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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einer solchen Reibkupplung, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang, sowie ein Fertigungsverfahren für eine Anpressplatte für eine Reibkupplung.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibkupplungen für den Einsatz in einem Antriebsstrang, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, bekannt. Die Reibkupplung ist in einen Drehmomentverlauf zwischengeschaltet, sodass eine Drehmomentübertragung um eine Rotationsachse zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Reibkupplung aktiv, also von außen steuerbar, trennbar ist. Eine Reibkupplung ist neben einer vollen Drehmomentübertragung und einer vollen Trennung zudem oftmals für eine Drehzahlangleichung und/oder für eine reduzierte Drehmomentübertragung einsetzbar, indem das Drehmoment schlupfend übertragen wird. Zur Drehmomentübertragung ist in einer Reibkupplung ein Reibpaket vorgesehen, bei welchem eine Anpressplatte mit einer Reibfläche und eine korrespondierende Reibscheibe steuerbar, beispielsweise mittels einer Betätigungseinrichtung, miteinander axial verpressbar sind. Die Anpressplatte ist hierzu axial gegen die Reibscheibe verschiebbar. Meist ist zudem eine Gegenplatte vorgesehen, sodass die Reibscheibe zwischen den beiden Platten (Anpressplatte und Gegenplatte) verpressbar ist und beidseitig in Reibkontakt kommt. Die beiden Platten sind dabei zu der Eingangsseite und die Reibscheibe zu der Ausgangsseite rotationsfest, oder umgekehrt. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche(n) ein übertragbares Drehmoment ergibt.
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Anpressplatten müssen hohen Anforderungen gerecht werden hinsichtlich einer über alle Betriebszustände möglichst ebenen Reibfläche und einer hohen Wärmekapazität.
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Weiterhin muss eine Anpressplatte einen definierten Kraftangriffspunkt auf ihrer Rückseite (axial gegenüberliegend der Reibfläche) bereithalten. Dies wird in der Regel von einem sogenannten Nockenring mit zumindest einer einen Ring bildenden rückseitigen axialen Erhebung gewährleistet, auf welchen eine Betätigungseinrichtung mittelbar (oder selten auch unmittelbar) einwirkt. Bisher wurden Anpressplatten daher bevorzugt als Gussbauteil gefertigt. Um den steigenden mechanischen Anforderungen an eine Anpressplatte gerecht zu werden, werden vermehrt Anpressplatten aus (ebenem) Blechmaterial hergestellt, bevorzugt mittels kalt-umformenden Verfahren, beispielsweise Stanzen. Beispielsweise sind Anpressplatten mit rückseitig aufgeschweißtem Nockenring bekannt. Dieses zwei-schrittige Verfahren ist aber teuer und für jeden Nockendurchmesser wird ein anderer Nockenring benötigt. Bekannt sind auch Anpressplatten mit von außen umgelegten Laschen, welche jeweils Nocken für einen Nockenring bilden. Ein solcher Nockenring ist aber begrenzt von der Position für den Nocken (unter anderem beispielsweise wegen zusätzlich geforderten sich nach radial außen erstreckenden Lappen am Außenrand der Anpressplatte zum Anbinden einer Blattfederung) und funktioniert zudem erst ab einer minimalen axialen Angriffshöhe. Weiterhin sind Anpressplatten bekannt, bei welchen von außen mittels Spalten Nocken erzeugt sind. Dies ist nur für Anpressplatten ohne Lappen für eine Blattfederung am Außenrand der Anpressplatte möglich beziehungsweise bedarf nachträglich angebrachter, beispielsweise aufgeschweißter, Lappen.
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Aus der
KR 10 2018 0047147 A ist eine Reibkupplung bekannt, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Reibscheibe; und
- - eine Anpressplatte, welche eine Rückseite mit einem Nockenring zum Aufnehmen einer Axialkraft zum axialen Anpressen der Anpressplatte gegen die Reibscheibe und welche weiter eine Reibfläche zum im angepressten Zustand reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments von der Anpressplatte auf die Reibscheibe aufweist.
