DE102011087415A1

DE102011087415A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011087415A1
Application number: DE201110087415
Authority: DE
Inventors: Michael Schneider; Gerd Ahnert; Christophe ACKER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung mit zumindest einer in axialer Richtung durch ein Hebelelement ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung und zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung, die zumindest einen drehbaren und durch das Hebelelement zeitweise klemmbaren Verstellring, zumindest einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke einen Federabschnitt aufweist, durch den die Antriebsklinke in axialer Richtung vorgespannt ist, wobei die Vorspannkraft des Federabschnitts der Antriebsklinke geringer als eine Hemmkraft des Spindeltriebs bei ungeklemmtem Verstellring ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2009 035 225 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Die Kupplungsvorrichtung weist eine im eingerückten Zustand reibschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung auf, die durch Betätigung einer Tellerfeder in axialer Richtung ausrückbar ist. Darüber hinaus weist die Kupplungsvorrichtung eine Verschleißnachstelleinrichtung mit einem drehbaren und durch die Tellerfeder zeitweise klemmbaren Verstellring auf. Die Verschleißnachstelleinrichtung besitzt ferner einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall. Die Antriebsklinke weist einen Federabschnitt auf, durch den die Antriebsklinke in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung vorgespannt ist.
Wenn sich im ausgerückten Zustand der Drehmomentübertragungseinrichtung der Verstellring durch Axialschwingungen, beispielsweise durch Motorschwingungen, von der Tellerfeder abhebt, ist der Verstellring nicht mehr geklemmt. Dadurch verringert sich die notwendige Kraft zur Drehung des Spindeltriebs, so dass die Möglichkeit besteht, dass durch die Vorspannung der Antriebsklinke eine ungewollte Verschleißnachstellung erfolgt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung mit einer Verschleißnachstelleinrichtung anzugeben, bei der eine ungewollte Verschleißnachstellung aufgrund von Axialschwingungen verhindert werden kann.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kupplungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 mit zumindest einer in axialer Richtung durch ein Hebelelement ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung und zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung, die zumindest einen drehbaren und durch das Hebelelement zeitweise klemmbaren Verstellring, zumindest einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall aufweist. Die Antriebsklinke weist einen Federabschnitt auf, durch den die Antriebsklinke in axialer Richtung vorgespannt ist. Da die Vorspannkraft des Federabschnitts der Antriebsklinke geringer als eine Hemmkraft des Spindeltriebs bei ungeklemmtem Verstellring ist, kann verhindert werden, dass bei ausgerückter Kupplungsvorrichtung, genauer gesagt bei ausgerückter Drehmomentübertragungseinrichtung, eine durch Axialschwingungen ausgelöste Abhebung des Verstellrings vom Hebelelement zu einer ungewollten Verschleißnachstellung führt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung weist vorzugsweise zumindest eine Anpressplatte, zumindest eine Gegendruckplatte und zumindest eine in axialer Richtung zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte angeordnete Kupplungsscheibe auf. Die Anpressplatte ist drehfest in einem Gehäuse der Kupplungsvorrichtung angeordnet und bezüglich der Gegendruckplatte in axialer Richtung begrenzt verlagerbar, während die Gegendruckplatte gehäusefest angeordnet ist. Wenn die Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte verspannt ist, erfolgt eine reibschlüssige Übertragung des Drehmoments von der Eingangsseite der Kupplungsvorrichtung, beispielsweise vom Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, über die Anpressplatte und die Gegendruckplatte auf die Kupplungsscheibe, und von der Kupplungsscheibe auf die Ausgangsseite der Kupplungsvorrichtung, beispielsweise auf die Eingangswelle eines Getriebes.
Durch eine auf das Hebelelement wirkende Aktoreinrichtung kann die Drehmomentübertragungseinrichtung eingerückt bzw. ausgerückt werden. Bei dem Hebelelement kann es sich um eine Tellerfeder, wie sie üblicherweise bei normal-eingerückten Kupplungsvorrichtungen zum Einsatz kommt, oder um eine Hebelfeder, wie sie üblicherweise bei normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtungen zum Einsatz kommt, handeln.
Wenn die Kupplungsvorrichtung als normal-eingerückte Kupplungsvorrichtung ausgebildet ist, überwiegt die Kraft der einrückenden Tellerfeder, die auf die Anpressplatte wirkt, im betätigungsfreien Zustand die Kraft von ausrückenden Blattfedern, die auf die Anpressplatte wirken. Bei der Betätigung wird die Tellerfeder durch die Aktoreinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Kupplung ausgerückt wird. Andererseits kann die Kupplungsvorrichtung aber auch als normal-ausgerückte Kupplungsvorrichtung ausgebildet sein, das heißt als Kupplung, bei der die Kraft der ausrückenden Blattfedern, die auf die Anpressplatte wirken, im betätigungsfreien Zustand die Kraft der Hebelfeder, die auf die Anpressplatte wirkt, überwiegt. Bei der Betätigung wird die Hebelfeder durch die Aktoreinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Kupplung eingerückt wird.
