DE102010006054A1 - Kupplungsaggregat - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kupplungsaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Derartige Kupplungsaggregate mit einer Verschleißnachstelleinrichtung sind bekannt. Für eine Vielzahl von im Stand der Technik bekannten Dokumenten seien die
DE 43 22 677 B4 und dieDE 195 10 905 A1 herausgegriffen, die bereits verwendete Arten von Verschleißnachstellungen offenbaren. Beide Kupplungsaggregate weisen Rampeneinrichtungen zur Kompensation von Verschleiß auf, der beispielsweise durch Abrieb der Reibbeläge der Kupplungsscheibe, Setzen der Belagfederung und/oder Verformung von Metallteilen hervorgerufen wird. Durch einen Sensor, beispielsweise einen Kraft- oder Wegsensor, wird der Verschleiß, das heißt eine axiale Abnahme des Abstandes zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Anpressplatte bei geschlossener Reibungskupplung, ermittelt und durch Verdrehen der Rampeneinrichtung, beispielsweise zwei korrespondierenden Rampenringen mit über den Ringumfang verteilten, einander gegensätzlich zugewandten Rampen, eine durch den Verschleiß hervorgerufene Schrägstellung der zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Druckplatte verspannten Tellerfeder mit radial nach innen gerichteten Tellerfederzungen kompensiert. Die Nachstellung durch Verdrehen der Rampeneinrichtung erfolgt dabei federbelastet mittels in Umfangsrichtung wirksamer Druck- oder Zugfedern. - Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, Kupplungsaggregate funktionell zu verbessern, insbesondere die Langzeiteigenschaften dahingehend zu gestalten, dass über die Lebensdauer eine gleichbleibende und von der Fliehkraft unabhängige Nachstellqualität erhalten bleibt. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist die kostengünstige Herstellung von Verschleißnachstellungen, insbesondere von bezüglich gleichbleibender Nachstellqualität langzeitoptimierten Verschleißnachstellung und den dazugehörigen Kupplungsaggregaten.
- Die Aufgabe wird durch ein Kupplungsaggregat mit zumindest einer Reibungskupplung bestehend aus einer mit einem Gehäusebauteil drehfest verbindbaren Druckplatte und einer drehfest und axial gegenüber der Druckplatte verlagerbaren Anpressplatte und einer bei einer axialen Verlagerung der Anpressplatte mittels eines sich am Gehäusebauteil abstützenden Hebels zwischen der Druckplatte und der Anpressplatte verspannbaren Kupplungsscheibe, wobei axial zwischen Gehäusebauteil und Anpressplatte eine Verschleißnachstelleinrichtung vorgesehen ist, die ein mittels zumindest eines Energiespeichers unterstütztes Verdrehen von zueinander korrespondierenden Rampeneinrichtungen in Umgangsrichtung ein verschleißbe dingtes Axialspiel zwischen einem Gehäusebauteil und Anpressplatte ausgleicht, gelöst, wobei zur Unterstützung der Verdrehbewegung zumindest einer Rampeneinrichtung zumindest ein parallel zur Verdrehachse gewickelter, mit einer Federfangeinrichtung versehener Energiespeicher verwendet wird. Durch die Verwendung einer Federfangeinrichtung für die Rollfeder wird diese während einer Aufwicklung bei zunehmender Verdrehung der von dieser beaufschlagten Rampeneinrichtung zuverlässig auf einem vorgegebenen Radius gehalten, so dass keine beziehungsweise nur eine innerhalb der vorgebbaren Auslegung der Federfangeinrichtung zugelassene Verlagerung der Federwindungen erfolgt. Hierdurch wird die Rollfeder zuverlässig aufgewickelt und gegen Aufweitung insbesondere nach radial außen infolge Fliehkrafteinfluss gesichert.
- Als Kupplungsaggregat können dabei einfache Reibungskupplungen, beispielsweise als Anfahr- und Trennkupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe eines Kraftfahrzeuges, oder Doppelkupplungen mit zwei integrierten Reibungskupplungen, beispielsweise für Doppelkupplungsgetriebe mit zwei mittels der Reibungskupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbaren Teilgetrieben oder einem Getriebeantrieb und einem Nebenabtrieb für Arbeitsgeräte, oder weitere vorteilhafte Ausgestaltungen mit weiteren Reibungskupplungen, beispielsweise für das Ankuppeln weiterer treibender oder getriebener Wellen von Funktionseinheiten wie Nebenabtrieben, Elektromaschinen und/oder zusätzlichen Getriebeeingangswellen. Dabei kann das Kupplungsaggregat Teil eines Drehmomentübertragungsaggregats sein, das zwischen Brennkraftmaschine und Ausgang des Kupplungsaggregats zumindest eine Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen, beispielsweise mittels eines Zweimassenschwungrades, und/oder von Axial- und/oder Taumelschwingungen, beispielsweise mittels einer axial elastischen Gestaltung von Bauteilen des Kupplungs- und/oder Drehmomentübertragungsaggregats. Es versteht sich, dass bei Verwendung einer Doppel- oder Mehrfachkupplung im Kupplungsaggregat eine, mehrere oder alle Reibungskupplungen mit der vorgeschlagenen Verschleißnachstelleinrichtung ausgestattet sein können.
