Anpressplatte 44 unter Abstützung an der Abstützplatte 48 in
Richtung auf die beiden Gruppen 24, 40 und auf
die Widerlagerplatte 42 zu. Durch diese Beaufschlagung
ist also eine die beiden Reibelemententräger 14, 26 und
die beiden Gruppen 24, 40 von Reibelemente umfassende
Lamellenkupplung 50 in einen Einrückzustand vorgespannt.
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Am
radial inneren Bereich der Tellerfeder 46 ist diese durch
einen grundsätzlich
axial auf dem zweiten Reibelemententräger 26 verlagerbaren Druckring 52 axial
belastbar. Ein an der anderen axialen Seite der beiden Gruppen 24, 40 liegender
weiterer Druckring 54 beaufschlagt den erstgenannten Druckring 52 über mehrere
die ringartige Erweiterung 34 des zweiten Reibelemententrägers 26 überbrückende Übertragungselemente 56.
Diese können beispielsweise
mit einem der beiden Druckringe 52, 54 integral
ausgebildet sein, können
aber auch als separate Elemente ausgebildet sein.
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Der
Druckring 54 ist über
ein Drehentkopplungslager 58 axial bezüglich eines Kolbenelements 60 einer
hier nicht weiter dargestellten Ausrückkrafterzeugungsanordnung 62 abgestützt. Diese
Ausrückkrafterzeugungsanordnung 62 umfasst
im Allgemeinen einen ringartigen Zylinder, in welchem das Kolbenelement 60 axial
bewegbar ist und in dessen Zylinderkammer Druckfluid einleitbar
ist, um das Kolbenelement 60 in der Darstellung der 1 nach rechts,
also auf die Lamellenkupplung 50 zu zu bewegen und dabei über das
Drehentkopplungslager 58, den Druckring 54, die Übertragungselemente 56 und
den Druckring 52 die Tellerfeder 46 radial innen zu
belasten und bei axialer Verschiebung derselben im radial inneren
Bereich auch die Anpressplatte 44 zu entlasten.
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Hinsichtlich
des vorangehend grundsätzlich beschriebenen
Gesamtaufbaus sei noch erwähnt, dass
der zweite Reibelemententräger 26 mit
einer Axialverzahnungsformation 64 in Drehkopplungseingriff
gebracht werden kann mit einer Verzahnung an einem anzutreibenden
Organ, also beispielsweise der Eingangswelle eines Kompressors in
einem Fahrzeug. Durch diese Eingangswelle hindurch kann das insbesondere
zur Erzeugung einer Kühlwirkung dienende
Fluid in einen zentralen Hohlraum 66 im zweiten Reibelemententräger 26 eingeleitet
werden. Von diesem kann das Fluid dann nach radial außen in den
Bereich der Reibelemente 22, 38 strömen, so dass
durch Umströmung
derselben Wärme
abgeführt werden
kann. Auch in den Bereich der Gleitlagerung 28 kann nach
radial außen
Fluid durch entsprechende Öffnungen
im zweiten Reibelemententräger 26 abgegeben
werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der vorangehend erläuterte Aufbau selbstverständlich in
verschiedensten Aspekten ergänzt
oder abgeändert werden
kann, ohne von den Erfindungsprinzipien abzuweichen. Weiter sei
bereits hier darauf hingewiesen, dass die Lamellenkupplung 50 auch
in anderen Bereichen in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem
Antriebsstrang zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebe
als Anfahrkupplung, in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler
als Überbrückungskupplung
oder auch in einem Hybridantriebssystem zum Einsatz gelangen kann.
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Die 2 zeigt
etwas detailliert die Zusammenwirkung der Anpressplatte 44 mit
der Tellerfeder 46. Man erkennt den radial äußeren Bereich 70 derselben,
der sich an einem Abstützbereich 72 der
Abstützplatte 48 abstützt. Im
radial mittleren Bereich 74 belastet die Tellerfeder 56 einen
Abstützbereich 76 der
Anpressplatte 44. Im radial inneren Bereich 78 liegt
der Tellerfeder 46 der Druckring 52 axial gegenüber, welcher
ebenfalls einen ringartigen Abstützbereich 80 bereitstellt.
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Durch
die Tellerfeder 46 ist nach Art einer Normal-Geschlossen-Kupplung
die Anpressplatte 44 in Richtung auf die beiden Gruppen 24, 40 von
Reibelementen zu vorgespannt, so dass ohne Ausrückkraft, welche über die
beiden Druckringe 52, 54 übertragen wird, die Lamellenkupplung 50 grund sätzlich eingerückt ist.