Die Kupplungsvorrichtung kann gleichermaßen als gedrückte Kupplungsvorrichtung, das heißt als Kupplungsvorrichtung, bei der die Aktoreinrichtung eine drückende Kraft auf die Tellerfeder bzw. die Hebelfeder ausübt, oder als gezogene Kupplungsvorrichtung, das heißt als Kupplungsvorrichtung, bei der die Aktoreinrichtung eine ziehende Kraft auf die Tellerfeder bzw. die Hebelfeder ausübt, ausgebildet sein. Ferner kann die Kupplungsvorrichtung einerseits als Trockenkupplung und andererseits als Nasskupplung ausgebildet sein.
Bei der Verschleißnachstelleinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine wegbasierte Verschleißnachstelleinrichtung.
Die Antriebsklinke ist vorzugsweise als einteiliges Bauteil ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei der Antriebsklinke um ein Bauteil, dessen Material bei den in einer Verschleißnachstelleinrichtung üblicherweise auftretenden Kräften und Wegstrecken in seinem elastischen Bereich verformt wird. Die Antriebsklinke ist beispielsweise als Blechbauteil ausgebildet und wird vorzugsweise in einem kombinierten oder aufeinander folgenden Stanz- und Umformverfahren hergestellt.
Vorzugsweise weist die Verschleißnachstelleinrichtung zumindest eine Sperrklinke zur Erzeugung der Hemmkraft und zur Sperrung gegen eine Rückdrehung des Spindeltriebs auf. Beispielsweise ist die Sperrklinke im Wesentlichen parallel zum Federabschnitt der Antriebsklinke angeordnet bzw. erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung der Kupplungsvorrichtung. „Im Wesentlichen” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Haupterstreckungsrichtung der Sperrklinke in radialer Richtung liegt, wobei die Sperrklinke jedoch auch leicht in axialer Richtung geneigt sein kann. Die Sperrklinke ist vorzugsweise mit der Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere einer Anpressplatte der Drehmomentübertragungseinrichtung, verbunden. Gleiches gilt für einen oder mehrere Spindelhalter, durch die der Spindeltrieb drehbar gelagert ist.
Abgesehen von der Sperrklinke können weitere die Drehung und/oder die Rückdrehung des Spindeltriebs hemmende Kräfte, beispielsweise Reibkräfte zwischen dem Spindelhalter und einer Spindelachse des Spindeltriebs, Reibkräfte zwischen der Spindel des Spindeltriebs und einer Spindelmutter oder Reibkräfte auf Seiten des Verstellrings, auftreten. Auch eine Verschmutzung und ein Verschleiß des Spindeltriebs über die Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung ist hinsichtlich der Auslegung der Vorspannkraft zu berücksichtigen.
Weiterhin vorzugsweise weist der Federabschnitt der Antriebsklinke zumindest einen Bereich verringerter Federhärte auf.
Insbesondere weist der Federabschnitt der Antriebsklinke zumindest eine Aussparung zur Verringerung der Federhärte auf. Alternativ oder zusätzlich kann der Federabschnitt der Antriebsklinke zumindest eine Durchbrechung zur Verringerung der Federhärte aufweisen. Neben der Verringerung der Federhärte ist es hierdurch möglich, Material bei der Herstellung der Antriebsklinke einzusparen.
Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Antriebsklinke zumindest einen Bereich mit einer gegenüber der übrigen Antriebsklinke veränderten Gitterstruktur zur Verringerung der Federhärte aufweist. Beispielsweise kann die Federhärte durch eine abschnittsweise Wärmebehandlung verringert werden.
Vorzugsweise erstreckt sich der Federabschnitt der Antriebsklinke im Wesentlichen in radialer Richtung der Kupplungsvorrichtung. „Im Wesentlichen” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Haupterstreckungsrichtung des Federabschnitts der Antriebsklinke in radialer Richtung liegt, wobei der Federabschnitt jedoch auch leicht in axialer Richtung geneigt und/oder vorgespannt sein kann.
Die Verschleißnachstelleinrichtung weist zumindest eine Vorspannfeder auf, die mit dem Federabschnitt der Antriebsklinke zur Vorspannung in axialer Richtung zumindest teilweise in Anlage bringbar ist. Die Vorspannfeder ist vorzugsweise als Blechbauteil ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung der Kupplungsvorrichtung. Die Vorspannfeder und die Antriebsklinke sind als separate Bauteile ausgebildet. Es ist möglich, dass die Vorspannfeder sich ununterbrochen in Anlage mit dem Federabschnitt der Antriebsklinke befindet, jedoch ist es auch möglich, dass diese Anlage zeitweise unterbrochen ist, insbesondere wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung ausgerückt ist, und der Verstellring sich aufgrund von Axialschwingungen vom Hebelelement abhebt.
Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang die Vorspannfeder bei der Betätigung des Hebelelements mittels eines Anschlags vom Federabschnitt der Antriebsklinke abhebbar.