- Die Art der Reibungskupplung hängt dabei von der Anwendung ab. Es kann sich um sogenannte gedrückte oder gezogene Reibungskupplungen handeln, die zwangsweise geöffnet oder zwangsweise geschlossen sein können. Je nach Art der verwendeten Reibungskupplung kann die Nachstellung eines Verschleißes daher beispielsweise bei geöffneter, bei geschlossener oder im geöffneten oder geschlossenen Zustand mit Überweg beaufschlagter Reibungskupplung oder nach Speicherung des nachzustellenden Weges bei der nächsten Betätigung erfolgen. Allen Nachstellungen gemeinsam ist eine Rampeneinrichtung, die in Umfangsrichtung entgegen der gespeicherten Energie zumindest eines Energiespeichers gegen über dem Kupplungsgehäuse beziehungsweise einem Gehäusebauteil, das mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Druckplatte rotiert, in der Weise verdreht wird, dass der zu kompensierende Weg durch die nach Verdrehung erhöhte Rampenhöhe am Kupplungsgehäuse oder einem mit diesem verbundenen Bauteil zur Anlage kommt. Die Rampen können beispielsweise in Form eines Rampenringes über den Umfang angeordnet sein, wobei ein hierzu korrespondierender Rampenring mit gegenläufigen Rampen am Kupplungsgehäuse vorgesehen oder mit diesem fest verbunden sein kann.
- Der zur Betätigung der Reibungskupplung verwendete Hebel kann je nach Anforderung der Art der Reibungskupplung – zwangsweise offen oder geschlossen, gezogen oder gedrückt – ein einarmiger oder zweiarmiger Hebel sein, der radial außen beziehungsweise zwischen einer radial außen vorgesehenen Anlagefläche für die Anpressplatte und dem radial innen liegenden Endabschnitt die Anpressplatte beaufschlagt und bei axialer Bewegung der radialen Innenseite mit einem entsprechenden Hebelverhältnis die Druckplatte axial verlagert und damit die Reibungskupplung betätigt. Anstatt eines starren Hebels können beispielsweise scheibenförmige, radial innen segmentierte Bauteile, sogenannte Tellerfedern, verwendet werden, die über elastische Fähigkeiten in axiale Richtung verfügen.
- Der zumindest eine Energiespeicher kann aus Drahtmaterial gewickelt sein. Vorzugsweise wird jedoch Bandmaterial aus elastischem Material, vorzugsweise Stahl verwendet. Auf diese Weise kann bei einer hohen Federkonstante die Wicklungslänge wie Länge des aufgewickelten Bandmaterials verwendet werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass eine entsprechend ausgelegte Wicklungslänge einen großen Verdrehwinkel der Rampeneinrichtung zulässt. Ein auf diese Art verwendeter Energiespeicher in Form einer sogenannten Rollfeder kann durch Aufwickeln des gerollten Federpakets durch Ziehen oder Drücken eine Rampeneinrichtung verdrehen, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn bei gedrückten Ausführung das bereits aufgewickelte Federband abgestützt wird und damit vor Biegen oder Knicken geschützt wird.
- Ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel eines Kupplungsaggregats sieht vor, dass der zumindest eine Energiespeicher radial außerhalb der zumindest einen Rampeneinrichtung angeordnet ist. Beispielsweise kann ein Energiespeicher, beispielsweise bestehend aus einer Rollfeder um die Rampeneinrichtung, also im Wesentlichen um die Verdrehachse der Rampeneinrichtung gewickelt sein, wobei dieser an einem Ende mit dem Kupplungsgehäuse und auf der anderen Seite unter Vorspannung mit dem Rampenring verbunden ist, indem er beispielswei se in eine Ausnehmung eingehängt wird. Werden mehrere, beispielsweise Rollfedern axial übereinander angeordnet, können diese über den Umfang verteilt an verschiedenen Stellen der Rampeneinrichtung befestigt und eine gleichmäßige Verdrehung durch gleichmäßigere Zug- oder Schubkräfte erzielt werden.
- Besonders vorteilhaft kann ein Kupplungsaggregat sein, bei dem mehrere über den Umfang verteilte Energiespeicher, beispielsweise in Form von Rollfedern um außerhalb der Rampeneinrichtung über den Umgang verteilten, am Kupplungsgehäuse angeordneten Stiften gewickelt sind und an einer Rampeneinrichtung, beispielsweise einem Rampenring befestigt sind. Vorteilhaft kann ein Einhaken von umgelegtem Bandmaterial in Ausnehmungen des Rampenrings sein. Es versteht sich, dass die Befestigung oder Fixierung auch an einem mit dem Rampenring verbundenen Bauteil erfolgen kann. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform kann die direkte Befestigung der Rollfeder am Stift unterbleiben, wenn beispielsweise die Länge des aufzurollenden Federbandes den aus dem maximalen Verdrehwinkel resultierende Verdrehweg kompensieren kann ohne aus dem Stift auszufädeln. Weiterhin kann der Stift oben verbreitert sein, um ein Ausfädeln des Federbandes zu verhindern.
- Der Stift selbst kann in das Kupplungsgehäuse gesteckt, geschraubt, geschrumpft oder mit diesem verschweißt sein. Vorteilhaft kann eine einstückige Herstellung mit dem Kupplungsdeckel sein, indem der oder die über den Umfang verteilten Stifte mittels Materialumformungsverfahren aus dem Material des Kupplungsgehäuses gedrückt werden.
- Das Kupplungsaggregat kann eine oder mehrere Verschleißnachstelleinrichtungen aus zwei Rampeneinrichtungen enthalten, wobei eine zur Sensierung des Verschleißweges und die andere zur Nachstellung des sensierten Verschleißweges vorgesehen ist und zumindest eine der beiden Rampeneinheiten zumindest einen parallel zur Verdrehachse gewickelten Energiespeicher aufweist. Es versteht sich, dass weitere Rampenringe oder anders ausgestattete Rampeneinrichtung unabhängig von ihrer Funktion in einer Verschleißnachstellung in vorteilhafter Weise von den vorgeschlagenen Energiespeichern in allen beschriebenen Formen verdreht werden können.