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Um
im Ausrückzustand
dafür zu
sorgen, dass die Anpressplatte 44 in definierter Weise
sich axial von den beiden Gruppen 24, 40 weg bewegt und
diesen somit durch geringfügige
Relativaxialverlagerung die Aufhebung der gegenseitigen Reibwechselwirkung
ermöglicht,
ist eine ringartige Lüftfederanordnung 82 vorgesehen.
Diese ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
mit einer ringartigen Tellerfeder 84 ausgebildet, die in
ihrem radial äußeren Bereich 86 sich
an einem nach innen greifenden ringartigen Abstützvorsprung 88 der
Anpressplatte 44 abstützt
und in ihrem radial inneren Bereich 90 sich an der ringartigen
Erweiterung 34 des zweiten Reibelemententrägers 26 axial
abstützt, wobei
hier eine Zentrierwirkung erreicht werden kann durch den radial
innen in der Tellerfeder 84 angeordneten Druckring 52.
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Die
Tellerfeder 84 belastet durch diese Abstützung die
Anpressplatte 44 derart, dass sie bei Minderung der durch
die Tellerfeder 46 ausgeübten Einrückkraft FE unter
Abstützung
am zweiten Reibelemententräger 26 durch
Erzeugung der Lüftkraft
FL die Anpressplatte 44 zusammen
mit der bei Durchführung
eines Ausrückvorgangs
sich axial bewegenden Tellerfeder 46 in Richtung von den
beiden Gruppen 24, 40 von Reibelementen weg bewegt.
Hier wird also durch Einführung
einer definierten Lüftkraft
FL eine Luftbewegung der Anpressplatte 44 erzwungen. Die
Reibelemente 22, 38 der beiden Gruppen 24, 40 können sich,
beispielsweise unterstützt
durch eine entsprechende Geometrie derselben, dann ebenfalls axial
verlagern, wobei diese Geometrie unter Ausnutzung der Fluidströmung bzw.
Fluidzirkulation eine Axialkraft auf die einzelnen Reibelemente 22, 38 ausüben kann.
Somit kann ohne wesentliche weitere Reib- bzw. Schermomente ein
Schlupf erzeugt werden.
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Eine
abgewandelte Ausgestaltungsform der ringartigen Lüftfederanordnung 82 ist
in den 3 und 4 gezeigt. Hier umfasst diese
Lüftfederanordnung 82 eine
Scheibenfeder 92 mit einem ringartigen Federkörper 94.
Dieser ist axial an der scheibenartigen Erweiterung 34 der
Anpressplatte 44 abgestützt.
An mehreren Umfangsbereichen gehen von dem ringartigen Federkörper 94 nach
radial außen zungenartige
Federvorsprünge 96 aus.
Diese sind in nach radial außen
offenen Aussparungen 98 der ringartigen Erweiterung 34 aufgenommen
und greifen in entsprechende Umfangsaussparungen 100 am
radial inneren Bereich der Anpressplatte 44 ein. Auf diese
Art und Weise ist die Scheibenfeder 92 bezüglich des
zweiten Reibelemententrägers 26 und
auch bezüglich
der Anpressplatte 44 in definierter Drehpositionierung
gehalten und mithin bezüglich
diesen beiden Baugruppen auch nicht drehbar.
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Während der
Federkörper 92 im
Wesentlichen als ebener Ring ausgebildet ist, können die nach radial außen greifenden
Federabschnitte 96 axial abgekröpft oder gekrümmt sein,
um unter geeigneter Vorspannung an der Anpressplatte 44 anzugreifen.
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Aus
Symmetriegründen
ist es vorteilhaft, mehrere derartige Federvorsprünge 96,
beispielsweise vier mit einem Winkelabstand von 90° angeordnete
Federvorsprünge 96,
vorzusehen. Deren Anzahl kann selbstverständlich auch in Abhängigkeit
von der erforderlichen Axialbelastung für die Anpressplatte 44 variieren.
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Mit
der erfindungsgemäß vorzusehenden Lüftfederanordnung 82,
die ringartig ausgebildet ist und im Wesentlichen radial innerhalb
der Anpressplatte 44 angeordnet ist, um mit dieser bzw.
auch dem zweiten Reibelemententräger
zusammenzuwirken, wird es möglich,
ein definiertes Luftspiel bei Durchführung von Ausrückvorgängen zu
erzeugen, ohne dass hierfür
wesentlicher weiterer Bauraum erforderlich wird.
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Die
hierzu eingesetzten ringartigen Lüftfederanordnungen können entsprechend
den jeweils erforderlichen Kräften
ausgestaltet werden, beispielsweise als Scheibenfeder oder als Tellerfeder, also
bezüglich
der Drehachse angestellter Feder, die dann beispielsweise als durchgehender
Ring ausgebildet sein kann oder beispielsweise nach Art einer Membranfeder
nach radial innen mit zungenartigen Vorsprüngen versehen sein kann.