Der Anschlag ist vorzugsweise an einem radial äußeren Ende der Vorspannfeder vorgesehen und insbesondere mit der Vorspannfeder verbunden. Insbesondere erstreckt sich der Anschlag in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung. Vorzugsweise weist der Federabschnitt der Antriebsklinke eine Aussparung auf, durch die sich der Anschlag hindurch erstreckt, um unmittelbar mit einem Kraftrand des Hebelelements in Anlage kommen zu können. Die Aussparung für den Anschlag ist vorzugsweise als Teilbereich der Durchbrechung des Federabschnitts der Antriebsklinke ausgebildet, kann jedoch auch als separate Durchbrechung ausgebildet sein.
Der Federabschnitt der Antriebsklinke ist vorzugsweise an einem Gehäusebauteil der Kupplungsvorrichtung, vorzugsweise an einem Gehäusedeckel, befestigt. Alternativ oder zusätzlich ist die Vorspannfeder an einem Gehäusebauteil der Kupplungsvorrichtung, vorzugsweise an einem Gehäusedeckel, befestigt. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Federabschnitt der Antriebsklinke und die Vorspannfeder durch eine gemeinsame Befestigungseinrichtung, beispielsweise eine Bolzen, mit dem Gehäusedeckel verbunden sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bolzen als Stufenbolzen ausgebildet ist, um beispielsweise auf der anderen Seite des Gehäusedeckels das Hebelelement am Gehäusedeckel mittelbar oder unmittelbar abzustützen. Es ist jedoch auch möglich, den Bolzen als Niet oder auch als Schraube auszubilden.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Antriebsklinke einen im Wesentlichen rechtwinklig zum Federabschnitt angeordneten Eingriffsabschnitt zum im Wesentlichen formschlüssigen Eingriff am Antriebsritzel aufweist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Antriebsklinke mehrere Eingriffsabschnitte aufweist. Diese sind vorzugsweise gestuft, das heißt weisen unterschiedliche Längen in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung auf, wodurch es möglich ist, Nachstellschritte durchzuführen, die kleiner als eine Teilung der Zahnstruktur des Antriebsritzels sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung mit einer Verschleißnachstelleinrichtung und einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die sich im eingerückten Zustand, das heißt an ihrem Betriebspunkt, befindet,
2 die Kupplungsvorrichtung aus 1 im teilweise ausgerückten Zustand,
3 die Kupplungsvorrichtung aus 1 im vollständig ausgerückten Zustand,
4 die ausgerückte Kupplungsvorrichtung aus 3, wobei eine Anpressplatte der Drehmomentübertragungseinrichtung im Begriff ist, sich durch Schwingungsanregung von einem Hebelement der Kupplungsvorrichtung weg zu bewegen,
5 die ausgerückte Kupplungsvorrichtung aus 4, wobei sich die Anpressplatte der Drehmomentübertragungseinrichtung durch Schwingungsanregung wie der auf das Hebelement zu bewegt, und
6 ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsklinke der Verschleißnachstelleinrichtung, die in der Kupplungsvorrichtung in 1 zum Einsatz kommen kann.
Die 1 bis 5 betreffen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung nicht als erfindungswesentlich gekennzeichnet sind, sind als optional zu verstehen. Daher betrifft die nachfolgende Beschreibung auch weitere Ausführungsbeispiele der Kupplungsvorrichtung 1, die Teilkombinationen der im Folgenden zu erläuternden Merkmale aufweisen. Ebenso betrifft die vorliegende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsklinke 9 für die besagte Kupplungsvorrichtung 1.
Die Kupplungsvorrichtung 1 weist zumindest eine Drehmomentübertragungseinrichtung 2 auf. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 2 weist zumindest eine Anpressplatte 16, zumindest eine Gegendruckplatte 17 und zumindest eine in axialer Richtung A zwischen der Anpressplatte 16 und der Gegendruckplatte 17 angeordnete Kupplungsscheibe 18 auf. Die Gegendruckplatte 17 ist mit einem oder mehreren Gehäusebauteilen, beispielsweise einem Gehäusedeckel 15 der Kupplungsvorrichtung 1, fest verbunden, insbesondere verschraubt. Die Anpressplatte 16 ist im Gehäuse drehfest gelagert und in axialer Richtung A der Kupplungsvorrichtung 1 begrenzt verlagerbar. Insbesondere ist die Anpressplatte 16 mittels mehrerer nicht dargestellter Blattfedern drehfest im Gehäuse befestigt und von der Gegendruckplatte 17 weg, das heißt mit Bezug auf 1 nach rechts, vorgespannt.
Darüber hinaus weist die Kupplungsvorrichtung 1 ein Hebelelement 4 auf, das gehäuseseitig abgestützt ist und durch eine Aktoreinrichtung betätigbar ist. Das Hebelelement 4 kann als Tellerfeder für eine normal-eingerückte, in 1 dargestellte Kupplungsvorrichtung 1 oder als Hebelfeder für eine normal-ausgerückte, nicht dargestellte Kupplungsvorrichtung ausgebildet sein. Über einen Verstellring 5, der einer Verschleißnachstelleinrichtung 3, vorzugsweise einer wegbasierten Verschleißnachstelleinrichtung, auf die im Folgenden eingegangen wird, zuzuordnen ist, wirkt das Hebelelement 4 mittelbar auf die Anpressplatte 16.