- In vorteilhafter Weise wird die Fangeinrichtung aus einem zumindest sich über einen zu einer Aufrollachse der zumindest einen Rollfeder radial beabstandeten Kreisausschnitt erstreckenden Kragen gebildet. Dieser sich beispielsweise über die Breite der Rollfeder erstreckende Kragen gibt den Abstand zur Aufrollachse vor und orientiert sich an der Anzahl der aufzuwi ckelnden Windungen bei verschlissener Reibungskupplung beziehungsweise an dem von dieser hierbei beanspruchten radialen Bauraum. Zur besseren Aufwicklung während der Verschleißnachstellungsphasen kann das dem Band zugewandte Ende des Kragens eine Einfuhrschräge aufweisen. Der Kragen kann aus mehreren Kreissegmenten gebildet sein. Beispielsweise können zwei gegenüberliegende Kreisausschnitte vorgesehen sein.
- In vorteilhafter Weise wird die zumindest eine Rollfeder mittels eines freien Endes in einem an einem gehäusefest angeordneten Stift aufgenommenen Hülsenteil befestigt und in diesem Hülsenteil aufgerollt. Der Aufrollvorgang erfolgt bei zunehmender Verdrehung des zumindest einen Rampenrings. Das Hülsenteil kann aus Blech mittels Umformverfahren dargestellt werden und die Federfangeinrichtung einstückig enthalten, so dass die Federfangeinrichtung ohne zusätzlichen Teileaufwand dargestellt werden kann. Weiterhin kann das Hülsenteil mittels einer Positioniernase gegenüber dem Gehäusebauteil positioniert und gesichert werden, so dass der oder die Kreissegmente des Kragens immer dieselbe Position einnehmen.
- Die Erfindung wird anhand der in den
1 bis7 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen: -
1 ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungsaggregats, -
2 eine Explosionszeichnung des in1 dargestellten Kupplungsaggregats, -
3 eine Ansicht eines Gehäusebauteils mit Verstelleinrichtung, -
4 ein Detail aus3 , -
5 einen Teilschnitt durch ein dem Kupplungsaggregat der1 ähnliches Kupplungsaggregat mit einer Rollfeder mit Federfangeinrichtung, -
6 ein Detail des Kupplungsaggregats der5 in Ansicht, -
7 ein Hülsenteil mit Federfangeinrichtung zur Aufnahme der Rollfeder. - Das in
1 dargestellte Kupplungsaggregat1 umfasst zwei Reibungskupplungen2 ,3 , die im ausgerückten, also geöffneten Zustand dargestellt sind. - Das Kupplungsaggregat
1 bildet somit eine Doppelkupplung, die zwei Kupplungsscheiben4 ,5 umfasst, die mit unterschiedlichen Getriebeeingangswellen verbindbar sind, wobei das diese Wellen aufweisende Getriebe in vorteilhafter Weise ein so genanntes Lastschaltgetriebe bilden kann, welches zwei Teilgetriebe aufweisen kann, - Die Kupplungsscheiben
4 ,5 tragen radial außen Reibbeläge6 ,7 , die axial einspannbar sind zwischen einer den beiden Reibungskupplungen2 und3 gemeinsamen Druckplatte8 und einer der jeweiligen Reibungskupplung2 bzw.3 zugeordneten Anpressplatte9 ,10 . Die Druckplatte8 bildet ein Bestandteil eines Schwungrades, das mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Druckplatte8 ist über axial verlaufende Bereiche, die hier nicht näher dargestellt sind, mit einer Antriebsplatte bzw. einem Antriebskorb11 verbunden. Die Antriebsplatte11 ist als Mitnehmerring ausgebildet. Die axial verlaufenden Bereiche, die eine Verbindung zwischen der Druckplatte8 und der Antriebsplatte11 herstellen, können entweder an der Druckplatte8 oder an der Antriebsplatte11 angeformt sein oder aber auch an beiden Teilen zumindest teilweise vorgesehen sein. Die Antriebsplatte11 kann entweder nach Art eines Drehmomentwandlers mit einer zum Beispiel an der Kurbelwelle des Antriebsmotors vorgesehenen Antriebsplatte verschraubbar sein oder aber mit einem motorseitig angeordneten Antriebselement über eine axiale Steckverbindung verbindbar sein. - Die Druckplatte
8 ist über eine Lagerung8a getriebeseitig gelagert und zumindest in einer Axialrichtung festgelegt, um die zumindest für eine der Reibungskupplungen erforderlichen Schließkräfte axial abzufangen. Die Druckplatte8 kann also auf einer Getriebeeingangswelle gelagert bzw. axial abgestützt sein. Sie kann jedoch auch in Abwandlung dieser Lehre auf einem mit dem Getriebegehäuse fest verbundenen Abstützstutzen bzw. Abstützrohr aufgenommen und axial abgestützt sein. - Wie aus
1 erkennbar ist, besitzen die Kupplungsscheiben4 und5 axial zwischen ihren beiden ringförmigen Reibbelägen6 und7 eine so genannte Belagfederung, die einen progressiven Aufbau und Abbau des von den Reibungskupplungen2 ,3 übertragbaren Drehmomentes über zumindest einen Teilbereich des Betätigungsweges gewährleisten. - Die Anpressplatte