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Die Reibkupplung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenring zumindest eine mit der Anpressplatte einstückig gebildete Lasche umfasst, welche radial-innen mit der Anpressplatte verbunden ist und sich nach radial-außen erstreckt.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Die Reibkupplung ist für den eingangs genannten Zweck zum aktiven Trennen und Verbinden einer Drehmomentübertragung einsetzbar. Dazu umfasst die Reibkupplung eine Reibscheibe, welche beispielsweise (bei einer einzigen Reibpaarung) von einer, bevorzugt axial fixierten, Gegenplatte gebildet ist und eine (einzige) Reibseite aufweist, zum Verpressen mit einer Anpressplatte. Alternativ ist die Reibscheibe eine Scheibe, welche zwischen zwei Platten verpressbar ist und zu diesem Zweck axial-beidseitig jeweils eine Reibseite, bevorzugt gebildet von einem Reibbelag, aufweist.
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Weiterhin ist eine Anpressplatte mit einer Reibfläche vorgesehen, wobei die Reibfläche zum reibschlüssigen (und bevorzugt auch haftenden) Übertragen eines Drehmoments mit der (korrespondierenden) Reibseite der Reibscheibe verpressbar ist. Zu der Reibfläche ist die Rotationsachse der Reibkupplung (technisch, also in einem vorbestimmten Toleranzbereich) normal ausgerichtet. Die Anpressplatte ist zum Lösen der Reibpaarung, also zum Trennen der Drehmomentübertragung, axial verschiebbar in der Reibkupplung aufgehängt. Zum Aufnehmen einer entsprechenden Anpresskraft ist an der Rückseite der Anpressplatte (axial gegenüberliegend der Reibfläche) ein Nockenring gebildet. Hierüber ist eine entsprechende Axialkraft zum axialen Anpressen der Anpressplatte gegen die Reibscheibe vorgesehen. Bevorzugt ist der Nockenring zum Zusammenwirken mit einer Membranfeder oder Hebelfeder, beides auch gemeinhin als Tellerfeder bezeichnet, eingerichtet, wobei die Tellerfeder an einem zu der Anpressplatte (und Gegenplatte bei separater Reibscheibe) rotatorisch fixierten Kupplungsdeckel der Reibkupplung axial abgestützt ist. Sofern eine axiale Vorspannung der Anpressplatte erwünscht ist, beispielsweise mittels einer Blattfederung, ist die Anpressplatte vorgespannt mit dem Kupplungsdeckel verbunden, beispielsweise mittels Laschen an einem Rand der Anpressplatte, also radial innen oder radial außen, beispielsweise radial außerhalb der Reibfläche der Anpressplatte.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass der Nockenring zumindest eine Lasche umfasst, welche radial-innen mit der Anpressplatte verbunden ist und sich nach radial-außen erstreckt. Diese Lasche ist mit der Anpressplatte einstückig gebildet, beispielsweise indem eine als Rohling beziehungsweise Halbzeug eine Blech-Platine bereitgestellt ist, welche beispielsweise aus einem ebenen Blechmaterial herausgetrennt, beispielsweise gestanzt, ist. Die Lasche erstreckt sich also vom dem (im Einsatz der fertigen Anpressplatte) Bereich der Reibfläche, im Weiteren als Außenring der Anpressplatte bezeichnet, zum Zentrum der Anpressplatte, beispielsweise hin zu der Rotationsachse, oder noch darüber hinaus. Die Lasche ist dann in einem weiteren Fertigungsschritt nach radial-außen umgefaltet, sodass sich die Lasche und der Außenring zumindest teilweise überlappen. Die Lasche bildet endseitig, also am oder beim offenen Ende der Lasche, eine axiale Erhebung, welche hinsichtlich ihrer radialen Lage und Ihrer axialen Angriffshöhe definiert ist, beispielsweise für das Angreifen einer Tellerfeder zum Einleiten einer Axialkraft. Aus dieser Konstellation ergibt sich, dass die radiale Lage und/oder die Angriffshöhe individuell einstellbar ist, ohne dass die Blech-Platine (oder ein anders-artiges Halbzeug) verändert werden muss. Lediglich die übrige Form der Lasche, beispielsweise ihre Erstreckung nach radial-innen ist dann mit verschiedenen Lagen des Nockenrings bei solch unterschiedlichen Anpressplatten verschieden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das hier aufgezeigte Fertigungsverfahren beispielsweise für Großserien wirtschaftlich besonders vorteilhaft ist, aber die Anpressplatte auch anders, beispielsweise additiv, urformend, warm-umformend und/oder spanend, herstellbar ist. Vorteil eines Nockenrings mit zumindest einer Lasche ist beispielsweise eine vereinfachte Formgebung, die Einstückigkeit und/oder weitere Eigenschaften, welche nachfolgend behandelt werden.