Bei einer normal-eingerückten Kupplungsvorrichtung 1 überwiegt die wirksame Kraft des als Tellerfeder ausgebildeten Hebelelements 4 die Gegenkraft der Blattfedern, während bei einer normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtung 1 die Gegenkraft der Blattfedern die wirksame Kraft des als Hebelfeder ausgebildeten Hebelelements 4 überwiegt. Dementsprechend führt eine Betätigung der Tellerfeder einer normal-eingerückten Kupplungsvorrichtung 1 durch eine Aktoreinrichtung zum Ausrücken der Kupplungsvorrichtung 1, das heißt zum Abhub der Anpressplatte 16 und zur Entfernung der Anpressplatte 16 von der Gegendruckplatte 17, während eine Betätigung der Hebelfeder durch eine Aktoreinrichtung bei einer normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtung 1 zum Einrücken der Kupplungsvorrichtung 1 führt.
Bei ausgerückter Kupplung ist die Kupplungsscheibe 18 um eine Zentralachse Z relativ zum Kupplungsgehäuse bzw. zur Anpressplatte 16 und zur Gegendruckplatte 17, die beide mit dem Gehäuse drehfest verbunden sind, verdrehbar. Bei eingerückter Kupplung wird ein Drehmoment von der Eingangsseite der Kupplungsvorrichtung 1, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs oder von einem durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Zweimassenschwungrad über das Gehäuse und sowohl die Gegendruckplatte 17 als auch die Anpressplatte 16 reibschlüssig auf die Kupplungsscheibe 18 übertragen. Von der Kupplungsscheibe 18, die reibschlüssig zwischen der Gegendruckplatte 17 und der Anpressplatte 16 geklemmt ist, wird das Drehmoment zur Ausgangsseite der Kupplungsvorrichtung 1 übertragen, beispielsweise zu einer Eingangswelle eines Getriebes.
Da aufgrund des Reibschlusses sowohl die Reibflächen der Gegendruckplatte 17 und der Anpressplatte 16 als auch die Reibbeläge der Kupplungsscheibe 18 einem Verschleiß unterworfen sind, muss über die Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung 1 die Anpressplatte 16 immer näher an die Gegendruckplatte 17 heran bewegt werden, um die Abnahme der Stärke der Reibflächen und der Dicke der Reibbeläge in axialer Richtung A zu kompensieren und den Reibschluss herstellen bzw. die Kupplungsvorrichtung 1, genauer gesagt die Drehmomentübertragungseinrichtung 2 der Kupplungsvorrichtung 1, einrücken zu können. Hierzu ist in der Kupplungsvorrichtung 1 die bereits zuvor erwähnte Verschleißnachstelleinrichtung 3 vorgesehen und vorzugsweise als wegbasierte Verschleißnachstelleinrichtung ausgebildet.
Die Verschleißnachstelleinrichtung 3 weist zumindest eine Antriebsklinke 9 auf, die beispielsweise in 6 dargestellt ist. Die Antriebsklinke 9 weist einen oder mehrere Eingriffsabschnitte 11 auf, die sich im Wesentlichen in axialer Richtung A in Richtung eines Spindeltriebs 6 der Verschleißnachstelleinrichtung 3, genauer gesagt in Richtung eines Antriebsritzels 7 des Spindeltriebs 6, erstrecken. Der bzw. die Eingriffsabschnitte 11 sind im Wesentlichen rechtwinklig zu einem Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 angeordnet. Federabschnitt 10 und Eingriffsabschnitte 11 bilden zusammen die Antriebsklinke 9, die vorzugsweise als Blechbauteil, insbesondere als Stanzteil, ausgebildet ist.
Die Antriebsklinke 9 ist insbesondere in axialer Richtung A und/oder in radialer Richtung R der Kupplungsvorrichtung 1 gegen das Antriebsritzel 7 vorgespannt. Vorzugsweise ist die Antriebsklinke 9 mit dem Gehäuse bzw. mit dem Gehäusedeckel 15 verbunden und in axialer Richtung A elastisch gegen das Gehäuse vorgespannt.
Das Antriebsritzel 7 ist drehfest auf dem Spindeltrieb 6 bzw. auf einer Achse des Spindeltriebs 6 angeordnet. Hierbei ist es auch möglich, dass der Spindeltrieb 6 als einteiliges Bauteil ausgebildet ist, das heißt, dass das Antriebsritzel 7 in den Spindeltrieb 6 integriert ist. Jedoch kann das Antriebsritzel auch als separates Bauteil ausgebildet sein, das beispielsweise auf die Achse des Spindeltriebs 6 drehfest aufgepresst ist.
Der gesamte Spindeltrieb 6 ist durch zumindest einen Spindelhalter 8 drehbar auf Seiten der Anpressplatte 16 gelagert, wobei der Spindelhalter 8 beispielsweise mit einer der Kupplungsscheibe 18 abgewandten Seite der Anpressplatte 16 verbunden, insbesondere verschraubt oder vernietet, ist. Beispielsweise ist der Spindeltrieb 6 an seinen beiden distalen Enden jeweils durch einen Spindelhalter 8 drehbar gelagert.