9 ist mittelbar oder unmittelbar vorzugsweise über blattfederartige Elemente mit der Druckplatte8 drehfest, jedoch begrenzt axial verlagerbar verbunden. Die Anpressplatte10 der Reibungskupplung3 ist in ähnlicher Weise mit der Druckplatte8 antriebsmäßig gekoppelt. An der Gegendruckscheibe8 ist ein Gehäusebauteil12 befestigt, das hier als Blechdeckel ausgebildet ist. Axial beidseits dieses Bauteiles12 sind in ringförmiger Anordnung vorgesehene Hebelelemente13 ,14 vorgesehen, mittels derer die jeweils zugeordnete Reibungskupplung2 ,3 betätigbar ist. - Die Hebelelemente
13 ,14 können jeweils ein ringartiges Bauteil bilden, das tellerfederähnliche Eigenschaften aufweist, also federnd in seiner Konizität veränderbar ist. Im Folgenden werden die zu einem ringartigen Bauteil zusammengefassten Hebelelemente13 ,14 als Hebelfeder15 bzw.16 bezeichnet. Diese Hebelfedern15 ,16 besitzen vorzugsweise jeweils eine Federeigenschaft, die gewährleistet, dass sich diese tendenzmäßig in eine kegelstumpfförmige Position aufstellen, die einem geöffneten Zustand der Reibungskupplungen2 und3 entspricht. - Die Anpressplatte
10 trägt Zugmittel17 , die sich axial erstrecken und an ihrem der Anpressplatte10 abgewandten Ende18 eine Schwenklagerung bzw. Anlagefläche19 tragen, an der die Hebelfeder16 kippbar bzw. verschwenkbar abgestützt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anlagefläche19 einstückig mit den Zugmitteln17 ausgebildet und durch einen radial nach innen hin gerichteten ringförmigen Bereich gebildet. - Die Zugmittel
17 können durch einzelne über den Umfang verteilte hakenartige Bauteile gebildet sein. In vorteilhafter Weise können diese Zugmittel17 jedoch auch zu einem vorzugsweise aus Blech hergestellten Bauteil zusammengefasst werden, welches einen vorzugsweise geschlossenen ringförmigen Bereich besitzt, von dem aus mehrere axiale Schenkel ausgehen können, die mit der Anpressplatte10 fest verbunden sind. - Radial innerhalb der Anlagefläche
19 ist die Hebelfeder16 an einer Rampeneinrichtung in Form eines ringförmigen Rampenrings20 abgestützt. Der ringförmige Rampenring20 ist axial zwischen dem Gehäusebauteil12 und der Hebelfeder16 eingespannt und bildet ein Bestandteil einer Verschleißnachstelleinrichtung21 , mittels der zumindest der an den Reibbelägen7 auftretende Verschleiß wenigstens teilweise automatisch ausgeglichen werden kann. Zum Schließen der Reibungskupplung3 werden die radial inneren Spitzen22 der Hebelfeder16 in Richtung nach links beaufschlagt. Hierfür ist ein die Schließkraft zumindest im Wesentlichen in die Reibungskupplung3 einleitendes Betätigungselement, wie zum Beispiel ein Betätigungslager vorgesehen, welches nicht näher dargestellt ist. Ein derartiges Betätigungselement bildet einen Bestandteil eines Betätigungssystems, welches als pneumatisches, hydraulisches, elektrisches oder mechanisch betätigtes Betätigungssystem ausgebildet sein kann oder aber eine Kombination der erwähnten Betätigungsmöglichkeiten aufweist, also beispielsweise als elektrohydraulisches Betätigungssystem ausgebildet ist. - Die die Drehmomentübertragung und die axiale Verlagerbarkeit der Anpressplatte
10 gewährleistenden Federmittel, wie insbesondere Blattfedern, die in an sich bekannter Weise die Bauteile8 und10 miteinander verbinden, besitzen vorzugsweise eine definierte axiale Vorspannung, die gewährleistet, dass die Anpressplatte10 in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung3 beaufschlagt wird. Dies bedeutet, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Anpressplatte10 axial in Richtung nach links von der Druckplatte8 durch die erwähnten vorgespannten Blattfedern weggedrängt wird. Dadurch werden die Reibbeläge7 freigegeben. Die Vorspannung der entsprechenden Federmittel, wie insbesondere Blattfedern, soll weiterhin gewährleisten, dass die Anlagefläche19 stets axial in Richtung der radial äußeren Bereiche der Hebelfeder16 gedrängt wird. - Der Rampenring
20 bildet einen so genannten Verstellring, der über die Rampeneinrichtung am Gehäusebauteil12 axial abgestützt ist. Die Rampeneinrichtung besitzt in Umfangsrichtung verlaufende, sich in axialer Richtung erhebende Rampen. In bekannter Weise können entsprechende Rampen unmittelbar an dem Rampenring20 angeformt sein und die mit diesen zusammenwirkenden Gegenrampen in vorteilhafter Weise unmittelbar im Bereich des Gehäusebodens des Gehäusebauteil12 eingebracht sein. In Umfangsrichtung wird der Rampenring20 von wenigstens einer in den3 und4 näher dargestellten Feder40 in Umfangsrichtung bzw. Nachstellrichtung beaufschlagt. - Die Verschleißnachstelleinrichtung
21 umfasst weiterhin eine Sensoreinrichtung23 , die einen ebenfalls als Rampenring24 ausgebildeten Sensorring aufweist, der in ähnlicher Weise, wie dies in Zusammenhang mit dem Rampenring20 beschrieben wurde, über eine Rampeneinrichtung am Gehäuseboden des Gehäusebauteils12 abgestützt ist und in Nachstellrichtung durch eine Feder umfangsmäßig beaufschlagt wird. Der Rampenring24 ist hier axial zwischen dem Gehäusebauteil12 und den äußeren Bereichen der Hebelfeder16 angeordnet, und zwar hier auf radialer Höhe der Anlagefläche19 . - Die Sensoreinrichtung
