DE102011086985B4

DE102011086985B4 - Selbstnachstellende Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102011086985B4
Application number: DE102011086985.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kern; Michael Schneider; Martin Gütle; Gerd Ahnert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: DE102011086985A1

Abstract

Reibungskupplung umfassend ein Kupplungsgehäuse (3) und eine Anpressplatte (4), die gegenüber dem Kupplungsgehäuse (3) axial mittels einer Hebelfeder (6) verlagerbar ist, wobei zwischen der Hebelfeder (6) und der Anpressplatte (4) ein Rampenring (12) angeordnet ist, der mit der Anpressplatte (4) eine Rampeneinrichtung bildet, die bei einer Drehung des Rampenringes (12) in Umfangsrichtung relativ zu der Anpressplatte (4) den axialen Abstand eines Kontaktbereiches zwischen Anpressplatte (4) und Hebelfeder (6) verändert, und wobei die Relativdrehung des Rampenringes (12) mittels einer Spindeleinrichtung (16) erfolgt, die durch ein Ritzel (17), das mit einer deckelfesten Antriebsklinke (18) zusammenwirkt, angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff zwischen Antriebsklinke (18) und Ritzel (17) drehzahlabhängig automatisch gelöst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung umfassend ein Kupplungsgehäuse und eine Anpressplatte, die gegenüber dem Kupplungsgehäuse axial mittels einer Hebelfeder verlagerbar ist, wobei zwischen der Hebelfeder und der Anpressplatte ein Rampenring angeordnet ist, der mit der Anpressplatte eine Rampeneinrichtung bildet, die bei einer Drehung des Rampenringes in Umfangsrichtung relativ zu der Anpressplatte den axialen Abstand eines Kontaktbereiches zwischen Anpressplatte und Hebelfeder verändert, und wobei die Relativdrehung des Rampenringes mittels einer Spindeleinrichtung erfolgt, die durch ein Ritzel, das mit einer deckelfesten Antriebsklinke zusammenwirkt, angetrieben ist.
Bei Reibungskupplungen mit weggesteuerten Nachstelleinrichtungen, wie beispielsweise in der FR 2 424 442 A beschrieben, wirkt beispielsweise eine sich axial in Abhängigkeit vom Abstand des Hebelsystems und der Gegendruckplatte axial verlagernde Antriebsklinke auf ein Ritzel einer an der Anpressplatte verdrehbar aufgenommenen Spindel, wobei eine auf der Spindel aufgenommene Spindelmutter bei Verdrehung der Spindel einen zwischen Anpressplatte und der Tellerfeder angeordneten Rampenring eines Rampensystems verdreht, wodurch der ursprüngliche Abstand des Hebelsystems zur Anpressplatte wieder hergestellt wird. Dabei gleitet während des Hubs der Anpressplatte gegenüber dem Kupplungsgehäuse die Antriebsklinke auf den Zähnen des Ritzels, rastet bei einem vorgegebenen Verschleiß in eine Zahnlücke zwischen zwei Zähnen ein, nimmt beim nächsten Öffnungsvorgang der Reibungskupplung das Ritzel formschlüssig mit und verdreht dabei das Ritzel und damit die Spindel, wodurch die Spindelmutter den Rampenring um einen entsprechenden Winkelbetrag verdreht und die Reibungskupplung damit nachstellt. Durch die unter Vorspannung auf den Zähnen des Ritzels unter Reibung gleitende Antriebsklinke kann eine Pendelbewegung des Ritzels während der Hubbewegungen zu einer unsicheren Nachstellung führen.
Dynamische Einflüsse des Motors können zudem eine Nachstellung des Systems bewirken, ohne dass dies durch Verschleiß notwendig wäre. Dies kann gar zum Ausfall der Kupplung führen.
Bewegt sich die Anpressplatte durch Motoranregungen axial von der Antriebsklinke weg, ist diese nicht in der Lage zu folgen. Die Tellerfelder (Hebelfeder) hält das Antriebselement fest. Die dadurch entstehende Relativbewegung von Anpressplatte und Antriebsklinke führt fälschlicherweise zur Verschleißnachstellung und dadurch möglicherweise gar zum Ausfall der Kupplung.