Das Antriebsritzel 7 ist auf seiner Mantelfläche mit einer Zahnstruktur versehen, die eine bestimmte Teilung aufweist. Ein freies Ende des Eingriffsabschnitts 11 der Antriebsklinke 9 ist ausgebildet, im Wesentlichen formschlüssig in die Zahnstruktur des Antriebsritzels 7 eingreifen zu können. Gleiches gilt, wenn die Antriebsklinke 9 mehrere Eingriffsabschnitte 11 mit freien Enden aufweist, wie dies in 6 dargestellt ist.
Um den Eingriff am Antriebsritzel 7 zu verbessern, weist das bzw. weisen die freien Enden beispielsweise einen oder mehrere Bereiche auf, die in radialer Richtung R zum Antriebsritzel 7 vorspringen. Alternativ oder zusätzlich kann der Eingriffsabschnitt 11 bzw. können die Eingriffsabschnitte 11 in radialer Richtung R gegen das Antriebsritzel 7 vorgespannt sein.
Wenn die Antriebsklinke 9, wie in 6 dargestellt, mehrere Eingriffsabschnitte 11 mit freien Enden aufweist, die formschlüssig in die Zahnstruktur des Antriebsritzels 7 eingreifen können, weisen die Eingriffsabschnitte 11 in axialer Richtung A vorzugsweise unterschiedliche Längen auf. Der Längenunterschied ist kleiner als die Teilung der Zahnstruktur des Antriebsritzels 7, so dass eine sehr feinstufige Verschleißnachstellung in Verstellschritten, die kleiner sind als die Teilung der Zahnstruktur, erfolgen kann.
In axialer Richtung A kann die Vorspannung der Antriebsklinke 9 durch eine zusätzliche Vorspannfeder 13 verstärkt werden. Die Vorspannfeder 13 ist mit der Antriebsklinke 9 teilweise in Anlage bringbar und ist insbesondere mit dem Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 in Anlage bringbar. Der Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung R der Kupplungsvorrichtung 1, so dass sich auch die Vorspannfeder 13 im Wesentlichen in radialer Richtung R der Kupplungsvorrichtung 1 erstreckt.
Mittels eines Anschlags 14 ist die Vorspannfeder 13 bei der Betätigung des Hebelelements 4 vom Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 abhebbar. Der Anschlag 14 erstreckt sich in axialer Richtung A und ist vorzugsweise an einem radial äußeren Ende der Vorspannfeder 13 mit der Vorspannfeder 13 verbunden. Das Hebelelement 4, insbesondere ein radial äußerer Kraftrand des Hebelelements 4, ist mit einem freien Ende des Anschlags 14 in Anlage bringbar, so dass beim Ausrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung 2 die auf das Hebelelement 4 wirkende Kraft bzw. die durch das Hebelelement 4 aufgebrachte Kraft auch zum Abheben der Vorspannfeder 13 vom Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 genutzt werden kann. Vorzugsweise weist der Anschlag 14 in radialer Richtung R den gleichen Abstand zur Zentralachse Z der Kupplungsvorrichtung 1 auf wie der Verstellring 5. Insbesondere vorzugsweise sind der Anschlag 14 und der Verstellring 5 in axialer Richtung A einander gegenüber liegend angeordnet, so dass der Kraftrand des Hebelelements 4 zwischen dem Anschlag 14 und dem Verstellring 5 angeordnet ist.
Damit der Kraftrand des Hebelelements 4 mit dem freien Ende des Anschlags 14 in Anlage bringbar ist, weist der Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 vorzugsweise eine Aussparung 21 für den Anschlag 14 auf. Der Anschlag 14 erstreckt sich in axialer Richtung A durch die Aussparung 21 hindurch. Die Aussparung 21 kann einerseits als Durchbrechung im Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 ausgebildet sein, kann andererseits jedoch auch als Einschnitt in einer Außenkontur des Federabschnitts 10 der Antriebsklinke 9 ausgebildet sein.
Ein radial inneres Ende des Federabschnitts 11 der Antriebsklinke 9 ist am Gehäusedeckel 15 befestigt. Hierzu weist die in 6 dargestellte Antriebsklinke 9 in ihrem Federabschnitt 10 zwei Befestigungsöffnungen 20 auf. Durch die radial innere, in 6 größer ausgebildete Befestigungsöffnung 20 erstreckt sich beispielsweise ein Bolzen 19 als Befestigungsmittel, während die radial weiter außen liegende, in 6 kleiner ausgebildete Befestigungsöffnung 20 beispielsweise der Verdrehsicherung dient, indem ein deckelseitiger Vorsprung in diese Befestigungsöffnung 20 eingreift. Jedoch sind auch andere Arten der Befestigung der Antriebsklinke 9 am Gehäusedeckel 15 mittels anderer Befestigungsmittel möglich.
Der Bolzen 19 kann beispielsweise als Schraube oder Niet, insbesondere als Stufenniet, ausgebildet sein. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Bolzen 19 auf der dem Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 in axialer Richtung A gegenüber liegenden Seite des Gehäusedeckels 15 zur unmittelbaren oder, mittels einer oder mehrerer Drahtringe, zur mittelbaren Lagerung und Abstützung des Hebelelements 4 genutzt wird.