23 besitzt weiterhin ein Sensorelement25 , das vorzugsweise axial federnde Bereiche besitzt. Das Sensorelement25 klemmt, sofern kein Verschleiß aufgetreten ist, den Rampenring24 axial ein, so dass dieser dann unverdrehbar gehalten ist. Das Sensorelement25 besitzt Anschlagbereiche26 , die mit vom Zugmittel getragenen Gegenanschlagbereichen27 zusammenwirken können, und zwar insbesondere beim Auftreten von Verschleiß an den Reibbelägen7 . Die axiale Anordnung der Anschlagbereiche26 und Gegenanschlagbereiche27 sowie die zwischen diesen beim Betätigen der Reibungskupplung3 auftretenden Axialwege sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei einer Schließung der Reibungskupplung3 und fehlendem Verschleiß maximal lediglich eine Berührung zwischen den Anschlagbereichen26 und den Gegenanschlagbereichen27 erfolgen kann. Sofern jedoch ein Verschleiß vorhanden ist, kommen die Anschlagbereiche26 an den Gegenanschlagbereichen27 zur Anlage bevor der vollständige Schließweg bzw. Einrückweg der Reibungskupplung3 erreicht ist. Dadurch wird bewirkt, dass in Abhängigkeit des aufgetretenen Verschleißes eine axiale Verlagerung der Anschlagbereiche26 gegenüber zumindest dem Rampenring24 erfolgt. Diese axiale Verlagerung bewirkt, dass der Sensorring tendenzmäßig entlastet wird und somit sich verdrehen kann um einen Winkel, der abhängig ist von dem durch das Sensorelement25 detektierten Verschleiß. Die dabei erfolgende axiale Verlagerung des Rampenrings24 gegenüber dem Gehäusebauteil wird durch das zwischen dem Rampenring24 und diesem Gehäusebauteil vorgesehene Rampeneinrichtung gewährleistet. - Beim Öffnen, also Ausrücken der Reibungskupplung
3 , wird die Hebelfeder16 in eine winkelmäßige Lage zurückgedrängt, bei der die Spitzen22 der Hebelfeder16 eine zumindest annähernd gleich bleibende bzw. konstante axiale Lage einnehmen. Aufgrund des mittels der Sensoreinrichtung23 erfolgten Verschleißausgleiches, der hier eine entsprechende axiale Verlagerung der Anlagefläche19 nach rechts bewirkt, wird der Abstützring bzw. Rampenring20 beim Öffnen der Reibungskupplung3 entlastet, so dass auch dieser dann eine Verdrehung erfährt, die aufgrund des zwischen dem Gehäusebauteil12 und dem Verstellring20 vorhandene Rampeneinrichtung eine entsprechende axiale Verlagerung des Verstellringes20 bewirkt. - Das die Anschlagbereiche
26 aufweisende Sensorelement kann durch ein ringförmiges Bauteil gebildet sein, das über den Umfang betrachtet einzelne, vorzugsweise gleichmäßig verteilte Befestigungen mit dem Gehäusebauteil12 aufweist. Die zwischen diesen Befestigungen vorhandenen Bereiche des ringförmigen Sensorelementes25 tragen die Anschlagbereiche26 . Die in Umfangsrichtung zwischen den Befestigungen vorgesehenen Bereiche des Sensorelementes25 sind in axialer Richtung elastisch bzw. federnd verformbar. Für manche Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn diese Bereiche auch einer Torsionsbeanspru chung ausgesetzt werden, die zumindest ein geringfügiges Verdrillen zumindest der seitlich der Anschlagbereiche26 sich umfangsmäßig erstreckenden Bereiche mit geringerer radialer Breite bewirken. - Die Hebelfeder
15 der Reibungskupplung2 ist gegenüber der Hebelfeder16 axial auf der anderen Seite der radialen Bereiche des Gehäusebauteils12 vorgesehen. Die Hebelfeder16 stützt sich mit einem radial äußeren Bereich an einem Abstützring bzw. Rampenring28 ab. Der als Verstellring vorgesehene Rampenring28 ist in ähnlicher Weise wie dies in Zusammenhang mit dem Rampenring20 beschrieben wurde, gegenüber dem Gehäusebauteil12 verdrehbar und an diesem über eine Rampeneinrichtung axial abgestützt. Der Rampenring28 bildet einen Bestandteil einer Verschleißnachstelleinrichtung29 , die zwischen den radialen Bereichen des Gehäusebauteils12 und der Hebelfeder15 wirksam ist. Zwischen der Anpressplatte9 und der Druckplatte8 und/oder dem Gehäusebauteil12 sind Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen, die vorzugsweise durch an sich bekannte Blattfedern gebildet sind, welche axial derart vorgespannt sind, dass die Anpressplatte9 axial gegen die Hebelfeder15 gedrückt wird. Die axiale Gesamtkraft, welche auf die Hebelfeder15 in Richtung nach rechts einwirkt, ist dabei derart bemessen, dass während des Betriebes des Kupplungsaggregates1 eine axiale Verlagerung bzw. Verschwenkung der Hebelfeder16 aufgrund zumindest von Resonanzerscheinungen und/oder Axialschwingungen bzw. Taumelschwingungen von zumindest einzelnen Bauteilen des Kupplungsaggregates verhindert wird. Eventuell können zusätzlich zu den Blattfederelementen weitere Energiespeicher bzw. Federelemente vorgesehen werden, die auf die Anpressplatte9 oder aber unmittelbar auf die Hebelfeder15 einwirken. - Die Verschleißnachstelleinrichtung
