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Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem umfassend
eine Reibungskupplungseinrichtung und eine Betätigungseinrichtung.
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Eine Reibungskupplungseinrichtung
kann beispielsweise im. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet
sein, um wahlweise ein Drehmoment zu übertragen. Das Kupplungssystem
dient dann beispielsweise dazu, das an der Ausgangswelle einer Brennkraftmaschine
bereitgestellte Drehmoment im eingerückten Kupplungszustand auf
eine Eingangswelle eines Fahrzeuggetriebes zu übertragen.
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Herkömmlicherweise findet die Drehmomentübertragung
durch Anpressung einer über
ein Kupplungsgehäuse
in Drehmitnahmeverbindung mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine
stehenden Anpressplatte an eine in Drehmitnahmeverbindung mit der
Kupplungseingangswelle stehenden Kupplungsscheibe statt, wobei die
Kupplungseinrichtung gegen in Einrückrichtung wirkende mechanische
Rückstellkräfte ausrückbar ist
(normal-geschlossen-Prinzip). Eine Betätigungseinrichtung dient dann
zum Einleiten von im Ausrücksinne
gegen die Rückstellkräfte wirkenden
Ausrückkräften in
die Kupplungseinrichtung.
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Es sind jedoch auch Reibungskupplungseinrichtungen
bekannt, die bei nicht vorhandener Betätigung nicht eingerückt, sondern
ausgerückt
sind (normal-offen-Prinzip), d. h. die gegen in Ausrückrichtung wirkende
mechanische Rückstellkräfte einrückbar sind,
wobei die Betätigungseinrichtung
dann zum Einleiten von im Einrücksinne
gegen die Rückstellkräfte wirkenden
Einrückkräften in
die Kupplungseinrichtung dient.
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Es sind Kupplungssysteme nach dem
oben beschriebenen normal-geschllossen-Prinzip bekannt, bei denen
die Anpressplatte drehfest jedoch axial verlagerbar mit dem Kupplungsgehäuse verbunden
ist und zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Anpressplatte eine
mechanisch wirkende Anpresskraftverstärkungseinrichtung vorgesehen
ist, die im eingerückten
Zustand der Kupplungseinrichtung und abhängig von dem Ausmaß der Anpressung eine
zusätzliche
Anpressung im Einrücksinne
bewirkt, so dass die bei einer solchen Reibungskupplungseinrichtung
zur Bereitstellung der Rückstellkräfte (Einrückkräfte) verwendete
Membranfeder vergleichsweise schwach dimensioniert werden kann. Derartige
Reibungskupplungseinrichtungen sind beispielsweise in der Deutschen
Offenlegungsschrift
DE 198
48 584 A1 und der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 101 26 781 A1 beschrieben.
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Schließlich sind Reibungskupplungseinrichtungen
nach dem oben beschriebenen normal-geschlossen-Prinzip bekannt,
bei welchen zur Übertragung
von Drehmoment im eingerückten
Zustand die Anpressung mehrfach paarweise zwischen einer Mehrzahl
von drehfest mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbundenen
Kupplungskomponenten, einschließlich
der Anpressplatte, und einer Mehrzahl von drehfest mit der Getriebeeingangswelle
verbundenen Kupplungsscheiben vorgesehen ist ("Mehrfachscheiben-Kupplung").
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Bei den bekannten Kupplungssystemen nach
dem normal-geschlossen-Prinzip muss zur Betätigung (Ausrückung) über den
gesamten Betätigungsstellbereich
eine vergleichsweise große
Betätigungskraft
aufgebracht werden. Die Betätigungskennlinie
(Betätigungskraft
aufgetragen gegen Betätigungsweg)
ist "füllig". Nachteiligerweise
ist bei diesen Kupplungen die Betätigungsarbeit daher relativ groß. Bei den
bekannten Kupplungsystemen nach dem normal-offen-Prinzip kann die
Betätigung über nahezu
den gesamten Betätigungsstellbereich
nahezu kraftlos erfolgen, so dass die Betätigungsarbeit sehr klein sein
kann. Nachteilig ist bei diesen Kupplungsystemen jedoch, dass dann
die Betätigungskraft
(Einrückkraft),
welche aktiv mittels der Betätigungseinrichtung
aufgebracht werden muss und welche in einem typischen Fahrbetrieb
eines Kraftfahrzeugs über
lange Zeiträume
in die Kupplungseinrichtung einzuleiten ist, am Ende des Einrückvorgangs vergleichsweise
groß ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die erwähnten
Nachteile zu beseitigen und insbesondere ein Kupplungssystem bereitzustellen,
bei welchem sowohl die Betätigungsarbeit
als auch die maximal aufzuwendende Betätigungskraft verkleinert sein
können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
ein Kupplungssystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Die weiteren Ansprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, das vorteilhaft zur Erzielung einer niedrigen Betätigungsarbeit
verwendbare normal-offen-Prinzip vorzusehen und gleichzeitig wenigstens
eine Maßnahme
zur Verringerung der maximal aufzuwendenden Einrückkraft einzusetzen.