Wenn zusätzlich zur Antriebsklinke 9 eine Vorspannfeder 13 vorgesehen ist, ist die Vorspannfeder 13 vorzugsweise ebenfalls am Gehäusedeckel 15 befestigt. Insbesondere ist ein radial inneres Ende der Vorspannfeder 13 am Gehäusedeckel 15 befestigt. Hierzu kommt vorzugsweise dasselbe Befestigungsmittel wie für die Befestigung des Federabschnitts 10 der Antriebsklinke 9 zum Einsatz, insbesondere der Bolzen 19.
Über eine Spindelmutter ist der Spindeltrieb 6 mit dem Verstellring 5 verbunden, wobei eine Drehbewegung des Spindeltriebs 6 in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter umgesetzt wird, und die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine Drehbewegung des Verstellrings 5 umgesetzt wird. Vorzugsweise ist der Verstellring 5 als Rampenring ausgebildet. Die Rampen des Verstellrings 5 sind gleitbeweglich auf Gegenrampen angeordnet, die auf der der Kupplungsscheibe 18 abgewandten Seite der Anpressplatte 16 ausgebildet sind, vorzugsweise in die Anpressplatte 16 eingelassen sind.
Wird die Kupplungsvorrichtung 1 eingerückt, bewegt sich die Anpressplatte 16 auf die Gegendruckplatte 17 zu, das heißt mit Bezug auf 1 nach links. Hierbei gleitet das freie Ende des Eingriffsabschnitts 11 der Antriebsklinke 9 bzw. gleiten die freien Enden der Eingriffsabschnitte 11 der Antriebsklinke 9 über eine Zahnflanke des Antriebsritzels 7. Liegt ein hinreichender Kupplungsverschleiß vor, muss sich die Anpressplatte 16 weiter auf die Gegendruckplatte 17 zu bewegen, so dass schließlich ein freies Ende zumindest eines Eingriffsabschnitts 11 die auf die Zahnflanke folgende Zahnspitze überspringt.
Beim anschließenden Ausrücken der Kupplungsvorrichtung 1 rastet das freie Ende des Eingriffsabschnitts 11 in den der übersprungenen Zahnspitze folgenden Zahngrund ein. Während der Ausrückbewegung, das heißt während die Anpressplatte 16 sich mit Bezug auf 1 nach rechts bewegt, treibt die Antriebsklinke 9 das Antriebsritzel 7 in einer ersten Drehrichtung, mit Bezug auf 1 im Uhrzeigersinn, an. Mit dem Antriebsritzel 7 dreht sich der gesamte Spindeltrieb 6, der die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter umsetzt. Durch die translatorisch bewegte Spindelmutter wird der Verstellring 5 gedreht, so dass sich die Rampen des Verstellrings 5 an den in die Anpressplatte 16 eingelassenen Gegenrampen hoch bewegen. Hierdurch vergrößert sich der Abstand zwischen der hebelelementseitigen Kontaktfläche des Verstellrings 5 und der Anpressplatte 16 so weit, bis der Kupplungsverschleiß, bezogen auf das Hebelelement 4, wegmäßig kompensiert worden ist.
Während der Betätigung der Kupplungsvorrichtung 1 besteht die Möglichkeit, dass die Antriebsklinke 9 das Antriebsritzel 7 der Verschleißnachstelleinrichtung 3 in die falsche Richtung dreht, das heißt entgegen des eigentlich zu kompensierenden Kupplungsverschleißes. Insbesondere kann diese Problematik bei Einrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung 2 auftreten, beispielsweise wenn der Eingriffsabschnitt 11 in radialer Richtung R zu stark gegen das Antriebsritzel 7 vorgespannt ist.
Daher weist die Verschleißnachstelleinrichtung 3 zumindest eine nicht dargestellte Sperrklinke auf, die ausgebildet und angeordnet ist das Antriebsritzel 7 gegen eine Rückdrehung, das heißt gegen eine Verdrehung entgegen der ersten Drehrichtung, zu sperren. Wie das Antriebsritzel 7 und die Vorspannfeder 13 ist auch die Sperrklinke vorzugsweise als Blechbauteil, insbesondere als Federblech, ausgebildet. Eine oder mehrere Klinkenzungen der Sperrklinke können zur Verhinderung der Rückdrehung des Antriebsritzels 7 in formschlüssigen Eingriff mit der Zahnstruktur des Antriebsritzels 7 gelangen.
Neben der ungewollten Rückdrehung des Antriebsritzels 7 besteht bei Betätigung der Kupplungsvorrichtung 1 durch Axialschwingungen die Möglichkeit einer Weiterdrehung des Antriebsritzels 7 in die erste Drehrichtung, das heißt einer ungewollten Verschleißnachstellung. Die Vermeidung dieser Problematik wird mit Bezug auf die 1 bis 5 erläutert.