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Die hier vorgeschlagene Reibkupplung ist somit mittels einer individuell anpassbaren Lage des Nockenrings an individuelle Kundenbedürfnisse anpassbar, wobei zugleich viele gleiche Komponenten einsetzbar sind oder zumindest das Halbzeug für die Anpressplatte identisch, und somit in hoher Stückzahl, fertigbar ist. In einer Ausführungsform ist auch ein Toleranzausgleich und/oder ein Justieren des Reibpakets der Reibkupplung über die Laschen ermöglicht. Ebenso ist eine Anpassung in einer späten Fertigungsphase beziehungsweise Auftragsphase möglich, sofern sich die Anforderungen ändern oder gar ein Fehler festgestellt wird.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung vorgeschlagen, dass der Nockenring eine Mehrzahl von Laschen aufweist, welche jeweils eine Teilnocke mit axialer Erstreckung ausbilden.
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Hier ist vorgeschlagen, dass der Nockenring eine Mehrzahl von Laschen aufweist, beispielsweise mindestens drei für eine möglichst gleichverteilte Kraftaufnahme. Bevorzugt ist eine Ringform gebildet, wobei von einer Mehrzahl einzelner Laschen und/oder einzelner Erhebungen an jeweils einer Lasche separate Krafteinleitungspunkte und/oder Krafteinleitungslinien gebildet sind. Ist nur eine einzige Lasche vorgesehen, ist diese zu einer Ringform gebildet oder ermöglicht eine zumindest annähernd ringförmige oder ausgeglichene Krafteinleitung in die Anpressplatte für ein möglichst gleichmäßiges reibschlüssiges Übertragen eines Drehmoments.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Reibkupplung weisen die Teilnocken zueinander einen unterschiedlichen Angriffsdurchmesser und/oder zueinander eine unterschiedliche Angriffshöhe auf.
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Bei dieser Ausführungsform ist es ermöglicht, dass ein Krafteingriff wegabhängig in unterschiedliche Teilnocken und/oder in unterschiedlich viele Teilnocken eingeleitet wird. Unabhängig davon ist ermöglicht, dass der Krafteingriff wegabhängig relativ zu der Reibfläche verlagert wird, sodass beim Anstieg der Betätigungskraft auf die Anpressplatte die Ebenheit der Reibfläche der Anpressplatte (und unter Umständen die Ebenheit der Reibscheibe sowie der Gegenplatte) möglichst wenig beeinträchtigt wird.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung vorgeschlagen, dass die zumindest eine Lasche mit der Rückseite der Anpressplatte stoffschlüssig verbunden ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Rückseite mit der Lasche verbunden, also die Lasche nicht ausschließlich radial-innen mit dem Außenring der Anpressplatte verbunden. Damit ist eine zusätzliche Versteifung des Nockenrings und/oder der (Anpressplatte mit Wirkung auf die) Reibfläche erreicht. Bevorzugt ist die Lasche mit der Rückseite verschweißt, besonders bevorzugt mittels einer Kehlnaht. Bevorzugt ist die Lasche im Bereich des Teilnockens, besonders bevorzugt in radialer Überlappung mit dem Teilnocken stoffschlüssig mit der Rückseite der Anpressplatte verbunden.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung vorgeschlagen, dass die zumindest eine Lasche des Nockenrings von der Rückseite der Anpressplatte mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist.
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Mittels einer Beabstandung von der Rückseite der Anpressplatte ist eine Angriffshöhe des Nockenrings beziehungsweise des Teilnockens der betreffenden Lasche frei einstellbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zudem eine Federsteifigkeit über einen vorbestimmten Federweg, beispielsweise begrenzt auf den axialen Abstand zu der Rückseite der Anpressplatte, einstellbar. Damit ist eine Kraft-Weg-Kennlinie, vergleichbar mit einer Belagfederung, erzeugt. Dadurch wird ein Ausgleich für zu hohe Einrückgeschwindigkeiten und/oder Betätigungskräfte, welche ein Rupfen verursachen können, geschaffen oder im Gegenteil ein Rupfen ermöglicht, um eine Beschädigung der Reibpartner beziehungsweise der Oberflächen zu vermeiden. Das Rupfen ist ein axiales Herausfedern der Reibpartner entgegen der Einrückrichtung, aus welchem ein in der Regel unerwünschte Drehmomentschwankung resultiert. Dies ist aber als letzte Schutzmaßnahme gewünscht und damit ein zulässiger Betriebszustand des Reibpakets.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Reibkupplung sind eine Mehrzahl von Laschen vorgesehen, von denen zumindest zwei mit jeweils voneinander unterschiedlichen vorbestimmten Abständen von der Rückseite der Anpressplatte beabstandet sind.