29 umfasst weiterhin eine Sensoreinrichtung30 , die radial innerhalb und hier beabstandet von dem Rampenring28 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung30 umfasst einen Sensorring in Form des Rampenrings31 , der ähnlich wie der Rampenring24 gegenüber dem Gehäusebauteil12 verdrehbar und über eine Rampeneinrichtung abgestützt ist. Weiterhin besitzt die Sensoreinrichtung30 ein Sensorelement32 , das entweder mittelbar oder unmittelbar vom Gehäusebauteil12 getragen wird. Das Sensorelement32 besitzt zumindest einen, vorzugsweise mehrere über den Umfang verteilte Anschlagbereiche33 , die mit Gegenanschlagbereichen34 zumindest beim Auftreten von Verschleiß an den Reibbelägen6 der Kupplungsscheibe4 zusammenwirken. Die Gegenanschlagbereiche34 können durch Elemente gebildet sein, die mit der Hebelfeder15 verbunden sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Gegenanschlagbereiche34 durch einstückig mit der Hebelfeder15 ausgebildete Zungen gebildet sind. Das Sensorelement32 besitzt Bereiche35 , die mit axialer Vor spannung an Bereichen36 des Sensorringes31 zusammenwirken. Durch die axiale Vorspannung zumindest der Bereiche35 wird der Sensorring31 axial eingespannt, so dass eine Verdrehung desselben zumindest bei fehlendem Verschleiß an den Reibbelägen6 vermieden wird. Dadurch wird eine unkontrollierte, nicht auf einen Verschleiß zurückzuführende Nachstellung der Verschleißnachstelleinrichtung29 vermieden. - Das Sensorelement
32 kann ebenfalls durch ein ringförmiges Bauteil gebildet sein, das ähnlich ausgebildet mit dem Gehäusebauteil12 verbunden und wirksam ist, wie dies in Zusammenhang mit dem Sensorelement25 beschrieben wurde. - Der aus
1 ersichtliche axiale Abstand zwischen den Anschlagbereichen33 und den Gegenanschlagbereichen34 ist derart bemessen, dass bei voll geschlossener Reibungskupplung2 und fehlendem Verschleiß an den Reibbelägen6 lediglich ein Touchieren bzw. leichte Anlage zwischen diesen Bereichen33 und34 erfolgt, wodurch gewährleistet ist, dass der Sensorring31 gegen Rotation blockiert bleibt. Das Schließen der Reibungskupplung2 erfolgt in ähnlicher Weise wie dies in Verbindung mit der Reibungskupplung3 beschrieben wurde. Es wird mittels einer Betätigungseinrichtung eine Schließkraft im Bereich der Spitzen37 der Hebelfeder15 eingeleitet. Diese Schließkraft wird allmählich aufgebaut, und zwar so lange, bis die auf die Anpressplatte9 ausgeübte Axialkraft ausreicht, um das vom Motor abgegebene Drehmoment über die Kupplungsscheibe4 an das Getriebe weiterzuleiten. Die maximale Anpresskraft kann dabei zumindest einen konstanten Wert aufweisen. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Motors und des dabei abgegebenen Drehmomentes diese Schließkraft entsprechend anzupassen. Dies bedeutet, dass, wenn der Motor lediglich 50% seines Nominaldrehmomentes abgibt, die Anpresskraft entsprechend reduziert werden kann. - Eine ähnliche Betätigung ist auch für die Reibungskupplung
3 möglich. - Aus der in
2 dargestellten Explosionszeichnung des Kupplungsaggregates1 sind die wesentlichen Ausgestaltungsmerkmale der Hauptbestandteile eines solchen Kupplungsaggregates zu entnehmen. Die entsprechenden Bauteile sind mit den Bezugszeichen der vorangegangenen Beschreibung versehen. Lediglich angedeutet sind die drei über den Umfang verteilten Rollfedern40 , die jeweils an einem am Gehäusebauteil12 vorgesehen Stift41 angebracht und in den Rampenring24 eingehängt werden. Es versteht sich, dass sowohl der Rampenring31 als auch die Rampenringe20 und28 zu deren Verdrehung von den vorgeschlagenen Rollfedern40 unterstützt werden können. -
3 und im Detail D die4 zeigen ein Gehäusebauteil12 wie beispielsweise in1 verwendet. Es handelt sich dabei um ein flanschförmiges Bauteil, das mit der Druckplatte8 (1 ) verbunden ist und daher der Funktion nach einem Kupplungsgehäuse zuzuordnen ist, da es axial fest und drehfest mit der Druckplatte und dem Eingangsteil des Kupplungsaggregats1 verbunden ist und daher mit der Drehzahl der Kurbelwelle dreht. Allerdings wird die umhüllende Gestalt des Kupplungsaggregats1 zusätzlich vom Antriebskorb11 und den Zugmitteln17 gebildet, so dass der Begriff Kupplungsgehäuse als umfassende Hülle für das Gehäusebauteil nicht zutrifft. - Die Ansicht des Gehäusebauteils
