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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Reibungskupplung, umfassend wenigstens einen Kupplungsbereich
mit einer Anpressplatte und einer bezüglich der Anpressplatte und
einer Gehäuseanordnung
abstützbaren
Kraftbeaufschlagungsanordnung, welche durch ein Betätigungssystem
zur Erzeugung einer Einrückkraft
beaufschlagbar ist.
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Derartige Reibungskupplungen, bei
welchen durch ein Betätigungssystem
eine Einrückkraft
bereitgestellt wird, werden allgemein als Normal-Offen-Kupplungen bezeichnet.
D.h., wird keine Einrückkraft
erzeugt bzw. das Betätigungssystem
deaktiviert, geht die Kupplung von selbst in einen Ausrückzustand über. Dies
ist vor allem dann von Vorteil, wenn derartige Kupplungen bzw. Kupplungsbereiche
derselben in' einer
Doppelkupplung vorhanden sind. In diesem Falle kann das Ausfallen
eines einem Kupplungsbereich zugeordneten Betätigungssystems nicht dazu führen, dass
gleichzeitig über
beide Kupplungsbereiche ein Drehmoment bei eingelegter Gangstufe übertragen
wird, was zur Beschädigung bzw.
Zerstörung
des Getriebes führen
könnte.
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Da während des Betriebs eines Fahrzeugs über die
meiste Zeit hinweg eine Reibungskupplung im Einrückzustand ist, ist es bei derartigen
Normal-Offen-Kupplungen
erforderlich, nahezu über
die gesamte Betriebslebensdauer hinweg durch entsprechende Ansteuerung
des Betätigungssystems
die erforderliche Einrückkraft
bereitzustellen. Dies führt
zu vergleichsweise starken Belastungen beispielsweise im Bereich
eines Einrücklagers,
das ebenso lange beaufschlagt ist. Bei Einsatz eines elektromotorisch arbeitenden
Betätigungssystems
hat die anhaltende Bestromung eine erhebliche Erwärmung verschiedener
Systembereiche zur Folge. Abhilfe kann hier durch den Übergang
zu sogenannten Normal-Geschlossen-Kupplungen erhalten werden, deren
Einsatz jedoch insbesondere in Doppelkupplungen kritisch ist. Hydraulische
Betätigungssysteme
sind teuer und aufwendig herzustellen. Auch kann daran gedacht werden,
Kompensationsfedern einzusetzen, deren Federkraft das Betätigungssystem
unterstützt. Der
Einsatz von Kompensationsfedern involviert jedoch das Bereitstellen
zumindest eines zusätzlichen Bauteils
und erhöht
die Hystereseeffekte bei Durchführung
von Ein- bzw. Auskuppelvorgängen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Reibungskupplung des Normal-Offen-Typs bereitszustellen,
bei welcher die druch permanente Erzeugung einer Einrückkraft
auftretenden Belastungen gemindert werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch
eine Reibungskupplung, umfassend wenigstens einen Kupplungsbereich
mit einer Anpressplatte und einer bezüglich der Anpressplatte und
einer Gehäuseanordnung
abstützbaren
Kraftbeaufschlagungsanordnung, welche durch ein Betätigersystem zur
Erzeugung einer Einrückkraft
beaufschlagbar ist, wobei ferner eine Halteformation vorgesehen
ist, welche das Halten des wenigstens einen Kupplungsbereichs in
einem Einrückzustand
wenigstens unterstützt.
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Bei der erfindungsgemäßen Reibungskupplung
ist also zusätzlich
zu dem Betätigungssystem, das
an sich die Kraft zum Einrücken
und eingerückt Halten
einer Kupplung bzw. eines Kupplungsbereichs bereitstellt, eine Halteformation
vorgesehen, die im Einrückzustand
unterstützend
wirkt, so dass in entsprechender Weise die Krafteinwirkung des Betätigungssystems
gemindert und im Extremfall sogar vollständig aufgehoben werden kann.