Eine Lösung dieses Problems ist aus der DE 10 2009 049 258 A1 bekannt. Dort wird eine Reibungskupplung mit einer Nachstelleinrichtung mit einem Verstellring offenbart, der mittels einer von einer Antriebsklinke verdrehbaren Spindel nachgestellt wird. Um ein unbeabsichtigtes Verdrehen der Spindel zu verhindern, wird die Spindel mit einer Bremseinrichtung versehen, die gegenüber der Spindel ein Brems- oder Reibmoment aufbaut.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Lösung zum Verhindern unbeabsichtigten Nachstellens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Reibungskupplung umfassend ein Kupplungsgehäuse und eine Anpressplatte, die gegenüber dem Kupplungsgehäuse axial mittels einer Hebelfeder verlagerbar ist, wobei zwischen der Hebelfeder und der Anpressplatte ein Rampenring angeordnet ist, der mit der Anpressplatte eine Rampeneinrichtung bildet, die bei einer Drehung des Rampenringes in Umfangsrichtung relativ zu der Anpressplatte den axialen Abstand eines Kontaktbereiches zwischen Anpressplatte und Hebelfeder verändert, wobei die Relativdrehung des Rampenringes mittels einer Spindeleinrichtung erfolgt, die durch ein Ritzel, das mit einer deckelfesten Antriebsklinke zusammenwirkt, angetrieben ist, wobei der Eingriff zwischen Antriebsklinke und Ritzel drehzahlabhängig automatisch gelöst wird. Dies wird erreicht durch ein Entriegelungselement, wobei das Ritzel in einem definierten Drehzahlbereich aus dem Eingriff genommen wird. Wenn in diesem Zustand eine Relativbewegung auftritt, gibt es keine Nachstellung, da die Antriebsklinke als Antriebselement nicht mehr eingreift.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein ritzelseitiges Lager der Spindeleinrichtung gegen die Kraft einer Feder in radialer Richtung verschiebbar ist. Die Verschiebung erfolgt bei Rotation der Reibungskupplung drehzahlabhängig.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das ritzelseitige Lager der Spindeleinrichtung gegen die Kraft einer Feder in radialer Richtung so weit verschiebbar ist, dass eine Verzahnung des Ritzels außerhalb des Eingriffs der Antriebsklinke ist. Die Feder wird dabei so ausgelegt, dass der Eingriff oberhalb einer bestimmten Drehzahl aufgehoben ist, sodass eine Nachstellung nur unterhalb dieser Drehzahl möglich ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ritzel in Eingriff mit mindestens einer Sperrklinke ist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ritzel in Eingriff mit zwei Sperrklinken ist. Zwei Sperrklinken ermöglichen die Verringerung des Drehwinkels, bei dem das durch die Sperrklinken gebildete Rastgesperre weiterschaltet. Die Sperrklinken verhindern ein Rückdrehen der Spindeleinrichtung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sperrklinke bzw. die Sperrklinken so angeordnet sind, dass diese bei maximaler radialer Verschiebung des ritzelseitigen Lagers in Eingriff bleibt bzw. bleiben. In einer Ausführungsform der Erfindung ist dazu vorgesehen, dass der Eingriffspunkt der Sperrklinke so weit in tangentialer Richtung erfolgt, dass der Eingriff auch bei maximaler Verschiebung des ritzelseitigen Lagers in Eingriff bleibt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ritzel an einer Wellenhülse angeordnet ist, die mit einem Gewinde gegenüber einer drehbar gelagerten Welle axial verlagerbar ist. Die Wellenhülse trägt ein Eingriffselement, das mit dem Rampenring gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das ritzelseitige Lager der Welle ein Loslager ist. Dazu ist vorgesehen, dass das dem ritzelseitigen Lager gegenüberliegende Lager der Welle ein Festlager ist. Diese Lageranordnung ermöglicht eine sehr einfache Lagerung, insbesondere als Gleitlager, auf der radial verschiebbaren Seite, also der Seite mit dem Ritzel. Die komplexere Festlagerung ist nicht radial verschiebbar ausgelegt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Teilschnitt durch eine Kupplung mit einer Nachstelleinrichtung,
2 eine räumliche Ansicht eines Teils der Reibungskupplung im Bereich der Spindeleinrichtung,
3 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spindellagerung.