12 enthält der Übersicht halber lediglich einen mit über den Umfang verteilten Rampen38 versehenen Ring, nämlich den Rampenring24 . Die Rampen38 korrespondieren zu entsprechend im Gehäusebauteil12 eingeprägten Rampen39 . Zur Sensierung eines Verschleißes wird der als Sensorring eingesetzte Rampenring24 in Umfangsrichtung soweit verdreht, bis ein axiales Spiel zwischen dem Gehäusebauteil12 und dem Hebelelement16 (1 ) aufgebraucht ist. Um ein gezieltes Verdrehen im Verschleißfall sicher zu stellen, wird der Rampenring24 durch über den Umfang verteilte, nicht mit der erfindungsgemäßen Federfangeinrichtung ausgestattete Rollfedern40 federbelastet. Es versteht sich, dass das Kupplungsaggregat1 entsprechend in vorteilhafter Abwandlung mit der erfindungsgemäßen Federfangeinrichtung – ähnlich den in den5 bis7 beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispielen – ausgestaltet werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Rollfedern40 über den Umfang verteilt außerhalb des Rampenringes24 fest am Gehäusebauteil12 aufgenommen. Die Aufnahme kann über in das Gehäusebauteil eingebrachte Stifte41 erfolgen, die hier als Schrauben ausgestaltet in das Gehäusebauteil eingeschraubt werden. Dabei kann der Schraubenkopf gleichzeitig als Verliersicherung für die Rollfedern40 dienen. Es versteht sich, dass die Stifte auch in anderer Weise in das Gehäusebauteil12 eingebracht werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, die Stifte als axial erhaben und warzen- oder hülsenförmig während des Materialgestaltungsprozesses des Gehäusebauteils12 bereits vorzusehen, so dass die Rollfedern40 daran befestigt und anschließend gegebenenfalls nur noch axial gesichert werden müssen. - Die Rollfedern
40 werden vorzugsweise aus Bandmaterial hergestellt und in den Rampenring24 eingehängt. Hierzu ist die Rollfeder40 an ihrem einen Ende entsprechend zu einem Haken geformt und der Rampenring24 weist eine Öffnung42 auf (4 ). Andere Formen der Befestigung, beispielsweise Vernieten, Punktschweißen und dergleichen können ebenfalls verwendet werden. Insbesondere wenn ein Aushängen der Rollfeder, beispielsweise bei Vibrationen, vermieden werden soll, kann eine Schnappverbindung zwischen Rollfeder40 und dem Rampenring24 vorgesehen werden. - Es kann auch eine zusätzlich auf die Rollfeder
40 aufgenietetes oder in die Rollfeder40 eingehängtes, eingeclipstes oder in anderer Weise befestigtes Bauteil als Verbindungselement zum Rampenring24 vorgesehen sein. - Die Montage der Rollfedern kann unter Vorspannung erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass eine zusätzliche Fixierung der Rollfeder
40 am Stift41 in den meisten Anwendungsfällen unterbleiben kann. Durch die immer enger werdenden Radien der Wicklungen verbleibt bei nahezu abgewickelter Rollfeder bei entsprechender Auslegung der Länge der Rollfeder immer noch zumindest ein Windung die mit genügender Festigkeit die Rollfeder am Stift41 hält. - Das in
4 gezeigte Detail D der3 verdeutlicht die Positionierung und Befestigung der Rollfeder40 mit einem Ende in einer Öffnung42 am Rampenring24 und mit dem anderen Ende am Stift41 . - In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Rollfedern
40 radial außerhalb des Rampenrings40 angeordnet. Es versteht sich, dass bei entsprechender Führung des Federbandes einer Rollfeder entsprechende Rollfedern auch radial innerhalb eines zu verdrehenden Rampenringes angeordnet sein können, insbesondere wenn zwei oder mehrere Rampenringe radial beabstandet zueinander mit Rollfedern belastet werden sollen. In diesem Falle und in weiteren Ausgestaltungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, Rollfedern mit einem Radius im Bereich des Radius des zu belastenden Rampenrings um die Verdrehachse des Rampenrings zu wickeln und den Rampenring quasi tangential mit der Federkraft der aufgewickelten Rollfeder zu belasten. Es versteht sich, dass derartige Ausgestaltungsbeispiele auch mit mehreren Rollfedern für einen Rampenring vorgesehen werden können, wenn diese beispielsweise axial bezogen auf die Verdrehachse übereinander angeordnet werden. - Die vorgeschlagenen Rollfedern können in vorteilhafter Weise so ausgestaltet werden, dass sie über den gesamten Verschleißbereich der Reibungskupplung, als über den gesamten Verdrehwinkel eines Rampenrings eine lineare Kennlinie aufweisen, so dass die Zug- oder Schubkraft einer derartig ausgelegten Rollfeder über den Verschleißbereich konstant ist. Derartige ausgelegte Rollfedern zeichnen sich daher gegenüber üblicherweise verwendeten Druck- und Zugfedern dadurch aus, dass unabhängig vom Verschleißzustand konstante Verdrehkräfte vorliegen. Bedingt durch Rollfedern mit einer derartigen Kennlinie kann die Reibungskupplung, beispielsweise das Sensorelement einfacher ausgelegt werden. In manchen Ausgestaltungsbeispielen kann es auch vorteilhaft sein, Rollfedern mit leicht ansteigender oder abfallender Kennlinie zu verwenden.