Zumindest ein Teil der im Kraftübertragungsweg
des Betätigungssystems
liegenden Komponenten kann somit entlastet werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Reibungskupplung
kann die Haltewirkung der Halteformation mit zunehmender Drehzahl
ebenfalls zunehmen, und die Halteformation kann beispielsweise die
Kraftbeaufschlagungsanordnung umfassen. Somit findet im Bereich
der Kraftbeaufschlagungsanordnung eine Funktionenverschmelzung statt,
was zum einen den Gesamtaufbau einer derartigen Reibungskupplung vereinfacht,
zum anderen jedoch den gewünschten Effekt
bereitstellt, dass im Einrückzustand
die zum eingerückt
Haten einer Kupplung erforderliche Kraft nicht oder nicht vollständig durch
das Betätigungssystem
bereitgestellt werden muss.
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Dies kann beispielsweise dadurch
realisiert werden, dass die Kraftbeaufschlagungsanordnung einringscheibenartiges
Kraftbeaufschlagungselement umfasst, das unter Fliehkrafteinwirkung
eine Neigung zur Radialerweiterung oder/und zur Umfangserweiterung
in seinem radial äußeren Bereich hat.
Durch die Tendenz, sich unter Fliehkrafteinwirkung aufweiten zu
wollen, findet letztendlich im Bereich der Kraftbeaufschlagungsanordnung
eine Art Verkeilung oder Verstrebung statt, die einer Zurückbewegung
derselben, die zur Durchführung
eines Ausrückvorgangs
erforderlich wäre,
entgegenwirkt und somit dafür
sorgt, dass die Kupplung bzw. der entsprechende Kupplungsbereich
im Einrückzustand gehalten
wird oder zumindest eine zusätzliche
Kraftkomponente dafür
bereitgestellt wird.
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Um die unter Fliehkrafteinwirkung
verstärkt auftretende
Neigung zum radialen Aufweiten bzw. zum Aufweiten in Umfangsrichtung
ermöglichen
zu können,
wird vorgeschlagen, dass das Kraftbeaufschlagungselement eine Mehrzahl
von nach radial außen
offenen ersten Aussparungen und eine Mehrzahl von nach radial innen
offenen zweiten Aussparungen aufweist, wobei benachbarte erste und
zweite Aussparungen sich radial überlappen.
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Der vorangehend angesprochene Effekt
der Verkeilung oder Verstrebung durch das sich aufweiten wollende
Kraftbeaufschlagungselement kann besonders dann effizient genutzt
werden, wenn in einem Einrückzustand
das Kraftbeaufschlagungselement in seinem Bereich, in welchem es
bezüglich
der Gehäuseanordnung
und bezüglich
der Anpressplatte abgestützt
ist, eine konusartige Formgebung aufweist.
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Wie vorangehend bereits ausgeführt, ist
die erfindungsgemäße Ausgestaltung
besonders dann vorteilhaft, wenn die Reibungskupplung eine Doppelkupplung
mit zwei Kupplungsbereichen ist. Dabei kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass bei einem ersten Kupplungsbereich die Kraftbeaufschlagungsanordnung
mit ihrem radial äußeren Bereich über eine
Kraftübertragungsanordnung
die Anpressplatte beaufschlagt und radial weiter innen bezüglich der
Gehäuseanordnung
abgestützt
ist und dass bei einem zweiten Kupplungsbereich die Kraftbeaufschlagungsanordnung
in ihrem radial äußeren Bereich
bezüglich
der Gehäuseanordnung
abgestützt ist
und radial weiter innen die Anpressplatte beaufschlagt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Es zeigt:
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1 eine
Teil-Längsschnittansicht
einer Doppelkupplung;
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2 eine
Axialansicht eines Kraftbeaufschlagungselements.
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Die 1 zeigt
eine Doppelkupplung 10. Die Doppelkupplung 10 umfasst
im Wesentlichen zwei Kupplungsbereiche 12, 14,
durch welche wahlweise ein Drehmoment von einer Antriebswelle, beispielsweise
Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, auf eine von zwei zueinander
koaxial angeordneten Getriebeeingangswellen übertragen werden kann.
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Eine Widerlagerplatte 16 ist
in ihrem radial äußeren Bereich über eine
Flexplatte 18 o.dgl. drehfest an die bereits angesprochene
Antriebswelle anzukoppeln. Die Widerlagerplatte 16 bildet
mit ihren beiden in Richtung einer Drehachse A weisenden Flächen 20, 22 jeweils
Widerlagerbereiche für
die beiden Kupplungsbereiche 12, 14.