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Gemäß der Erfindung sind alternativ
oder gleichzeitig zwei solche Maßnahmen zur Verringerung der
Einrückkraft
vorgesehen, nämlich
dass die Anpressplatte drehfest, jedoch axial verlagerbar mit dem
Kupplungsgehäuse
verbunden ist und zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Anpressplatte eine mechanisch
wirkende Anpresskraftverstärkungseinrichtung
vorgesehen ist, die im eingerückten
Zustand der Kupplungseinrichtung und abhängig von dem Ausmaß der Anpressung
eine zusätzliche
Anpressung im Einrücksinne
bewirkt, und/oder dass die Kupplungseinrichtung zur Übertragung
von Drehmoment im eingerückten
Zustand der Kupplungseinrichtung die Anpressung mehrfach paarweise
zwischen einer Mehrzahl von drehfest mit der ersten Drehwelle verbundenen
Kupplungskomponenten, einschließlich
der Anpressplatte, und einer Mehrzahl von drehfest mit der zweiten
Drehwelle verbundenen Kupplungsscheiben vorsieht.
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Wenn die Kupplung mit einer Anpresskraftverstärkungseinrichtung
versehen ist, so ist die Einrückkraft
am Ende des Einrückvorgangs
verringert. Insbesondere ist die maximale Einrückkraft verringert, welche
in der Regel dann aufzubringen sein wird, wenn die Kupplungseinrichtung
in ihren voll eingerückten
Zustand gebracht werden soll. Gegenüber einer Kupplung nach dem
normal-offen-Prinzip ohne eine solche "Selbstverstärkung" ist die Betätigungskennlinie in ihrem Endbereich
flacher. Somit wird über
die Verringerung der Einrückkraft
hinaus auch die Betätigungsarbeit
weiter verringert. Dieselben vorteilhaften Wirkungen ergeben sich,
wenn die Kupplungseinrichtung alternativ oder zusätzlich die Anpressung
mehrfach paarweise zwischen einer Mehrzahl entsprechender Kupplungskomponenten vorsieht.
Auf diese Weise ist es möglich,
eine Einrückkraft
auf einen Stapel von Kupplungskomponenten gleichzeitig einwirken
zu lassen. Bei der Drehmomentübertragung
ist ein Teil dieser Komponenten drehfest mit der ersten Drehwelle
verbunden, wohingegen ein weiterer Teil dieser Komponenten drehfest mit
der zweiten Drehwelle verbunden ist, so dass mehrere Reibflächenpaare
zur Reibmitnahme bzw. Drehmomentübertragung
nutzbar sind. Bei der ersten Mehrzahl kann es sich beispielsweise
um die Anpressplatte und eine oder mehrere in Drehmitnahmeverbindung
damit stehende Platten (Zwischenplatten) und einen Abschnitt des
Kupplungsgehäuses handeln,
wobei die zweite Mehrzahl beispielsweise aus mit Reibbelägen versehenen
Kupplungsscheiben besteht, die sich in Axialrichtung mit den Komponenten,
insbesondere Platten, der ersten Mehrzahl abwechseln. Die Ausführung der
Kupplungseinrichtung als Zwei- bzw. Mehrscheibenkupplung gestattet bei
gleichem zu übertragendem
Drehmoment eine geringere Betätigungskraft
einzuleiten.
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Die Maßnahme, die Reibungskupplung
mit einer Mehrzahl von Kupplungsscheiben vorzusehen führt in der
Praxis jedoch unter Umständen
dazu, dass der Betätigungsstellbereich
(z. B. Betätigungsweg)
gegenüber
einer Einscheibenkupplung vergrößert ist.