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In einer Ausführungsform ist durch Angriffspunkte mit unterschiedlicher Lage (beispielsweise erzeugbar über unterschiedliche Angriffshöhen von mehreren Teilnocken einer einzigen oder der verschiedenen Laschen des Nockenrings) eine Reihenschaltungen von Steifigkeiten eingestellt. Dadurch ist beispielsweise eine gewünschte, beispielsweise unstetige, Kraft-Weg-Kennlinie generiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Antriebsmaschine;
- - zumindest einen Verbraucher; und
- - eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei die Antriebsmaschine und der zumindest eine Verbraucher mittels der Reibkupplung trennbar drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
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Der Antriebsstrang, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, umfasst eine Antriebsmaschine, zum Beispiel eine Energiewandlungsmaschine, bevorzugt eine Verbrennungskraftmaschine oder eine elektrische Antriebsmaschine, als (Haupt-) Drehmomentquelle und zumindest einen Verbraucher für das Drehmoment der Antriebsmaschine, beispielsweise zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs für dessen Vortrieb, eine Klimapumpe und/oder ein elektrischer Generator. Weiterhin ist eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung umfasst, wobei die Antriebsmaschine zur Drehmomentübertragung mittels der Reibkupplung lösbar mit dem zumindest einen Verbraucher verbindbar ist. In vielen Anwendungen ist über die Reibkupplung eine Drehmomentleitung in beiden Richtungen umsetzbar, von beispielsweise einem Antriebsrad eingebrachte Trägheitsenergie in elektrische Energie umsetzbar und/oder mittels einer Motorbremse dissipierbar.
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Weiterhin sind in einer Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsmaschinen vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) mittels der Reibkupplung zuschaltbar sind.
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Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft. Die hier vorgeschlagene Reibkupplung umfasst eine Anpressplatte, welche aufgrund von gleichen Halbzeugen für eine Mehrzahl von Anwendungen kostengünstig herstellbar und zugleich für individuelle Anforderungen anpassbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Antriebsrad und einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei das zumindest eine Antriebsrad mit der zumindest einen Antriebsmaschine zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs trennbar drehmomentübertragend verbunden ist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder eine elektrische Antriebsmaschine, 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. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird. Gleichzeitig werden geringe Kosten gefordert.
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Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen und oftmals auch die Kostenmarge wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Reibkupplung auf, wobei die Reibkupplung beziehungsweise deren Anpressplatte in einem weitgehend gleichbleibenden Fertigungsablauf mit identischen Werkzeugmaschinen für unterschiedliche Konfigurationen der Anpressplatte individuell anpassbar und zugleich kostengünstig herstellbar ist. Zugleich ist gegenüber vorbekannten Lösungen der benötigte axiale Bauraum geringer, zumindest aber nicht größer.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, 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 zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3, der Audi A3 e-tron oder der Toyota Yaris Hybrid.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fertigungsverfahren für eine Anpressplatte für eine Reibkupplung vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
- i. Bereitstellen einer Blech-Platine, welche einen Außenring und zumindest eine sich einstückig von dem Außenring nach radial-innen erstreckende Lasche aufweist, wobei der Außenring im Einsatz der fertiggestellten Anpressplatte eine Reibfläche und eine Rückseite ausbildet;
- ii. an der zumindest einen Lasche, Bilden eines Teilnockens mit axialer Erstreckung;
- iii. Umfalten der zumindest einen Lasche nach radial-außen zu der Rückseite des Außenrings; und
- iv. nach oder bei Schritt ii. und/oder Schritt iii., Einstellen eines Angriffsdurchmessers und einer Angriffshöhe des zumindest einen Teilnockens.