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Der erste Kupplungsbereich 12 umfasst
eine Anpressplatte 24, die mit der Widerlagerplatte 16 beispielsweise über Tangentialblattfedern
o.dgl. drehfest, bezüglich
dieser jedoch in Richtung der Drehachse verlagerbar gekoppelt ist. Über eine
Kraftübertragungsanordnung 26 und
ein Kraftbeaufschlagungselement 28 kann eine Einrückkraft
von einem durch einen Pfeil F, repräsentierten Betätigungssystem
des ersten Kupplungsbereichs 12 auf die Anpressplatte 24 übertragen
werden. Die Kraftübertragungsanordnung 26 umfasst
zwei topf- oder schalenartig ausgebildete Kraftübertragungselemente 30, 32;
welche die Widerlagerplatte 16 überbrücken und in ihrem radial äußeren Bereich
miteinander verbunden sind. Das Kraftübertragungselement 30 kann
die Anpressplatte 24 unter Zwischenlagerung einer Verschleißnachstellvorrichtung 34 beaufschlagen.
Das Kraftbeaufschlagungselement 28 ist in seinem radial äußeren Bereich 36 an
dem Kraftübertragungselement 32 abgestützt und
ist in einem radial weiter innen liegenden Bereich 38 über einen
Drahtring 40 o.dgl. an der Außenseite eines topfartig ausgebildeten
und mit der Widerlagerplatte 16 verbundenen Gehäuses 42 abgestützt. Radial
innen beaufschlagt dann das Betätigungssystem
zur Durchführung
von Einrückvorgängen des
ersten Kupplungsbereichs 12 das Kraftbeaufschlagungselement 28.
Wird durch entsprechende Krafterzeugung die Anpressplatte 24 in
Richtung auf die Fläche 20 der
Widerlagerplatte 16 zu verschoben, so wird eine Kupplungsscheibe 44 mit
ihren Reibbelägen 46 zwischen
der Widerlagerplatte 16 und der Anpressplatte 24 geklemmt
und somit eine Drehmomentübertragungsverbindung
zu einer der Getriebeeingangswellen hergestellt.
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Der zweite Kupplungsbereich 14 umfasst ebenfalls
eine Anpressplatte 48, die mit der Widerlagerplatte 16 bzw.
dem Gehäuse 42 beispielsweise wiederum
durch Tangentialblattfedern o. dgl., die auch eine Lüftkraft
erzeugen können,
drehfest, jedoch in Richtung der Achse A bewegbar verbunden ist.
Ein Kraftbeaufschlagungselement 50 des zweiten Kupplungsbereichs 14 ist
in seinem radial äußeren Bereich 52 beispielsweise über einen
Drahtring 54 o.dgl. an der Innenseite des Gehäuses 42 abgestützt und
kann mit seinem radial weiter innen gelegenen Bereich 56 die
Anpressplatte 58 beaufschlagen. Ein durch einen Pfeil F2 repräsentiertes
Betätigungssystem
beaufschlagt das Kraftbeaufschlagungselement 50 in seinem
radial inneren Endbereich, um zur Durchführung von Einkuppelvorgängen des
zweiten Kupplungsbereichs 14 die Anpressplatte 48 in
Richtung auf die Fläche 22 der
Widerlagerplatte 16 zu zu bewegen. Dabei wird eine Kupplungsscheibe 54 mit ihren
Reibbelägen 56 zwischen
der Widerlagerplatte 16 und der Anpressplatte 48 geklemmt
und somit eine Drehmomentübertragungsverbindung
zur anderen Getriebeeingangswelle hergestellt.
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Vorangehend ist der prinzipielle
Aufbau einer Doppelkupplung 10 beschrieben worden. Es ist selbstverständlich,
dass hier in verschiedenen Bereichen konstruktive Änderungen
vorgesehen sein können.
