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Die Erfindung betrifft einen Zentrierbolzen für eine Tellerfeder einer Reibkupplung, insbesondere einer Schaltkupplung für ein Kraftfahrzeug.
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Im Stand der Technik werden Zentrierbolzen für Tellerfedern verwendet, um die Tellerfeder zu führen, während sie eine Hebelbewegung ausführt und zugleich in einem Reibkupplungsgehäuse zentriert zur Rotationsachse der Reibkupplung zu halten. Außerdem ist zur Aufnahme der Lagerkräfte der Tellerfeder zumindest ein Drahtring vorgesehen, welcher in das Reibkupplungsgehäuse eingelegt und befestigt ist und eine Hebelauflage für die Tellerfeder bildet. Ein solcher Drahtring ist oftmals aus einem Werkstoff gefertigt, der eine aufwendige und teure Beschichtung benötigt, damit dieser mit anliegenden Bauteilen in der Reibkupplung verschweißt werden kann.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft einen Zentrierbolzen für eine Tellerfeder einer Reibkupplung, welcher zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – einen Schaft zum Befestigen des Zentrierbolzens in einem axial fixierten Bauteil einer Reibkupplung;
- – einen Zentrierabschnitt zum radialen Führen einer Tellerfeder; und
- – eine Hebelauflage für die Tellerfeder.
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Der Zentrierbolzen ist dazu eingerichtet, eine Tellerfeder in einer Reibkupplung zu führen und in Bezug auf eine Rotationsachse der Reibkupplung zentriert zu halten. Hierzu ist zunächst ein Schaft vorgesehen, über den der Zentrierbolzen in einem axial fixierten Bauteil der Reibkupplung befestigbar ist. Ein solcher Schaft kann zum Beispiel (über einen Teil seiner Länge) ein Gewinde aufweisen oder nach Art eines Niets mit dem axial fixierten Bauteil formschlüssig oder kraftschlüssig verpresst sein. Darüber hinaus kann der Schaft formschlüssig in Bezug auf die Achse des Schafts in dem axial fixierten Bauteil fixiert sein, so dass sich der Zentrierbolzen nicht um seine Achse verdrehen kann. Das axial fixierte Bauteil kann dabei zum Beispiel ein Kupplungsdeckel der Reibkupplung sein.
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Weiterhin weist der Zentrierbolzen einen Zentrierabschnitt auf, der die Tellerfeder radial führt, wobei der Zentrierabschnitt besonders bevorzugt nur in einer radialen Richtung, zum Beispiel nach innen oder nach außen, die Tellerfeder führt und weiterer Zentrierbolzen in die andere Richtung mit der Tellerfeder in Kontakt kommt und darüber die Tellerfeder insgesamt in Bezug auf die Rotationsachse der Reibkupplung zentriert wird.
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Weiterhin weist der Zentrierbolzen eine Hebelauflage auf, auf der die Tellerfeder aufliegt, und über die die Tellerfeder während ihrer Hebelbewegung beim Einrücken beziehungsweise Ausrücken eines Reibpakets der Reibkupplung aufliegt und die Reaktionskräfte der Tellerfeder aufnimmt. Durch das Vorsehen dieser Hebelauflage ist es möglich, auf einen Drahtring zu verzichten, wodurch der hochpreisige Drahtring eingespart wird, eine aufwendige Montage, zum Beispiel Beschichten und Schweißen, entfällt und zudem das Auslegen eines Drahtrings und entsprechende Testläufe überflüssig sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Zentrierbolzens ist die Hebelauflage einstückig mit dem Zentrierbolzen ausgebildet.
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Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform des Zentrierbolzens ist der Zentrierbolzen samt Hebelauflage ein zusammenhängendes Bauteil, welches durch Befestigen des Schafts des Zentrierbolzens in einem axial fixierten Bauteil abschließend montiert ist und damit die Hebelauflage für die Tellerfeder bildet. Es sind keine weiteren Montageschritte notwendig. Die Tellerfeder wird bei der Montage gleichzeitig zentriert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Zentrierbolzens weist die Hebelauflage eine gerundete Kontaktoberfläche auf, so dass die Tellerfeder bei einer Hebelbewegung verschiedene Kontaktlinien mit der Hebelauflage bildet.