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Das hier vorgeschlagene Fertigungsverfahren ist beispielsweise für eine Anpressplatte einer Reibkupplung gemäß einer Ausführungsform der obigen Beschreibung eingerichtet. Es stellt aber umgekehrt nur eine mögliche Ausführungsform eines Fertigungsverfahrens für eine solche Anpressplatte dar.
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Die mit diesem Fertigungsverfahren herstellbare Anpressplatte weist einen Außenring mit einer Reibfläche an einer Seite, zu welcher die Rotationsachse der späteren Reibkupplung (technisch) normal ausgerichtet ist, und an der gegenüberliegenden Seite eine Rückseite auf. Die Rückseite ist zur Einleitung einer Betätigungskraft beziehungsweise Anpresskraft eingerichtet. Der Außenring weist ausschließlich die radiale Ausdehnung auf, welche für die Reibfläche benötigt wird, oder weist zusätzlich, beispielsweise radial-außen, Lappen auf, beispielsweise für ein axiales Vorspannmittel, wie eine Blattfederung. Unter Umständen weist die Anpressplatte beziehungsweise die Blech-Platine weitere Elemente auf, beispielsweise sind bereits Komponenten in einem Zwischenschritt angebunden, beispielsweise ein Schweißauftrag oder eine gefräste oder umgeformte Vertiefung. Bevorzugt werden jegliche Verformungen abweichend von der Ebenheit des Blechmaterials, aus welchem die Blech-Platine gebildet ist, nach Schritt i., beispielsweise zeitgleich mit einem der Schritte ii. bis iv., ausgeführt, bevorzugt mittels eines einzigen Werkzeugs.
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Zunächst wird in einem Schritt i. eine Blech-Platine bereitgestellt, beispielsweise mittels Stanzen, Laser-Schneiden oder Wasser-Schneiden und unter Umständen als Zukaufteil von einem externen Zulieferer. Die zumindest eine Lasche, und unter Umständen andere Komponenten, sind dabei noch nicht in die endgültige Lage überbracht aber mit dem Außenring einstückig verbunden.
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Anschließend werden die Schritte ii. und iii. ausgeführt, wobei bevorzugt zunächst Schritt ii. ausgeführt wird. Für spezielle Anwendungen, beispielsweise ein Justieren oder individualisierendes Nachbearbeiten ist es unter Umständen vorteilhaft, zunächst Schritt iii. auszuführen oder Schritt ii. nicht vollständig auszuführen beziehungsweise nach Schritt iii. zu wiederholen.
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In Schritt ii. wird beispielsweise das offene Ende der Lasche abgerundet, um eine Ablauffläche für eine Tellerfeder zu bilden. Alternativ oder ergänzend wird eine Rillung gebildet, sodass betätigungsseitig eine Nocke beziehungsweise ein Nockenring (-abschnitt) mit einer definierten Ablauffläche erzeugt wird. Bei einer Ausführungsform ist der Teilnocken derart ausgebildet, dass eine zufriedenstellende Ablauffläche auch dann noch sichergestellt bleibt, wenn in einem nachgelagerten Schritt (beispielsweise Schritt iii. oder Schritt iv.) die Lage der Lasche und damit die Lage und unter Umständen die Ausrichtung des Teilnockens (in einem vorbestimmten Rahmen) verändert wird.
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In Schritt iii. wird die Lasche umgefaltet, sodass eine radiale Überlappung mit dem Außenring der Anpressplatte erzeugt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Lasche hier bereits in ihre Endlage überführt, wobei bevorzugt Schritt ii. bereits durchgeführt ist. Das bedeutet bei dieser Ausführungsform, dass der Schritt iv. in den Schritt iii. und unter Umständen in den Schritt ii. integriert ist. Alternativ ist der Schritt iv. ein nachgelagerter Justierschritt oder Einmessschritt, sodass unter Umständen in Schritt iv. keine Umformung stattfindet, sondern einzig die korrekte Lage festgestellt wird. Dann ist Schritt iv. ein Qualitätssicherungsschritt, welcher besonders bevorzugt bereits in Schritt ii. und/oder Schritt iii. integriert ist. Zumindest in diesem Fall ist lediglich eine Stichprobenkontrolle für die korrekte Fertigung der Anpressplatte zur Qualitätssicherung ausreichend, wobei dann eine solche Stichprobenkontrolle nicht als Schritt iv. anzusehen ist, sondern Schritt iv. ist im Gegensatz dazu stets auszuführen.