Zu bedenken ist hierbei, dass ein so genanntes Lüftspiel bei dieser Gestaltung
mehrfach vorzusehen ist. Die Betätigungskennlinie
wird gestreckt, so dass die Betätigungsarbeit,
die äquivalent
der unter dieser Kennlinie liegenden Fläche ist, unter Umständen nachteilig
vergrößert wird.
Insbesondere in diesem Fall bietet es sich an, die oben erwähnte Maßnahme der
Selbstverstärkung
zusätzlich
vorzusehen, um die Einrückkraft
am Ende des Einrückvorgangs und
somit auch die Betätigungsarbeit
klein zu halten.
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In einer Ausführungsform der Erfindung werden
die Rückstellkräfte wenigstens
teilweise durch Blattfedern bereitgestellt, die jeweils einerseits
am Kupplungsgehäuse
und andererseits an der Anpressplatte festgelegt sind. In diesem
Fall können
die Blattfedern vorteilhaft zwei Funktionen erfüllen. Einerseits kann damit
eine zuverlässige
Drehmitnahmeverbindung zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Anpressplatte realisiert
werden, die der Anpressplatte die zur Betätigung der Kupplungseinrichtung
notwendige axiale Bewegbarkeit belässt. Andererseits gewährleisten
dieselben Blattfedern bei entsprechender Anordnung (Schrägstellung)
den Selbstverstärkungseffekt.
Die eingangs erwähnte Deutsche
Offenlegungsschrift
DE
101 26 781 A1 beschreibt eine Druckplattenbaugruppe für eine Reibungskupplung,
bei welcher von dieser Konstruktionsweise für eine Selbstverstärkung Gebrauch
gemacht wird.
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In einer Ausführungsform ist daher die Anpresskraftverstärkungseinrichtung
durch Blattfedern gebildet, die jeweils einerseits am Kupplungsgehäuse und
andererseits an der Anpressplatte festgelegt sind und deren Erstreckungsrichtung
eine Axialkomponente besitzt.
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Eine andere konstruktiv einfache
Verwirklichung dieses Prinzips der Selbstverstärkung lässt sich realisieren, wenn
die Anpresskraftverstärkungseinrichtung
durch wenigstens einen schwenkbar zwischen dem Kupplungsgehäuse und
der Anpressplatte angeordneten Hebel gebildet wird. Eine derartige Konstruktion
ist für
eine normal-geschlossen-Einfachkupplung in der oben erwähnten Deutschen
Offenlegungsschrift
DE
198 48 584 A1 ausführlich
beschrieben und kann auch bei der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Durch einen solchen geeignet angeordneten Hebel kann während des
Zugbetriebs einer Fahrzeug-Reibungskupplungseinrichtung eine zusätzliche
Anpresskraft auf die Anpressplatte aufgebracht werden, so dass die
in die Kupplungseinrichtung einzuleitenden Einrückkräfte geringer vorgesehen werden
können
bzw. bei unveränderter
Auslegung der Einrückkraft
das maximal zu übertragende
Drehmoment erhöht
werden kann. Bei der gleichen Anordnung wird dann entsprechend im Schubbetrieb
eine Abschwächung
der Anpressung auftreten, was als Überlastschutz in einem Kraftfahrzeug
genutzt werden kann, z. B. beim Herunterschalten in einen zu niedrigen
Gang.
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Um dafür zu sorgen, dass die Kupplungseinrichtung
selbsttätig
in Ausrückrichtung
wirkende mechanische Rückstellkräfte vorsieht,
können
Rückstellkräfte neben
der Bereitstellung durch die erwähnten
Blattfedern alternativ oder zusätzlich
auch durch die Federwirkung einer Komponente der Betätigungseinrichtung
bereitgestellt werden, beispielsweise wenigstens teilweise durch
einen elastischen Hebelring, der eine Mehrzahl radial sich erstreckender
Hebel aufweist, mittels derer die Einrückkräfte als Axialdruckkräfte auf
die Anpressplatte übertragen werden.
Wenngleich ein solcher Hebelring aus im Wesentlichen starren Hebeln
gebildet sein kann, so ist ein gewisser Rest an Federwirkung vorteilhaft
zur Erzeugung der Rückstellkräfte nutzbar.