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Durch das Vorsehen einer gerundeten Kontaktoberfläche der Hebelauflage ist gewährleistet, dass die Tellerfeder in jeder Hebelstellung auf einer jeweils unterschiedlichen Kontaktlinie aufliegt. Das heißt, sowohl die Tellerfeder als auch die Hebelauflage hat eine wandernde Kontaktlinie. Die Kontaktlinie ist im Schnitt betrachtet ein Berührungspunkt zwischen der Tellerfeder und der Kontaktoberfläche. Der Berührungspunkt liegt um den (nicht konstanten) Radius der Kontaktoberfläche nach außen versetzt zum Hebelpunkt beziehungsweise Drehpunkt der Bewegung. Die Kontaktlinie der Tellerfeder und der Kontaktoberfläche wandert daher entsprechend des (nicht konstanten) Radius der Kontaktoberfläche. Hierdurch wird das Material der Tellerfeder und das Material der Hebelauflage geschont und somit die Lebensdauer der Tellerfeder und der Kontaktoberfläche verbessert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Zentrierbolzens bildet die Hebelauflage einen Kreisabschnitt, welcher eine Bogenlänge von weniger als dem Zweifachen des Durchmessers des Zentrierabschnitts aufweist.
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Durch das Bilden eines Kreisabschnitts der Hebelauflage wird die Hebelbewegung der kreisförmigen Tellerfeder unterstützt. Darüber hinaus weist jeder Kreisabschnitt eine Bogenlänge auf, die derart eingerichtet ist, dass die Hebelauflagen mit ihrem Kreisabschnitt nicht miteinander in Kontakt kommen, sondern voneinander beabstandet sind, wenn eine Mehrzahl von, zum Beispiel sechs oder acht, Zentrierbolzen in einer Reibkupplung, bevorzugt gleichmäßig über den Umfang verteilt, vorgesehen sind. Aufgrund der notwendigen Steifigkeit der Tellerfeder zur Ausführung einer Kraftübertragung ist es nicht notwendig, eine vollumfängliche Auflage für die Tellerfeder zu bilden, so dass die Tellerfeder durch die kurzen Kreisabschnitte ausreichend gestützt ist und zugleich Material eingespart wird und die Montage erleichtert ist. Je nach Dicke des Durchmessers des Zentrierabschnitts ist eine entsprechende Verbreiterung der Bogenlänge vorteilhaft, weil der Durchmesser des Zentrierabschnitts an die Kräfte der Tellerfeder angepasst ist und somit auch die Bogenlänge an die Kräfte der Tellerfeder angepasst ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – zumindest ein Reibpaket, über das im verpressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
- – zumindest eine Tellerfeder zum Verpressen des Reibpakets; und
- – eine Mehrzahl von Zentrierbolzen nach obiger Beschreibung, wobei die zumindest eine Tellerfeder über die Zentrierbolzen zur Rotationsachse zentriert ist und auf der Hebelauflage abgestützt ist.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Antriebsstrang und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebliche, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, die gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt.
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Zum Verpressen des Reibpakets ist eine Tellerfeder vorgesehen, die mittels einer Betätigungsvorrichtung spannbar ist und dadurch das Reibpaket löst. Hier wird vorgeschlagen, die Tellerfeder nicht wie üblich über einen oder mehrere Drahtringe zu lagern, sondern einen Zentrierbolzen nach obiger Beschreibung zu verwenden. Hierdurch wird die Verwendung von einem Drahtring überflüssig. Damit wird die Montage vereinfacht, Material eingespart und Testläufe mit Drahmaterial werden überflüssig.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Reibkupplung, ist ein Kupplungsdeckel vorgesehen, welcher ein Gegenlager gegenüber der Hebelauflage bildet.
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Mit dem vorgeschlagenen Gegenlager kann vollständig auf die Verwendung von Drahtringen bei der Reibkupplung verzichtet werden. Bevorzugt befindet sich das Gegenlager in axialer Richtung in der Projektionsfläche der Hebelauflage. Besonders bevorzugt ist auch das Gegenlager segmentartig mit einzelnen Kreisabschnitten, mit bevorzugt in Bezug auf die Bogenlänge der Hebelauflage gleichlanger Bogenlänge ausgestaltet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
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Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die oben beschrieben Kupplung weist einen vereinfachten Aufbau und geringeren Montageaufwand auf. Dadurch kann eine solche Reibkupplung angepasst an die vom Markt geforderten niedrigen Gesamtkosten hergestellt werden. Zugleich kann die Reibkupplung in ihrer axialen Baulänge etwas reduziert werden, weil keine Drahtringe mit vollständigem Kreisquerschnitt verwendet werden, sondern diese Funktion in die zuvor als Auflager verwendeten Bauteile integriert wird. Darüber hinaus ist die Reibkupplung weiterhin in ein Kraftfahrzeug integrierbar, ohne dass daran geometrische Veränderugnen vorgenommen werden müssen. Das heißt eine konventionelle Reibkupplung mit Drahtringen kann ohne Weiteres durch die hier vorgeschlagene Reibkupplung ersetzt werden.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: einen Ausschnitt einer Reibkupplung mit Zentrierbolzen;
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2: eine Draufsicht auf eine Reibkupplung mit einer Mehrzahl von Zentrierbolzen;
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3: eine Draufsicht auf einen Zentrierbolzen;
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4: einen Schnitt durch einen Zentrierbolzen;
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5: eine perspektivische Ansicht eines Zentrierbolzens;
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6: eine Prinzipskizze des Kontaktlinienwanderns; und
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7: ein Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Reibkupplung 3 im Schnitt, bei beim ein Zentrierbolzen 1 in einem axial fixierten Bauteil 5, hier dem Kupplungsdeckel, mit seinem Schaft 4 befestigt ist. Mittels des Zentrierabschnitts 6 wird eine Tellerfeder 2 zentriert und über die Hebelauflage 7 und das Gegenlager 22 des axial fixierten Bauteils 5 ist die Tellerfeder 2 gelagert und wirkt auf das Reibpaket 16, von dem hier nur die Anpressplatte gezeigt ist.