1 zeigt ein Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Reibungskupplung 1 längs deren Drehachse R, wobei nur eine Hälfte mit einer Nachstelleinrichtung 2 dargestellt ist. Die Reibungskupplung 1 umfasst ein Kupplungsgehäuse 3, in dem eine Anpressplatte 4 mittels in 1 nicht dargestellter Energiespeicher drehfest und axial entlang der Achse R verlagerbar aufgenommen ist. An dem Kupplungsgehäuse 3 ist mittels mehrerer über dem Umfang verteilter Festigungsbolzen 5 eine Hebelfeder 6 gelagert. Der Befestigungsbolzen 5 ist mit dem Kupplungsgehäuse 3 vernietet. Zwischen dem Kupplungsgehäuse 3 und einem tellerförmigen Kopf 9 sind zwei Drahtringe 7, 8 angeordnet, welche die Hebelfeder 6 einspannen. Zwischen den Drahtringen 7 und 8 liegt der sogenannte Stülpmittelpunktkreis 3 der Hebelfeder 6, bei einer Betätigung des radialinneren Bereichs der Hebelfeder 6 bewegt sich der radialäußere Bereich der Hebelfeder 6 in der Schnittdarstellung der 1 in die Gegenrichtung. Die Hebelfeder 6 weist in ihrem radialinneren Bereich Federzungen 10 auf, die mit einem nicht dargestellten Ausdrücksystem, beispielsweise einem hydraulischen Zentralausrücker oder dergleichen, in Wegverbindung sind und axial verlagert werden können. Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine gedrückte Reibungskupplung 1, die bei einer Beaufschlagung der Tellerfederzungen 10 durch Drücken ausgerückt wird. Ein radialäußerer Kraftrand erhebt Feder 6 und drückt mittels eines Rampenringes 12 auf die Anpressplatte 4, wodurch eine Kupplungsscheibe 13 gegen eine Gegendruckplatte 14, die gleichzeitig Schwungscheibe ist und mit der Kurbelwelle eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors verbunden ist, gedrückt wird. Die Kupplungsscheibe 13 ist beispielsweise mit einer Steckverzahnung 15 oder dergleichen, mit einer nicht dargestellten Getriebeeingangswelle eines Altgetriebes eines Kraftfahrzeuges verbunden.
Der Rampenring 12 ist um die Drehachse R relativ zu im Kupplungsgehäuse 3 und der Anpressplatte 4 verdrehbar. Der Rampenring 12 bildet mit der Anpressplatte 4 in Ansicht bekannter Art und Weise eine Rampeneinrichtung aus, wird der Rampenring 12 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 3 beziehungsweise der Anpressplatte 4 verdreht, so ändert sich der axiale Abstand der Anpressplatte 4 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 3. Die Verdrehung des Rampenringes 12 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 3 folgt durch eine Spindeleinrichtung 16. Die Spindeleinrichtung stützt sich auf der einen Seite an dem Rampenring 12 und auf der anderen Seite an dem Kupplungsgehäuse 3 ab. Durch Drehen eines Ritzels 17 wird der Rampenring 12 relativ um die Achse R verdreht. Die Drehung des Ritzels 17 erfolgt durch eine Antriebsklinke 18, die im Eingriff mit einer Verzahnung 19 des Ritzels 17 ist. Das Grundprinzip dieser Nachstelleinrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2009 049 258 A1 ausführlich beschrieben, sodass auf deren Offenbarungsgehalt hier ausdrücklich verwiesen ist.