Insbesondere wenn zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Anpressplatte vorgesehene,
so genannte Tangentialblattfedern für eine Selbstverstärkungswirkung
ausgebildet sind, die somit vergleichsweise stark belastet werden,
ist es bevorzugt, die Anpressplatte über einen Hebelring bei der
Kupplungsbetätigung
axial zu belasten, der eine solche Federwirkung zur Bereitstellung
von Rückstellkräften besitzt.
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Prinzipiell denkbar ist es, eine
Betätigungseinrichtung
zum Einleiten von sowohl im Einrücksinne
als auch im Ausrücksinne
wirkenden Betätigungskräften in
die Kupplungseinrichtung vorzusehen, die Kupplungseinrichtung also
sowohl aktiv zu schließen als
auch aktiv zu öffnen.
Bei Verwendung eines Hebelrings ohne innere Federwirkung zur axialen
Belastung der Anpressplatte müsste
dann lediglich der Hebelring bzw. entsprechende Hebelabschnitte
derart mit der Anpressplatte verbunden werden, dass die Anpressplatte
bei Verstellung des Hebelrings in Ausrückrichtung ebenfalls eine Bewegung
in Ausrückrichtung
vollzieht, also z. B. aus einem Reibeingriff mit einer Kupplungsscheibe
zurückgezogen
wird.
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In einer weiteren Ausführungsform
weist die Kupplungseinrichtung einen an der Anpressplatte angeordneten
Mechanismus zum automatischen Ausgleich eines Verschleißes von
an der Kupplungsscheibe angeordneten Reibbelägen auf. Derartige, beispielsweise
zwischen Anpressplatte und Hebelring angeordnete automatische Verschleißausgleichseinrichtungen
sind an sich bekannt und bedürfen daher
keiner detaillierten Erläuterung.
Alternativ oder zusätzlich
kann jedoch der Belagverschleiß in
einfacher Weise auch durch ein Nachführen des Verstellbereichs der
Betätigungseinrichtung
ausgeglichen werden. Daher ist in einer Ausführungform vorgesehen, dass
ein Reibbelagverschleiß wenigstens
teilweise durch eine Veränderung
des Verlagerungsbereichs eines die Anpressplatte zum Einrücken beaufschlagenden
Betätigungsorgans
ausgeglichen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass ein mit dem Ein- und Ausrücken der Kupplungseinrichtung
verbundener Axialkraftfluss innerhalb der Kupplungseinrichtung geschlossen
ist, dass also z. B. bei der Betätigung
der Kupplung über einen
konventionellen Betätigungshebel
mit Einrücklager
keine axiale Betätigungskraft
an einer Komponente der stationären
Umgebung der Kupplungseinrichtung abgestützt werden muss. In diesem
Fall können
bei Einsatz in einem Kraftfahrzeug etwa ein verstärktes Kurvelwellenlager
oder ein zusätzliches
axiales Stützlager
zwischen einem Schwungrad und und dem Motorgehäuse entbehrlich sein, die sonst unter
Umständen
notwendig wären.
Bei der gemäß der Erfindung
vorgesehenen Kupplungseinrichtung des normal-offen-Typs ist im Betrieb
eines Kraftfahrzeugs mit deutlich längeren Betätigungszeiten zu rechnen als
bei normal-geschlossen-Kupplungseinrichtungen, so dass bei dem hier
interessierenden normal-offen-Typ die Abstützung der Betätigungslast über die
Fahrzeuglebensdauer kritischer zu sehen ist.
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Eine konstruktiv einfache Implementierung eines
geschlossenen Axialkraftflusses innerhalb einer Kupplungseinrichtung
ist die Anordnung von mindestens zwei Axiallagern in der Kupplungseinrichtung,
in deren Axialkraftfluss eine der Kupplungseinrichtung zugeordnete
Betätigungseinrichtung
angeordnet ist. Eine hinsichtlich des Kraftflusses derart in eine
Einfachscheiben-Reibungskupplung integrierte Betätigungseinrichtung ist an sich
z. B. aus der Deutschen Patentschrift
DE 197 38 069 C2 bekannt.
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Zusammenfassend stellt die Erfindung
ein Kupplungssystem bereit, bei welchem sowohl die Betätigungsarbeit
als auch die Betätigungskraft
vergleichsweise klein vorgesehen sein können. Selbstverständlich ist
es durch die erfindungsgemäße Gestaltung
auch möglich,
auf den Vorteil einer Verringerung der Betätigungskraft zu verzichten
und statt dessen bei unveränderter
Auslegung der Betätigungskraft
andere wichtige Parameter der Kupplungseinrichtung zu verbessern.