So könnte
beispielsweise die Widerlagerplatte 16, die zusammen mit
den beiden Anpressplatten 24, 48, dem Gehäuse 42 und
den damit drehfest gekoppelten Komponenten einen Eingangsbereich 60 der Doppelkupplung 10 bildet, über eine
Torsionsschwingungsdämpferanordnung
an eine Antriebswelle angekoppelt sein. Auch könnte selbstverständlich beim zweiten
Kupplungsbereich 14 zwischen der Anpressplatte 48 und
dem Kraftbeaufschlagungselement 56 eine Verschleißnachstellvorrichtung
vorgesehen sein.
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Mit Bezug auf die 2 wird nachfolgend anhand des Kraftbeaufschlagungselements 28 der grundsätzliche
Aufbau desselben beschrieben. Entsprechendes trifft selbstverständlich auch
für das beim
zweiten Kupplungsbereich 14 vorgesehene Kraftbeaufschlagungselement 50 zu.
Man erkennt, dass das Kraftbeaufschlagungselement 28 einen ringscheibenartigen
Körper 62 aufweist.
In diesem sind in Umfangsrichtung aufeinander folgend mehrere erste
Aussparungen 64 vorgesehen, die sich vom radial äußeren Bereich 66 des
Körpers 62 in
radialer Richtung nach innen erstrecken. Jeweils zwischen zwei derartigen
Aussparungen 64 ist eine Aussparung 68 vorgesehen,
die zu einem radial inneren Bereich des Körpers 62 offen ist.
Die ersten Aussparungen 64 und die zweiten Aussparungen 68 erstrecken sich
in radialer Richtung jeweils so weit, dass sie sich radial überlappen.
Weiter sind in den radial äußeren Endbereichen
die Aussparungen 68 erweitert. Durch das alternierende
Vorsehen der Aussparungen 64 und 68 erhält der verbleibende
Materialbereich des Körpers 62 eine
mäanderartige
Struktur, und es sind nach radial innen greifende Hebelelemente 72 gebildet,
die in ihrem radial äußeren Endbereich
jeweils durch eine erste Aussparung 64 aufgespalten sind.
In Umfangsrichtung benachbarte Hebelelemente 72 sind durch
einen radial außen
an die zweiten Aussparungen 68 anschließenden Materialbereich 74 des Körpers 62 miteinander
verbunden.
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Das Kraftbeaufschlagungselement 28,
das vorzugsweise durch. Ausstanzen aus einem ebenen Blechrohling
erzeugt wird, weist eine hohe Flexibilität auf, so dass es grundsätzlich bei
Durchführung
von Einkuppelvorgängen,
bei welchen die radial inneren Endbereiche der Hebelelemente 72 beaufschlagt werden,
der dabei zwangsweise auftretenden Verformung im Wesentlichen keine
Eigenkraft entgegenstellt. Es wird somit dafür gesorgt, dass die gesamte durch
das Betätigungssystem
bereitgestellte Einrückkraft
weitergeleitet werden kann und nicht wesentliche Kraftanteile zur
Verformung des Kraftbeaufschlagungselements 28 selbst erforderlich
sind.
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Bei der Betrachtung der 1 erkennt man weiter, dass
bei Durchführung
von Einrückvorgängen bzw.
im Einrückzustand
die beiden Kraftbeaufschlagungselemente 28 und 50 eine
schirmartige bzw. konusartige Form annehmen, zumindest in demjenigen Bereich,
in dem sie. bezüglich
der zugehörigen
Anpressplatte 24 oder 48 und bezüglich des
Gehäuses 42 abgestützt sind.
Betrachtet man beispielsweise das Krafbeaufschlagungselement 50,
so wird dieses bei Beaufschlagung mit der Kraft F2 radial
innen in der Darstellung der 1 weiter
nach links bewegt, bis es unter Übergang
in eine leicht schirmartige bzw. konische Form mit dem radialen
Bereich 56 die Anpressplatte 48 beaufschlagt bzw.
diese so weit verschoben hat, dass sie in Anlage an den Reibbelägen 56 der
Kupplungsscheibe 54 kommt. Eine entsprechende Verformung
tritt auch bei dem Kraftbeaufschlagungselement 28 auf.
Dies bedeutet, dass im Einrückzustand
der beiden Kupplungsbereiche 12, 14 die Kraftbeaufschlagungselemente 28, 50 dieser beiden
Kupplungsbereiche 12, 14 mit ihren radial äußeren Bereichen 36, 52 versetzt
bezüglich
ihrer jeweiligen radial weiter innen liegenden Bereiche 38, 56 liegen.