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Das hier vorgeschlagene Fertigungsverfahren ermöglicht eine flexible Anpassung der Abmessungen des Nockenrings an individuelle Kundenbedürfnisse, wobei zugleich eine standardisierte Blechplatine und/oder gleiche Werkzeuge zur Fertigung einsetzbar sind, und beispielsweise eine einzige Fertigungsstraße für eine deutlich gesteigerte Stückzahl einsetzbar und einpreisbar ist. In einer Ausführungsform ist auch ein Toleranzausgleich und/oder ein Justieren des Reibpakets der Reibkupplung über die Laschen ermöglicht, indem das Fertigungsverfahren sich über den Zusammenbau der Reibkupplung erstreckt oder mittels des Fertigungsverfahrens die Anpressplatte in einem Rohzustand für eine (optionale) Nachanpassung für den Zusammenbau der Reibkupplung bereitgestellt wird.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens, aufweisend weiterhin folgenden Schritt:
- v. stoffschlüssiges Verbinden zumindest einer der Lasche mit der Rückseite des Außenrings.
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Bei dieser Ausführungsform wird die zumindest eine Lasche mit der Rückseite stoffschlüssig verbunden, also beispielsweise verschweißt, beispielsweise Punktschweißen oder Laserschweißen, gelötet oder verklebt. Damit wird die Lage der betroffenen Lasche gesichert und/oder die Anpressplatte versteift und/oder eine verschleißende Reibung infolge relativer Bewegung zwischen der Lasche und der Rückseite der Anpressplatte unterbunden.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens, aufweisend weiterhin folgenden Schritt:
- vi. Einstellen eines vorbestimmten axialen Abstands zumindest einer der Laschen zu der Rückseite des Außenrings.
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Hier ist vorgeschlagen, dass ein axialer Abstand zwischen der betroffenen Lasche und der Rückseite des Außenrings eingestellt wird, sodass unter Ausnutzung der Elastizität der Lasche ein Federelement geschaffen ist, mit einer vorbestimmten Kraft-Weg-Kennlinie. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieses Federelement auf Block belastbar, also ist die Lasche unter einer vorbestimmten Axiallast, beispielsweise Anpresskraft und/oder Rupf-Last, gegen die Rückseite verformbar, sodass dann die Federsteifigkeit rapide (unter Umständen unstetig) ansteigt. Eine Auf-Block-Stellung der Lasche ist beispielsweise für einen voll eingerückten Zustand, in welchem das Drehmoment haftend auf die Reibscheibe übertragen wird, vorteilhaft, wenn also die maximale Betätigungskraft anliegt. Im Einrückvorgang aber wird eine Ungleichmäßigkeit oder übermäßig schneller Anstieg der Drehmomentübertragung beispielsweise durch Rupfen ausgleichbar.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: eine Reibkupplung in Schnittansicht mit einem ersten Angriffsdurchmesser;
- 2: eine Reibkupplung in Schnittansicht mit einem zweiten Angriffsdurchmesser;
- 3: eine Reibkupplung in Schnittansicht mit angeschweißter Lasche;
- 4: eine Reibkupplung in Schnittansicht mit beabstandeter Lasche;
- 5: ein Ausschnitt einer Blech-Platine;
- 6: eine Anpressplatte mit einem Federweg;
- 7: ein Kraft-Weg-Diagramm; und
- 8: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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In 1 bis 4 ist rein der Übersichtlichkeit halber in weitgehend identischer Ausführungsform eine Reibkupplung 1 mit Rotationsachse 2 schematisch im Schnitt gezeigt. Die Reibkupplung 1 beziehungsweise das gezeigte Reibpaket (Anpressplatte 8, Reibscheibe 4 und Gegenplatte 5) ist sowohl normal-geschlossen als auch normal-offen ausführbar. Dabei ist axial zentral eine Anpressplatte 8 mit einem Nockenring 11 gezeigt, wobei der Nockenring 11 mittels einer umgefalteten Lasche 15, 16 beziehungsweise 17 gebildet ist. Die Anpressplatte weist axial auf der Seite der Lasche 15, 16 