-
5 zeigt einen Ausschnitt eines dem Kupplungsaggregat1 der1 ähnlichen Kupplungsaggregats1a , bei dem der Stift41a zur Aufnahme der Rollfeder40 in Richtung der Zugmittel17 in dem Gehäusebauteil12 aufgenommen wie vernietet ist. Auf dem Stift41a ist das Hülsenteil43 zum Einrollen der Rollenfeder40 , die entsprechend der Offenbarung der3 und4 ausgebildet und in entsprechender Anordnung in dem Kupplungsaggregat1a angeordnet sein kann, aufgenommen. Das Hülsenteil43 ist dabei zwischen einer Anlagefläche44 des Gehäusebauteils12 und einer Anlagefläche45 des Ringteils46 verspannt, das im gezeigten Ausführungsbeispiel zu einer Nachstelleinrichtung einer Reibungskupplung gehört und eine Klemmfeder bildet, die gleichzeitig durch deren in axiale Richtung umgeformte Nasen46a in Ausnehmungen17b der Zugmittel eingreift und diese gegenüber dem Gehäusebauteil12 gegen Verdrehung sichert. Das Hülsenteil43 weist eine Positioniernase47 auf, mittels der das Hülsenteil43 während der Montage in der gewünschten Position eingerichtet wird. Auf diese Weise wird der über den Umfang als Kreissegment einteilig an dem Hülsenteil43 als Federfangeinrichtung48 vorgesehene Kragen49 in Umfangsrichtung so positioniert, dass die Rollfeder40 nach radial außen insbesondere unter Fliehkrafteinwirkung abgestützt wird. Diesbezüglich wird die Rollfeder40 an einer ovalen Ausbeulung in Richtung der Wandung17a der Zugmittel gehindert, so dass eine sichere Funktion der Rollfeder40 und der Zugmittels17 gewährleistet ist. -
6 zeigt ein Detail des ausschnittsweise in5 gezeigten Kupplungsaggregats1a in einer Teilansicht bei der Übersicht halber abgenommenen Zugmitteln17 (5 ). Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass die Federfangeinrichtung48 zwei aus jeweils einem am Hülsenteil axial umgeformten Kreissegment gebildete Kragen49 umfasst, wobei das in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Kragen49 freigestellte Kreissegment in die entgegengesetzte Richtung axial umgeformt ist und die Positioniernase47 gegenüber dem Ringteil46 bildet. Das zwischen den Kragen49 ausgestellte Kreissegment ist dabei so bemessen, dass ein Ausweichen der Rollfeder40 mit gegebener Steifigkeit unter Fliehkrafteinfluss nicht radial ausweicht. -
7 zeigt das Hülsenteil43 der5 und6 in Ansicht. Der Freistellung50 zur Darstellung der Positioniernase47 ist eine weitere Freistellung51 vorgesehen, durch die die Rollfeder40 eingeführt wird. Das Hülsenteil43 ist mittels Umform- und Stanzverfahren hergestellt. -
- 1
- Kupplungsaggregat
- 1a
- Kupplungsaggregat
- 2
- Reibungskupplung
- 3
- Reibungskupplung
- 4
- Kupplungsscheibe
- 5
- Kupplungsscheibe
- 6
- Reibbelag
- 7
- Reibbelag
- 8
- Druckplatte
- 8a
- Lagerung
- 9
- Anpressplatte
- 10
- Anpressplatte
- 11
- Antriebskorb
- 12
- Gehäusebauteil
- 13
- Hebelelement
- 14
- Hebelelement
- 15
- Hebelfeder
- 16
- Hebelfeder
- 17
- Zugmittel
- 17a
- Wandung
- 17b
- Ausnehmung
- 18
- Abgewandtes Ende
- 19
- Anlagefläche
- 20
- Rampenring
- 21
- Verschleißnachstelleinrichtung
- 22
- Radial innere Spitzen
- 23
- Sensoreinrichtung
- 24
- Rampenring
- 25
- Sensorelement
- 26
- Anschlagbereich
- 27
- Gegenanschlagbereich
- 28
- Rampenring
- 29
- Verschleißnachstelleinrichtung
- 30
- Sensoreinrichtung
- 31
- Rampenring
- 32
- Sensorelement
- 33
- Anschlagbereich
- 34
- Gegenanschlagbereich
- 35
- Bereich
- 36
- Bereich
- 37
- Spitze
- 38
- Rampe
- 39
- Gegenrampe
- 40
- Rollfeder
- 41
- Stift
- 41a
- Stift
- 42
- Öffnung
- 43
- Hülsenteil
- 44
- Anlagefläche
- 45
- Anlagefläche
- 46
- Ringteil
- 46a
- Nase
- 47
- Positioniernase
- 48
- Federfangeinrichtung
- 49
- Kragen
- 50
- Freistellung
- 51
- Freistellung
- D
- Detail
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4322677 B4 [0002]
- - DE 19510905 A1 [0002]
Claims (5)
- Kupplungsaggregat (
1 ,1a ) mit zumindest einer Reibungskupplung (2 ,3 ) bestehend aus einer mit einem Gehäusebauteil (12 ) drehfest verbindbaren Druckplatte (8 ) und einer drehfest und axial gegenüber der Druckplatte (8 ) verlagerbaren Anpressplatte (9 ,10 ) und einer bei einer axialen Verlagerung der Anpressplatte (9 ,10 ) mittels eines sich am Gehäuse abstützenden Hebelelements (13 ,14 ) zwischen der Druckplatte (8 ) und der Anpressplatte (9 ,10 ) verspannbaren Kupplungsscheibe (4 ,5 ), wobei axial zwischen dem Gehäusebauteil (8 ) und der Anpressplatte (9 ,10 ) eine Verschleißnachstelleinrichtung (21 ,29 ) vorgesehen ist, bei der durch Verdrehen von zumindest eines Rampenrings (20 ,24 ,28 ,31 ) in Umfangsrichtung ein verschleißbedingtes Axialspiel zwischen dem Gehäusebauteil (12 ) und der Anpressplatte (9 ,10 ) sensiert und ausgeglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung der Verdrehbewegung zumindest eines Rampenrings (20 ,24 ,28 ,31 ) zumindest eine parallel zur Verdrehachse gewickelte, mit einer Federfangeinrichtung (48 ) versehene Rollfeder (40 ) verwendet wird. - Kupplungsaggregat (
1 ,1a ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfangeinrichtung (48 ) aus einem zumindest sich über einen zu einer Aufrollachse der zumindest einen Rollfeder (40 ) radial beabstandeten Kreisausschnitt erstreckenden Kragen (49 ) gebildet ist. - Kupplungsaggregat (
1 ,1a ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rollfeder (40 ) mittels eines freien Endes in einem an einem gehäusefest angeordneten Stift (41a ) aufgenommenen Hülsenteil (43 ) befestigt ist und in diese bei zunehmender Verdrehung des zumindest einen Rampenrings (20 ,24 ,28 ,31 ) eingerollt wird. - Kupplungsaggregat (
1 ,1a ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenteil (43 ) die Federfangeinrichtung (48 ) einstückig enthält. - Kupplungsaggregat (
1 ,1a ) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenteil (43 ) mittels einer Positioniernase (47 ) gegenüber dem Gehäusebauteil (12 ) oder einem mit diesem fest verbundenen Bauteil positioniert wird.
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