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In 2 ist eine Reibkupplung 3 in Draufsicht gezeigt, bei der acht Zentrierbolzen 1 am Umfang der Tellerfeder 2 angeordnet sind, so dass die Tellerfeder 2 zur Rotationsachse 13 zentriert ist und mit dem axial fixierten Bauteil 5 axial gesichert ist.
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In 3 ist ein Zentrierbolzen 1 in Draufsicht gezeigt, wobei hier zu erkennen ist, dass der Durchmesser 12 des Schafts 4 in etwa halb so lang ist wie die Bogenlänge des Kreisabschnitts 11 der Hebelauflage 7. Der hier gezeigte Zentrierbolzen weist einen Zentrierabschnitt 6 auf, welcher mit seiner zum Kreisabschnitt 11 hinweisenden Fläche zur Zentrierung einer Tellerfeder 2 (hier nicht dargestellt) eingerichtet ist.
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In 4 ist ein Schnitt A-A durch einen Zentrierbolzen 1 gezeigt, wie er in 3 gezeichnet ist. Hier ist die Geometrie des Schafts 4 und des Zentrierabschnitts 6 und der Hebelauflage 7 gut zu erkennen.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht des Zentrierbolzens 1 gezeigt, wobei hier die Form und Anordnung von Schaft 4 und Zentrierabschnitt 6 zur Hebelauflage 7 gut zu erkennen ist.
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In 6 ist eine Prinzipskizze der wandernden Kontaktlinien 9, 10 gezeigt. Hierbei ist prinzipiell die Kontaktoberfläche 8 der Hebelauflage 7 (hier nicht dargestellt) mit einem Drehzentrum 23 gezeigt und eine Tellerfeder 2 sowie eine auslenkte Tellerfeder 2a dargestellt. Die Tellerfeder 2 bildet eine erste Kontaktlinie mit der Kontaktoberfläche 8 und die ausgelenkte Tellerfeder 2a bildet eine zweite Kontaktlinie 10 mit der Kontaktoberfläche 8. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass sowohl das Größenverhältnis als auch der Auslenkungswinkel rein prinzipiell sind und nicht zur Definition der geometrischen Zusammenhänge herangezogen werden können.
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In 7 ist ein Kraftfahrzeug 17 mit einer Antriebseinheit 18 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 21 quer zur Längsachse 20 vor der Fahrerkabine 19 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 18 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 14 mittels einer Reibkupplung 3 mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 15 verbunden ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Zentrierbolzen ist es möglich, auf einen zusätzlichen Drahtring zu verzichten, wodurch die Materialkosten, die Montagekosten und die Fertigungskosten sowie der Aufwand zum Testen solcher Drahtringe entfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentrierbolzen
- 2
- Tellerfeder
- 2a
- ausgelenkte Tellerfeder
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Schaft
- 5
- axial fixiertes Bauteil
- 6
- Zentrierabschnitt
- 7
- Hebelauflage
- 8
- Kontaktoberfläche
- 9
- erste Kontaktlinie
- 10
- zweite Kontaktlinie
- 11
- Kreisabschnitt
- 12
- Durchmessers
- 13
- Rotationsachse
- 14
- Abtriebswelle
- 15
- Antriebsstrang
- 16
- Reibpaket
- 17
- Kraftfahrzeug
- 18
- Antriebseinheit
- 19
- Fahrerkabine
- 20
- Längsachse
- 21
- Motorachse
- 22
- Gegenlager
- 23
- Drehzentrum