beziehungsweise 17 eine Rückseite 10 und axial gegenüberliegend eine (erste) Reibfläche 13 auf, welche hier einem als Außenring 9 bezeichneten Ringabschnitt der Anpressplatte 8 entspricht. Links in der Darstellung ist eine Gegenplatte 5 gezeigt, mit welcher hier ein Kupplungsdeckel 30 rotationsfest verbunden ist, hier (optional) mittels Verschraubung. Die Anpressplatte 8 ist rotationsfest zu der Gegenplatte 5. Die Gegenplatte 5 ist beispielsweise zugleich ein Schwungrad, welches mit einer Abtriebswelle einer Antriebsmaschine 25 (vergleiche 8) verbindbar ist. Rechts in der Darstellung ist eine Tellerfeder 32, beispielsweise als Membranfeder bei einer normal-geschlossenen Konfiguration des Reibpakets ausgeführt, über einen Stufenbolzen 33 verkippbar an dem Kupplungsdeckel 30 axial abgestützt. Die Tellerfeder 32 wirkt auf den Nockenring 11 der Anpressplatte 8 bei einem Angriffsdurchmesser 22 und in einer Angriffshöhe 23, hier beispielsweise gemessen von der Rückseite 10 der Anpressplatte 8, ein. Der Nockenring 11 setzt sich aus einer Mehrzahl von Teilnocken 19, 20 beziehungsweise 21 zusammen, welche hier (optional) als axial aufgestellte offene Enden der jeweiligen Lasche 15, 16 beziehungsweise 17 gebildet ist. Die Reibscheibe 4 ist hier zwischen der Gegenplatte 5, genauer der (zweiten) Reibfläche 14, und der Anpressplatte 8, genauer der (ersten) Reibfläche 13 angeordnet, sodass die jeweilige Reibfläche 14 mit der korrespondierenden Reibseite 6 beziehungsweise 7 zur trennbaren Drehmomentübertragung in reibschlüssigen Eingriff bringbar ist. Hierzu ist eine Axialkraft 12 über den Nockenring 11 in die Anpressplatte 8 einleitbar, sodass aus einem getrennten Zustand der Reibkupplung 1 die Anpressplatte 8 und die Reibscheibe 4 hin zu der Gegenplatte 5 verlagert werden. Dann ist die Reibkupplung 1 geschlossen und ein Drehmoment ist von den Gegenplatte 5 auf die reibscheibenseitige Kupplungsnabe 31, beispielsweise eine Steckverzahnung zum (dann also formschlüssigen) Aufnehmen einer Getriebeeingangswelle, übertragbar.
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Im Vergleich von 1 und 2 ist zu erkennen, dass der Angriffsdurchmesser 22 bei der Ausführungsform gemäß 2 größer ist. Ebenfalls ist hier unabhängig davon die Angriffshöhe 23 bei der Ausführungsform gemäß der 2 geringer als bei der Ausführungsform gemäß der 1. Dabei ist bei einer Ausführungsform insgesamt das Material beziehungsweise die Abmessung der Lasche 15 identisch. In einer Ausführungsform sind verschiedene Angriffsdurchmesser 22 und/oder verschiedene Angriffshöhen 23 in einer einzigen Anpressplatte 8 vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform ist in einer Reibkupplung 1 einzig ein einziger konstanter Angriffsdurchmesser 22 und/oder eine einzige konstante Angriffshöhe 23 vorgesehen.
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In 3 ist eine zweite Lasche 16 gezeigt, beispielsweise identisch mit der ersten Lasche 15 gemäß 1 und/oder 2, welche hier im Bereich der zweiten Teilnocke 20 mit der Rückseite 10 der Anpressplatte 8 mittels einer hier als Kehlnaht ausgeführten Schweißnaht 34 verschweißt ist.
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In 4 ist eine dritte Lasche 17 gezeigt, beispielsweise identisch mit der ersten Lasche 15 gemäß 1 und/oder 2 und/oder der zweiten Lasche 16, welche hier im Bereich der dritten Teilnocke 21 zu der Rückseite 10 der Anpressplatte 8 einen axialen Abstand 24 aufweist.
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In einer Ausführungsform sind die Laschen einer einzigen Anpressplatte 8 unterschiedlich ausgeführt, beispielsweise wie in 1, 2, 3 und/oder 4 gezeigt. In einer anderen Ausführungsform ist in einer Reibkupplung 1 ausschließlich ein einziger Typ von Laschen und/oder ein konstanter Angriffsdurchmesser 22 und/oder eine konstante Angriffshöhe 23 vorgesehen.