Beispielsweise lässt
sich mit der erfindungsgemäßen Gestaltung
bei unveränderter
Einrückkraft
der effektive Reibradius und somit der axiale Bauraum der Kupplungseinrichtung
verringern. Auch kann anstatt einer Verringerung der Einrückkraft
eine Erhöhung
des maximal zu übertragenden
Drehmoments erreicht werden. Ganz allgemein ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung
daher eine Abschwächung
von prinzipiell vorhandenen Zielkonflikten hinsichtlich wichtiger
Kupplungsparameter wie Betätigungsarbeit,
Betätigungskraft,
axialer Bauraum, Reibungskoeffizient und maximaler Drehmomentübertrag.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
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1 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kupplungseinrichtung
gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels,
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2 eine
Draufsicht auf Komponenten der Kupplungseinrichtung,
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3 eine
Axialschnittansicht einer Kupplungseinrichtung gemäß eines
zweiten Ausführungsbeispiels,
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4 eine
Draufsicht eines zur Verwendung bei Reibungskupplungen geeigneten
Hebelrings,
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5 eine
geschnittene Teilansicht einer Kupplungseinrichtung gemäß eines
dritten Ausführungsbeispiels,
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6 eine
geschnittene Teilansicht einer Kupplungseinrichtung gemäß eines
vierten Ausführungsbeispiels,
und
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7 eine
geschnittene Teilansicht einer Kupplungseinrichtung gemäß eines
fünften
Ausführungsbeispiels.
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1 veranschaulicht
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kupplungssystems 10 für ein Kraftfahrzeug,
umfassend eine Reibungskupplungseinrichtung 12 und eine
Betätigungseinrichtung 14.
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Die Kupplungseinrichtung 12 ist
im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) angeordnet
und dient zur Übertragung
von Drehmoment in einem eingerückten
Zustand der Kupplungseinrichtung durch Anpressung einer Anpressplatte 16 an eine
Kupplungsscheibe (nicht dargestellt). Falls weitere Kupplungsscheiben
vorgesehen sind, die untereinander in Drehmitnahmeverbindung stehen
und sich mit wiederum untereinander und mit der Anpressplatte 16 in
Drehmitnahmeverbindung stehenden Kupplungskomponenten abwechseln,
so wird im Folgenden von einer "Mehr(kupplungs)scheiben-Kupplungseinrichtung" gesprochen.
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Im eingebauten Zustand der Kupplungseinrichtung 12 steht
die Anpressplatte 16 über
ein Kupplungsgehäuse 20 in
Drehmitnahmeverbindung mit einer ersten Drehwelle, nämlich mit
der Ausgangswelle (Kurbelwelle) einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
Diese Drehmitnahmeverbindung kann beispielsweise durch eine Verschraubung
des Kupplungsgehäuses 20 mit
einem nicht dargestellten Schwungrad realisiert sein, welches wiederum
drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Alternativ kann die
Drehmitnahmeverbindung auch über
ein zur Drehschwingungsdämpfung
vorgesehenes, so genanntes Zweimassenschwungrad erfolgen. Das Kupplungsgehäuse 20 bildet
zusammen mit der (über
hier nicht dargestellte Tangentialblattfedern angebundenen) Anpressplatte 16 in
an sich bekannter Weise eine Druckplattenbaueinheit. Die in 1 links von der Anpressplatte 16 angeordnete
Kupplungsscheibe (und ggf. weitere Kupplungsscheiben) stehen in
Drehmitnahmeverbindung mit einer zweiten Drehwelle, nämlich einer
Getriebeeingangswelle.
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Im unbetätigten Zustand der Kupplungseinrichtung 12 ergibt
sich ein gewisser Abstand (Lüftspiel)
d zwischen einem Reibbereich der Anpressplatte 16 und den
Reibbelägen
der benachbarten Kupplungsscheibe. Dieser normalerweise geöffnete Kupplungszustand
wird erreicht durch entsprechende Anordnung und Vorspannung von
an sich bekannten Tangentialblattfedern zwischen Anpressplatte 16 und
Kupplungsgehäuse 20.