2 zeigt eine räumliche Ansicht eines Teils der Reibungskupplung 1 im Bereich der Spindeleinrichtung 16. Diese umfasst eine Welle 20, die mit einem ersten Lager 21 und einem zweiten Lager 22 an der Anpressplatte 4 gelagert ist. Die beiden Lager sind an einem U-förmig gebogenen Lagerblech 36 angeordnet, das mit der Anpressplatte 4 vernietet oder verschraubt ist. Die Welle 20 ist dazu in einer Bohrung einer Lasche 21a des Lagers 21 aufgenommen. Dieses Lager bildet beispielsweise ein Loslager. Auf der anderen Seite, dem Lager 22, ist die Welle 20 in einem Lagerring 23 aufgenommen, der beispielsweise mit der Lasche 22a des Lagers 22 verschweißt ist. Der Lagerring 23 bildet ein Festlager der Welle 20, sodass diese insgesamt in axialer Richtung festgelegt, aber drehbar an den Lagern 21, 22 befestigt ist. An der Welle 20 ist das Ritzel 17, das eine Verzahnung 19 aufweist, befestigt. Dies kann, wie aus 2 ersichtlich ist, beispielsweise mittels eines im Querschnitt teilweise rechteckigen Profils geschehen. Die Welle 20 trägt des Weiteren eine Wellenhülse 24, wobei beide Teile mit einem Gewinde, das in 2 nicht erkennbar ist, miteinander verbunden sind. Bei einer Relativdrehung der Welle 20 gegenüber der Wellenhülse 24 findet eine axiale Verschiebung der Wellenhülse 24 gegenüber der Welle 20 statt, sodass ein Hülsenkopf 25 je nach Drehrichtung in eine der beiden Richtungen des Doppelpfeiles 26 verschoben wird. Der Hülsenkopf 25 umfasst eine Nase 27, die in eine korrespondierende Ausnehmung 28 des Rampenrings 12 eingreift. Bei einer Drehung des Ritzels 17 erfolgt somit eine Verschiebung der Nase 27 relativ zur Anpressplatte 4, wodurch der Rampenring 12 relativ zur Anpressplatte 4 um die Drehachse R verdreht wird.
3 zeigt das erste Lager 21, mithin die Lagerung direkt neben dem Ritzel 17, in einer Draufsicht, dies ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 29 in 2. 1) Das erste Lager 21 wird daher auch als ritzelseitiges Lager bezeichnet. Schematisch dargestellt ist die Lasche 21a des ersten Lagers 21, sowie die Welle 20 und das Ritzel 17. Ebenfalls dargestellt ist die Antriebsklinke 18 sowie zwei Sperrklinken 30 und 31. Die Sperrklinken 30 und 31 verhindern eine Drehung der Ritzels 17 in der Darstellung der 3 im Uhrzeigersinn, die Antriebsklinke 18 bewirkt bei einer Verschiebung der Antriebsklinke 18 in Richtung des Pfeiles 32 eine Drehung der Ritzels 17 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Verzahnung 19 des Ritzels 17 ist, wie aus 3 zu ersehen ist und grundsätzlich bekannt ist, so ausgelegt, dass die Sperrklinken 30 und 31 eine Drehung des Ritzels 17 entgegen des Uhrzeigersinnes nur unwesentlich behindern. Auch dieser Teil der Funktion der Nachstelleinrichtung ist in der DE 10 2009 049 258 A1 ausführlich beschrieben, sodass auch hier auf deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich verwiesen sei.
Die Welle 20 ist nun mittels einer Feder 33 so in einem Langloch 35 gelagert, dass die Lagerung der Welle in dem ersten Lager 21 in Richtung des Pfeiles 35 verschoben werden kann. Diese Verschiebung hat zufolge, dass sich die Antriebsklinke 18 nicht mehr im Eingriff mit der Verzahnung des Ritzels 17 befindet. Eine Bewegung der Antriebsklinke 18 in Richtung des Pfeiles 32 bleibt demzufolge wirkungslos, da diese nicht mehr mit der Verzahnung 19 des Ritzels 17 im Eingriff ist.
Die Bewegung des Lagerpunktes der Welle 20 in dem Lager 21 ist nun abhängig von einer in radialer Richtung auf diesen Lagerpunkt wirkenden Kraft, welche in den 2 und 3 jeweils in einem Pfeil FR eingezeichnet ist. Bei einer Drehung der Reibungskupplung 1 um die Drehachse R wirkt unter anderem auch auf die Spindeleinrichtung 16 eine Zentrifugalkraft, sodass die Welle 20 in dem ersten Lager 21 eine Bewegung entlang des Langlochs 35 in Richtung des Pfeiles 34 abhängig von der Drehzahl der Reibungskupplung 1 macht. Je höher die Drehzahl, desto weiter die Bewegung der Welle 20 im ersten Lager 21 in Richtung des Pfeiles 34.