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In 5 ist schematisch ausschnittsweise in axialer Draufsicht eine Blech-Platine 29 gezeigt, bei welcher sich von dem Außenring 9 zum Zentrum hin, also auf die Rotationsachse 2 weisend, separat aber einstückig mit dem Außenring verbunden eine erste Lasche 15, eine zweite Lasche 16, eine dritte Lasche 17 und eine vierte Lasche 18 erstrecken. Weiterhin ist (optional) ein Blattfeder-Lappen 35 am Außenrand des Außenrings 9 gezeigt.
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In 6 ist schematisch im Schnitt eine Anpressplatte 8 gezeigt, beispielsweise wie in 4 gezeigt. Es wird insoweit auf die vorhergehende Beschreibung der Komponenten der Anpressplatte 8 verwiesen. Der axiale Abstand 24 ist hier zugleich ein (maximaler) Federweg 36, welcher beim Aufbringen der Axialkraft 12 auf den Nockenring 11 elastisch verringert wird, wobei bevorzugt die Lasche 17 mit der Rückseite 10 der Anpressplatte 8 auf Block bringbar ist.
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In 7 ist ein Kraft-Weg-Diagramm gezeigt, bei welchem Bezug auf die Darstellung der Anpressplatte in 6 genommen wird. Die Ordinate ist hier die Kraftachse 37, die Abszisse die Wegachse 38. Die beispielhafte Kraft-Weg-Kennlinie 39 der Lasche 17 zeigt zunächst einen annähernd proportionalen, also linearen, Anstieg mit der Verringerung des axialen Abstands 24, also der Zunahme des Federwegs 36. Sobald der Federweg 36 durch Auf-Block-Lage zu Ende ist, steigt die Kraft-Weg-Kennlinie 39 plötzlich (hier unstetig) steil an und läuft gegen Unendlich, wobei im Einsatz die maximale Axialkraft 12 die Begrenzende darstellt.
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In 8 ist ein Antriebsstrang 3 in einem Kraftfahrzeug 28 schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 3 umfasst hier eine (einzige) Antriebsmaschine 25 (hier als Verbrennungskraftmaschine mit Zylinderbohrungen angedeutet), welche zum Antreiben eines linken Antriebsrads 26 und eines rechten Antriebsrad 27 über ein nicht näher erläutertes Getriebe eingerichtet ist. In dem Antriebsstrang 3 ist eine Reibkupplung 1 vorgesehen, mittels welcher eine Drehmomentübertragung auf die Antriebsräder 26, 27 unterbrechbar ist. Die Antriebsmaschine 25 des Antriebsstrangs 3 ist hier quer zur Längsachse 41 vor der Fahrerkabine 40 angeordnet.
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Mit der hier vorgeschlagenen Reibkupplung beziehungsweise mit dem Fertigungsverfahren sind individuelle Anpassungen an einem Nockenring kostengünstig umsetzbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibkupplung
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Antriebsstrang
- 4
- Reibscheibe
- 5
- Gegenplatte
- 6
- erste Reibseite
- 7
- zweite Reibseite
- 8
- Anpressplatte
- 9
- Außenring
- 10
- Rückseite
- 11
- Nockenring
- 12
- Axialkraft
- 13
- erste Reibfläche
- 14
- zweite Reibfläche
- 15
- erste Lasche
- 16
- zweite Lasche
- 17
- dritte Lasche
- 18
- vierte Lasche
- 19
- erste Teilnocke
- 20
- zweite Teilnocke
- 21
- dritte Teilnocke
- 22
- Angriffsdurchmesser
- 23
- Angriffshöhe
- 24
- axialer Abstand
- 25
- Antriebsmaschine
- 26
- linkes Antriebsrad
- 27
- rechtes Antriebsrad
- 28
- Kraftfahrzeug
- 29
- Blech-Platine
- 30
- Kupplungsdeckel
- 31
- Kupplungsnabe
- 32
- Tellerfeder
- 33
- Stufenbolzen
- 34
- Schweißnaht
- 35
- Blattfeder-Lappen
- 36
- Federweg
- 37
- Kraftachse
- 38
- Wegachse
- 39
- Kraft-Weg-Kennlinie
- 40
- Fahrerkabine
- 41
- Längsachse