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Durch die vorangehend bereits angesprochene
mäanderartige
Struktur des Körpers 62 des Kraftbeaufschlagungselements 28 und
selbstverständlich
die entsprechende Struktur des Kraftbeaufschlagungselements 50 und
bedingt durch den Einsatz eines in gewissen Grenzen flexiblen bzw.
elastischen Aufbaumaterials, nämlich
eines Blech- oder Stahlblechmaterials, haben die Kraftbeaufschlagungselemente 28 im
Drehbetrieb unter Fliehkrafteinwirkung grundsätzlich die Tendenz, sich nach
radial außen
hin und dabei auch in Umnfagsrichtung aufzuweiten. Im Einrückzustand,
in welchem die Kraftbeaufschlagungselemente 28, 50 die
schirmartige oder konusartige, also bezüglich der Drehachse A sich
verjüngende
Formgebung aufweisen, führt
diese unter Fliehkrafteinwirkung auftretende Tendenz dazu, dass
beispielsweise das Kraftbeaufschlagungselement 50 bei Abstützung mit
dem radialen Bereich 56 an der Anpressplatte 48 mit
seinem radial äußeren Bereich 52 verstärkt nach
radial außen
drückt und
sich dabei in Umfangsrichtung aufweitet oder die Neigung hat, sich
aufzuweiten. Dabei wird durch die Abstützung am Gehäuse 42 eine
Kraftpomponente in axialer Richtung erzeugt, und zwar eine Kraftkomponente,
welche das eingerückt
Halten des Kupplungsbereichs 14 unterstützt. Auf Grund der reibmäßigen Abstützung an
der Anpressplatte 48 entsteht eine Art Verkeilung des Kraftbeaufschlagungselements 50 zwischen
der Anpressplatte 48 und der Abstützung bezüglich des Gehäuses 42,
wodurch im Einrückzu stand
das zugeordnete Betätigungssystem
entlastet wird. Dies bedeutet, dass die über das Betätigungssystem bereitgestellte
Kraft zum eingerückt
Halten des Kupplungsbereichs 14 gesenkt werden kann, so dass
auch die im Kraftfluss des Betätigungssystems liegenden
Komponenten, insbesondere auch ein nicht dargestelltes Drehentkopplungslager
bzw. Einrücklager,
entlastet werden. Selbiges trifft selbstverständlich auch für den Kupplungsbereich 12 und
das zugeordnete Kraftbeaufschlagungselement 28 zu.
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Die beiden Kraftbeaufschlagungselemente 28, 50 bilden
also jeweilige Halteformationen ihrer Kupplungsbereiche 12, 14,
die im Drehbetrieb eine Einrückunterstützungswirkung
liefern und somit die jeweiligen Betätigungssysteme und zugeordenten Kraftübertragungskomponenten
entlasten. Dies macht sich vor allem auch bei Fahrt mit konstanter hoher
Geschwindigkeit und entsprechend hoher Drehzahl vorteilhaft bemerkbar.
In Fahrzuständen,
in welchen häufiger
geschaltet wird, also beispielsweise bei Fahrt im Stadtverkehr,
wird im Allgemeinen mit geringerer Drehzahl gefahren, so dass hier
der vorangehend beschriebene Effekt, der das eingerückt Halten
unterstützt
und insofern in gewisser Weise das Ausrücken behindert, sich bei Durchführen von Schaltvorgängen in
derartigen Zuständen
weniger auswirkt.
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Es ist selbstverständlich,
dass durch die Formgebung der Kraftbeaufschlagungselemente 28, 50,
also insbesondere die Auswahl der Anzahl und der Lage der Aussaprungen 64, 68,
und auch durch die Auswahl des Materials und beispielsweise auch der
Materialstärke
ein Einfluss darauf genommen werden kann, wie stark diese Kraftbeaufschlagungselemente
sich unter Fliehkrafteinwirkung aufweiten können und somit dazu beitragen
können,
eine das Einrücken
oder eingerückt
Halten unterstützende Kraftkomponenten
zu liefern.