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Bei einem Einrücken der Kupplungseinrichtung 12 wird
die Kupplungsscheibe in Reibkontakt mit der Anpressplatte 16 gebracht,
um zwischen der ersten Drehwelle bzw. dem Kupplungsgehäuse 20 einerseits
und der Kupplungsscheibe andererseits ein Drehmoment zu übertragen
und mittels der Getriebeeingangswelle in ein Fahrzeuggetriebe (z.
B. Schaltgetriebe) weiterzuleiten. Diese Getriebeeingangswelle verläuft in 1 durch eine Hohlwelle 22 hindurch (nach
rechts) in das Fahrzeuggetriebe.
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Die Betätigung der Kupplungseinrichtung 12 zum
Einrücken
geschieht wie folgt: Ein in der Umgebung der Kupplungseinrichtung
stationär
angeordneter Aktuator 24 mit einem Elektromotor 26 wird
angesteuert und setzt die Drehung einer Motorausgangswelle über ein
in einem Aktuatorgehäuse 28 untergebrachtes
Aktuatogetriebe in eine Translation eines Aktuatorstößels 30 um,
dessen freies Ende sodann gegen eine Aufnahme 32 eines
gabelartig ausgebildeten Betätigungshebels 34 drückt. Dies
führt zu
einer Verschwenkung dieses Hebels 34 um eine stationäre Schwenkachse
(Schwenklager 36), wodurch ein mittlerer Abschnitt 44 des
Hebels 34 die in 1 rechte
Stirnseite eines Einrücklagers 38 axial
belastet, dessen andere Stirnseite axial im Kontakt mit radial nach
innen gerichteten Zungen 40 eines Hebelrings 42 steht
und somit diese Abschnitte des Hebelrings 42 axial belastet,
um durch eine Einrück-Betätigungskraft
Fein die Verschwenkung der Hebelringabschnitte
um Schwenkachsen 45 zu bewirken. Diese Schwenkachsen 45 sind
jeweils am radial äußeren Endbereich
jedes Hebels durch Anlage dieser Endbereiche an einem Federring 46 definiert,
der diese Endbereiche axial abstützt.
Um in jedem Zustand der Kupplungseinrichtung 12 eine axial
dichte Anordnung der Zungen 40, des Einrücklagers 38 und
des mittleren Hebelabschnitts 44 aneinander zu gewährleisten,
ist eine den Betätigungshebel 34 druckbelastende
Spiralfeder 48 um die Hohlwelle 22 herum angeordnet,
die sich fahrzeugseitig abstützt.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird also die der
Kupplungseinrichtung 12 zugeordnete Betätigungseinrichtung 14 zum
Einleiten von im Einrücksinne
gegen die Rückstellkräfte wirkenden
Einrückkräften FEin gebildet durch den Aktuator 24,
den Aktuatorstößel 30,
den Betätigungshebel 34 und
das Einrücklager 38.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel könnten jedoch
andere Betätigungskinematiken
bzw. -getriebe zwischengeschaltet werden, beispielsweise ein hydraulisches
Getriebe mit Geber- und Nehmerzylinder.
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Die Kupplungseinrichtung 12 erlaubt
es, das Einrücken
zumindest über
einen Großteil
des Einrückwegs
(Verlagerungsbereich des Hebelrings 42) mit vergleichsweise
niedriger Bestromung des elektrischen Antriebs 26 zu realisieren.
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Zudem ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Anordnung der Tangentialblattfedern zwischen dem Kupplungsgehäuse 20 und
der Anpressplatte 16 derart vorgesehen, dass im eingerückten Zustand
der Kupplungseinrichtung 12 und abhängig von dem Ausmaß der Anpressung
eine zusätzliche
Anpressung im Einrücksinne
bewirkt wird (Selbstverstärkung).
Eine hierfür
geeignete Anordnung solcher Blattfedern wird weiter unten noch mit Bezug
auf die 6 und 7 erläutert.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die zur Betätigung
der Kupplungseinrichtung 12 notwendige Einrückkraft
durch eine Bestromung des Aktuatormotors 26 erzeugt. Bei
entsprechender Ausbildung des Aktuators 24 ist es möglich, nach
dem aktiven Einrücken
der Kupplungseinrichtung 12 den Motorstrom zu verringern
oder ganz auszuschalten. Hierfür
kann ein den Aktuatorstößel 30 antreibendes Getriebe
selbsthemmend oder mit einem Bewegungswiderstand (z. B. Reibung)
vorgesehen sein. Auch kann hierfür
eine die Kupplungseinrichtung 12 im eingerückten Zustand
haltende oder den Einrückzustand
unterstützende
Federeinrichtung innerhalb des Aktuators 24 angeordnet
sein ("Kompensationsfeder").