Durch die Abstimmung der Feder 33 auf einen definierten Drehzahlbereich greift die Antriebsklinke 18 nur zeitweise ein, zum Beispiel im unteren Drehzahlbereich. Wird die Drehzahl erhöht, wird die Masse einiger Nachstellkomponenten, in diesem Fall von Teilen der Spindeleinrichtung wie dem Ritzel 17 und Teilen der Welle 20 wirksam, sodass die Welle 20 im ersten Lager 21 noch weiter nach außen in Richtung des Pfeiles 34 verlagert wird. Nachdem die Nachstellkomponenten gegen die Federkraft nach außen getragen wurden, ist der Formschluss zur Antriebsklinke 18 mit der Verzahnung 19 des Ritzels 17 aufgelöst. Dadurch wird ein Nachstellen der Kupplung durch etwaiges Auftreten von Ungleichförmigkeiten verhindert. Ein Rückdrehen der Spindeleinrichtung 16 beziehungsweise der Welle 20 durch Kontaktverluste in Sperrklinken 30, 31 wird dabei gleichzeitig vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Reibungskupplung
2: Nachstelleinrichtung
3: Kupplungsgehäuse
4: Anpressplatte
5: Befestigungsbolzen
6: Hebelfeder
7: Drahtring
8: Drahtring
9: Kopf
10: Federzungen
11: Kraftrand
12: Rampenring
13: Druckplatte
13: Kupplungsscheibe
14: Gegendruckplatte
15: Steckverzahnung
16: Spindeleinrichtung
17: Ritzel
18: Antriebsklinke
19: Verzahnung
20: Welle
21: erstes Lager
21a: Lasche
22: zweites Lager
22a: Lasche
23: Lagerring
24: Wellenhülse
25: Hülsenkopf
26: Doppelpfeil
27: Nase
28: Ausnehmung
29: Pfeil
30: Sperrklinke
31: Sperrklinke
32: Pfeil
33: Feder
34: Pfeil
35: Langloch
36: Lagerblech

Claims

Reibungskupplung umfassend ein Kupplungsgehäuse (3) und eine Anpressplatte (4), die gegenüber dem Kupplungsgehäuse (3) axial mittels einer Hebelfeder (6) verlagerbar ist, wobei zwischen der Hebelfeder (6) und der Anpressplatte (4) ein Rampenring (12) angeordnet ist, der mit der Anpressplatte (4) eine Rampeneinrichtung bildet, die bei einer Drehung des Rampenringes (12) in Umfangsrichtung relativ zu der Anpressplatte (4) den axialen Abstand eines Kontaktbereiches zwischen Anpressplatte (4) und Hebelfeder (6) verändert, und wobei die Relativdrehung des Rampenringes (12) mittels einer Spindeleinrichtung (16) erfolgt, die durch ein Ritzel (17), das mit einer deckelfesten Antriebsklinke (18) zusammenwirkt, angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff zwischen Antriebsklinke (18) und Ritzel (17) drehzahlabhängig automatisch gelöst wird.
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ritzelseitiges Lager (21) der Spindeleinrichtung (16) gegen die Kraft einer Feder (33) in radialer Richtung verschiebbar ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ritzelseitige Lager (21) der Spindeleinrichtung (16) gegen die Kraft einer Feder (33) in radialer Richtung so weit verschiebbar ist, dass eine Verzahnung des Ritzels außerhalb des Eingriffs der Antriebsklinke (18) ist.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (17) in Eingriff mit mindestens einer Sperrklinke (30, 31) ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (17) in Eingriff mit zwei Sperrklinken (30, 31) ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinke bzw. die Sperrklinken so angeordnet ist bzw. sind, dass diese bei maximaler Verschiebung des ritzelseitigen Lagers (21) in Eingriff bleibt bzw. bleiben.
Reibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffspunkt der Sperrklinke so weit in tangentialer Richtung erfolgt, dass der Eingriff auch bei maximaler Verschiebung des ritzelseitigen Lagers (21) in Eingriff bleibt.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (17) an einer Wellenhülse angeordnet ist, die mit einem Gewinde gegenüber einer drehbar gelagerten Welle (20) axial verlagerbar ist.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ritzelseitige Lager (21) der Welle (20) ein Loslager ist.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem ritzelseitigen Lager (21) gegenüberliegende Lager (22) der Welle (20) ein Festlager ist.