In 1 ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 2 im eingerückten Zustand dargestellt, das heißt die Kupplungsscheibe 18 ist reibschlüssig zwischen der Anpressplatte 16 und der Gegendruckplatte 17 geklemmt. Das freie Ende des Eingriffsabschnitts 11 der Antriebsklinke 9 steht auf einer Zahnspitze des Antriebsritzels 7 und könnte bei vorliegendem Kupplungsverschleiß in den nächsten, das heißt mit Bezug auf 1 in den weiter rechts liegenden Zahngrund springen. Kupplungsverschleiß liegt jedoch in 1 nicht vor bzw. ist zuvor vollständig kompensiert worden.
In 2 ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 2 in einem teilweise ausgerückten Zustand gezeigt. Bei dem im dargestellten Ausführungsbeispiel als Tellerfeder ausgebildeten Hebelelement 4 wird die Betätigungskraft zum Ausrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung 2 radial innen und mit Bezug auf 1 in axialer Richtung A nach links eingeleitet. Der Reibschluss zwischen Anpressplatte 16 und Kupplungsscheibe 18 bzw. Gegendruckplatte 17 und Kupplungsscheibe 18 wird aufgehoben. Der Kraftrand des Hebelelements 4 kommt in Anlage mit dem freien Ende des Anschlags 14, während das freie Ende des Eingriffsabschnitts 11 des Antriebsritzels 7 im der Zahnspitze voraus laufenden Zahngrund zur Anlage kommt.
In 3 ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 2 vollständig ausgerückt. Auf dem Weg vom teilweise ausgerückten zum vollständig ausgerückten Zustand hebt der Kraftrand des Hebelelements 4 über den Anschlag 14 die Vorspannfeder 13 an. Die Antriebsklinke 9 wird durch das Antriebsritzel 7 des Spindeltriebs 6 angehoben, da die Hemmung des Spindeltriebs 6 aufgrund des in axialer Richtung A beaufschlagten Verstellrings 5 größer als die axiale Vorspannkraft der Antriebsklinke 9 ist.
Kommt es in diesem Zustand zu Axialschwingungen, löst sich der Verstellring 5 vom Kraftrand des Hebelelements 4, was in den 4 und 5 durch den in 4 nach links weisenden und den in 5 nach rechts weisenden Pfeil dargestellt ist. Wenn sich der Verstellring 5 vom Kraftrand des Hebelelements 4 löst, fällt die Hemmkraft des Spindeltriebs sehr stark ab, wodurch bei konventionellen Verschleißnachstellungen die Möglichkeit einer ungewollten Verschleißnachstellung durch die Antriebsklinke besteht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorspannkraft des Federabschnitts 10 der Antriebsklinke 9 jedoch geringer als die Hemmkraft des Spindeltriebs 6 bei ungeklemmtem Verstellring 5. Somit wird insbesondere in 5 verhindert, dass es zu einer nicht beabsichtigten Verschleißnachstellung im ausgerückten Zustand der Drehmomentübertragungseinrichtung 2 aufgrund von Axialschwingungen, insbesondere aufgrund von Motorschwingungen und/oder -anregungen, kommt.
Neben der Beaufschlagung bzw. Klemmung des Verstellrings 5 durch den Kraftrand des Hebelelements 4 gibt es zusätzliche Faktoren, die die Hemmkraft des Spindeltriebs 6 unabhängig von der Klemmung oder Nicht-Klemmung des Verstellrings 5 beeinflussen. Hierzu zählt beispielsweise Reibung zwischen dem Spindelhalter 8 und der Achse des Spindeltriebs 6, Reibung zwischen der Spindel des Spindeltriebs 6 und der Spindelmutter, aber auch Verschleiß und Verschmutzung über die Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung 1. Zudem kann die bereits zuvor erwähnte Sperrklinke ausgebildet und angeordnet sein, den Spindeltrieb 6 nicht nur gegen eine Rückdrehung zu sichern, sondern dadurch auch die Hemmkraft des Spindeltriebs 6 zu erhöhen.
Dadurch, dass die Vorspannkraft des Federabschnitts 10 der Antriebsklinke 9 geringer als die Hemmkraft des Spindeltriebs 6 bei ungeklemmtem Verstellring 5 ist, ist es in den 4 und 5 möglich, dass sowohl beim Wegschwingen der Anpressplatte 16 vom Hebelelement 4 als auch beim Zurückschwingen der Anpressplatte 16 zum Hebelelement 4 der Eingriffsabschnitt 11 der Antriebsklinke 9 dem Antriebsritzel 7 des Spindeltriebs 6 folgt, so dass es zu keiner ungewollten Verschleißnachstellung kommt.
Der Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 weist zumindest einen Bereich verringerter Federhärte auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Federabschnitt 10 mit einer Durchbrechung 12 versehen, um die Federhärte in diesem Bereich zu verringern. Die Durchbrechung 12 ist im Wesentlichen U-förmig ausgeführt. Die beiden Schenkel des U weisen in radialer Richtung R nach innen, so dass die Befestigungsöffnung 20 bzw. die Befestigungsöffnungen 20 in Umfangsrichtung der Kupplungsvorrichtung 1 zwischen den beiden Schenkeln der U-förmigen Durchbrechung 12 angeordnet sind. Auf Seiten der Basis des U geht die Durchbrechung 12 in die Aussparung 21 für den Anschlag 14 über. Jedoch ist es auch möglich, die Durchbrechung 12 und die Aussparung 21 für den Anschlag 14 getrennt voneinander im Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 vorzusehen.
Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, ist es auch möglich, dass der Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 zumindest eine Aussparung zur Verringerung der Federhärte aufweist. Die Aussparung ist in diesem Fall in der Außenkontur des Federabschnitts 10 der Antriebsklinke 9 vorzusehen und beispielsweise als Einschnitt auszubilden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der Federabschnitt 10 der Antriebsklinke 9 zumindest einen Bereich mit einer gegenüber der übrigen Antriebsklinke veränderten Gitterstruktur zur Verringerung der Federhärte aufweist. Beispielsweise kann die Gitterstruktur durch eine Wärmebehandlung verändert werden.
Die vorangegangenen Ausführungsbeispiel betreffen eine Kupplungsvorrichtung 1 mit zumindest einer in axialer Richtung A durch ein Hebelelement 4 ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung 2 und zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung 3, die zumindest einen drehbaren und durch das Hebelelement 4 zeitweise klemmbaren Verstellring 5, zumindest einen auf den Verstellring 5 wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb 6 mit einem Antriebsritzel 7 sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel 7 in Eingriff bringbare Antriebsklinke 9 zur Drehung des Spindeltriebs 6 im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke 9 einen Federabschnitt 10 aufweist, durch den die Antriebsklinke 9 in axialer Richtung A vorgespannt ist, wobei die Vorspannkraft des Federabschnitts 10 der Antriebsklinke 9 geringer als eine Hemmkraft des Spindeltriebs 6 bei ungeklemmtem Verstellring 5 ist.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsvorrichtung
2: Drehmomentübertragungseinrichtung
3: Verschleißnachstelleinrichtung
4: Hebelelement
5: Verstellring
6: Spindeltrieb
7: Antriebsritzel
8: Spindelhalter
9: Antriebsklinke
10: Federabschnitt
11: Eingriffsabschnitt
12: Durchbrechung
13: Vorspannfeder
14: Anschlag
15: Gehäusedeckel
16: Anpressplatte
17: Gegendruckplatte
18: Kupplungsscheibe
19: Bolzen
20: Befestigungsöffnung
21: Aussparung für Anschlag
A: axiale Richtung
R: radiale Richtung
Z: Zentralachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009035225 A1 [0002]

Claims

Kupplungsvorrichtung (1) mit zumindest einer in axialer Richtung (A) durch ein Hebelelement (4) ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung (2) und zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung (3), die zumindest einen drehbaren und durch das Hebelelement (4) zeitweise klemmbaren Verstellring (5), zumindest einen auf den Verstellring (5) wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb (6) mit einem Antriebsritzel (7) sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel (7) in Eingriff bringbare Antriebsklinke (9) zur Drehung des Spindeltriebs (6) im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke (9) einen Federabschnitt (10) aufweist, durch den die Antriebsklinke (9) in axialer Richtung (A) vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft des Federabschnitts (10) der Antriebsklinke (9) geringer als eine Hemmkraft des Spindeltriebs (6) bei ungeklemmtem Verstellring (5) ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Verschleißnachstelleinrichtung (3) zumindest eine Sperrklinke zur Erzeugung der Hemmkraft und zur Sperrung gegen eine Rückdrehung des Spindeltriebs (6) aufweist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Federabschnitt (10) der Antriebsklinke (9) zumindest einen Bereich verringerter Federhärte aufweist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei der Federabschnitt (10) der Antriebsklinke (9) zumindest eine Aussparung und/oder zumindest eine Durchbrechung (12) zur Verringerung der Federhärte aufweist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Federabschnitt (10) der Antriebsklinke (9) zumindest einen Bereich mit einer gegenüber der übrigen Antriebsklinke veränderten Gitterstruktur zur Verringerung der Federhärte aufweist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Federabschnitt (10) der Antriebsklinke (9) sich im Wesentlichen in radialer Richtung (R) der Kupplungsvorrichtung (1) erstreckt.
Kupplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verschleißnachstelleinrichtung (3) zumindest eine Vorspannfeder (13) aufweist, die mit dem Federabschnitt (10) der Antriebsklinke (9) zur Vorspannung in axialer Richtung (A) zumindest teilweise in Anlage bringbar ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Vorspannfeder (13) bei der Betätigung des Hebelelements (4) mittels eines Anschlags (14) vom Federabschnitt (10) der Antriebsklinke (9) abhebbar ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Federabschnitt (10) der Antriebsklinke (9) und/oder die Vorspannfeder (13) an einem Gehäusebauteil der Kupplungsvorrichtung (1), vorzugsweise an einem Gehäusedeckel (15), befestigt ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Antriebsklinke (9) einen im Wesentlichen rechtwinklig zum Federabschnitt (10) angeordneten Eingriffsabschnitt (11), vorzugsweise mehrere gestufte, im Wesentlichen rechtwinklig zum Federabschnitt (10) angeordnete Eingriffsabschnitte (11), zum im Wesentlichen formschlüssigen Eingriff am Antriebsritzel (7) aufweist.