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2 zeigt
wesentliche Komponenten der Kupplungseinrichtung 12 in
einer Draufsicht in Richtung des Pfeils II in 1. Neben bereits beschriebenen Kupplungskomponenten
sind in dieser Ansicht die bereits erwähnten Tangentialblattfedern 50 zu
erkennen. In diesem Ausführungsbeispiel
sind drei solche Blattfedern 50 in Umfangsrichtung äquidistant verteilt
angeordnet und jeweils einerseits (bei 52) am Kupplungsgehäuse 20 und
andererseits (bei 54) an der Anpressplatte 16 festgelegt.
Die Erstreckungsrichtung dieser länglichen Blattfedern 50 besitzt
eine (in der Ansicht gemäß 2 nicht ersichtliche) Axialkomponente
derart, dass bei einer Anpressung zwischen Anpressplatte 16 und
Kupplungsscheibe im Zugbetrieb eine diese Anpressung verstärkende Wirkung
erzeugt wird.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung
von weiteren Ausführungsbeispielen
werden für
analoge Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils
ergänzt
durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform.
Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw.
den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen
eingegangen und im übrigen
hiermit ausdrücklich auf
die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
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Anstatt einer gedrückten Betätigung der Kupplung
kann auch eine "gezogene" Variante realisiert
werden, bei welcher ein mittlerer Abschnitt des Hebelrings verschwenkbar
am Kupplungsgehäuse zu
halten ist und die Anpressplatte durch einen radial weiter außen liegenden
Abschnitt des Hebelrings axial zur Einrückung belastet wird.
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3 zeigt
eine solche Ausführungsform
einer Kupplungseinrichtung 12a, bei welcher die Betätigung nicht
durch eine Druckkraft in Richtung der Brennkraftmaschine (gedrückt) erfolgt,
sondern durch eine entgegengesetzte Kraft erfolgt, z. B. zentral
durch eine Getriebeeingangswelle (gezogen). In 3 ersichtlich ist auch die Anordnung
einer Kupplungsscheibe 18a zwischen Anpressplatte 16a und einem
Schwungrad 58a, welches bei 60a mit einem Kupplungsgehäuse 20a verschraubt
ist. Zum Zwecke der gezogenen Betätigung sind radial sich erstreckende
Abschnitte eines Hebelrings 42a in einem radial mittleren
Bereich verschwenkbar am Kupplungsgehäuse 20a festgelegt
(bei 60a). Die präzise
Festlegung der Schwenkachse für
die Verschwenkung in beiden Richtungen wird durch zwei Federringe 62a, 64a gewährleistet.
Radial äußere Endabschnitte
des Hebelrings 42a dienen bei der Kupplungsbetätigung zur
Druckbeaufschlagung der Anpressplatte 16a. Die Konstruktion ähnelt einer
konventionellen gedrückten normal-geschlossen-Kupplung.
Im Rahmen der Erfindung ist jedoch die sonst übliche Membranfeder durch ein
entsprechendes Element mit abgesenktem inneren Moment (Hebelring 42a)
ersetzt und die Betätigung
erfolgt gezogen (Einrückkraft
FEin). Zur Verringerung der notwendigen
Einrückkraft
ist jedoch wieder eine Anpresskraftverstärkungseinrichtung vorgesehen,
die wie bei der mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform
(durch schräggestellte
Tangentialblattfedern) ausgebildet sein kann.
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4 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
eines Hebelrings 42b, welche besonders gut zur Erzielung
eines vergleichsweise geringen inneren Moments geeignet ist. Dieses
innere Moment ist hierbei nutzbar zur Bereitstellung von Rückstellkräften, welche
die Kupplungseinrichtung in Ausrückrichtung vorbelasten.
Der dargestellte Hebelring 42b kann beispielsweise bei
der mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Kupplungseinrichtung
eingesetzt werden und umfasst eine in Umfangsrichtung verteilt angeordnete
Vielzahl von radial verlaufenden Hebelzungen 40b. Diese
Zungen münden
radial außen
in einem äußeren Körperbereich 68b.
Um die im Wesentlichen durch den Körperbereich 68b bei
entsprechend verspannter Einbaulage derselben bereitgestellte Kraft
möglichst
gering zu halten, werden in diesem Körperbereich 68b, der
bei herkömmlichen Membranfedern
beispielsweise ringartig umlautend ausgebildet ist, von radial außen her
Einschnitte 70b vorgesehen.
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5 veranschaulicht
eine Kupplungseinrichtung 12c, bei welcher wieder eine
Vorbelastung durch in Ausrückrichtung
wirkende mechanische Rückstellkräfte vorgesehen
ist, bei der jedoch abweichend von den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen
kein Selbstverstärkungsmechanismus vorgesehen
ist. Bei der dargestellten Kupplungseinrichtung 12c erfolgt
wieder eine gedrückte
Betätigung
durch axiale Verlagerung eines Einrücklagers 38c (in 5 nach rechts), beispielsweise
durch einen wie mit Bezug auf 1 beschriebenen
Betätigungshebel.
Durch diese Verlagerung kommt es zu einer Verschwenkung von Hebelringzungen 40c eines
Hebelrings 42c um jeweilige Schwenkachsen 45c und
in der Folge zu einer axialen Verlagerung einer Anpressplatte 16c an
eine Stirnseite einer beidseitig mit Reibbelägen 74c versehenen
Kupplungsscheibe 18c, deren entgegengesetzte Stirnseite
wiederum in Anpressung mit einer in Drehmitnahmeverbindung mit der
Anpressplatte 16c und dem Kupplungsgehäuse 20c stehenden
Zwischenplatte 78c gelangt. Zwischen dieser Zwischenplatte 78c und
einem inneren Stirnseitenbereich des Kupplungsgehäuses 20c ist
eine dann ebenfalls beidseitig in Anpressungskontakt gelangende
und beidseitig mit Reibbelägen 76c versehene
zweite Kupplungsscheibe 18c' angeordnet.
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Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Anpressung
beim Einrücken
der Kupplungseinrichtung 12c also vierfach paarweise zwischen
einer ersten Mehrzahl von in Drehmitnahmeverbindung entstehenden
Kupplungskomponenten (Anpressplatte 16c, Zwischenplatte 78c,
Kupplungsgehäuse 20c)
und einer zweiten Mehrzahl von in Drehmitnahmeverbindung stehenden
Kupplungskomponenten (Kupplungsscheibe 18c, Kupplungsscheibe 18c'). Diese vierfache
(beiderseits der zwei Kupplungsscheiben) vorgesehene Anpressung,
eingeleitet durch die Anpressplatte 16c, erhöht bei vorgegebener
Einrückkraft
das übertragbare
Drehmoment bzw. erlaubt bei vorgegebenem maximalen Drehmomentübertrag eine
vergleichsweise geringe Einrückkraft.
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Selbstverständlich könnte auch bei diesem Ausführungsbeispiel
eine wie oben bereits erläuterte Anpresskraftverstärkungseinrichtung
vorgesehen sein.
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6 veranschaulicht
eine Einscheiben-Kupplungseinrichtung 12d, teilweise geschnitten in
einem radial relativ weit außen
liegenden Bereich. Man erkennt ein Kupplungsgehäuse 20d, welches im Betrieb
der Einrichtung 12d die Eingangsseite der Kupplungseinrichtung 12d darstellt.
In diesem Kupplungsgehäuse 20d untergebracht
ist wieder eine Kupplungsscheibe, von der ein Reibbelag 74d zu
erkennen ist, der bei aktiver Einrückung der Kupplungseinrichtung 12d in
Anpressung mit einer Anpressplatte 16d gelangt. 50d bezeichnet
eine von mehreren am Umfang verteilt angeordneten Tangentialblattfedern,
welche die Drehmitnahmeverbindung zwischen dem Kupplungsgehäuse 20d und
der Anpressplatte 16d gewährleisten, wobei die für den Ein-
und Ausrückvorgang
notwendige Axialbeweglichkeit der Anpressplatte 16d erhalten
bleibt. Zu diesem Zweck ist jede der Tangentialblattfedern einerseits
am Kupplungsgehäuse 20d festgelegt
und andererseits an der Anpressplatte 16d festgelegt. Für die dargestellte Blattfeder 50d erfolgen
diese Festlegungen durch Nietverbindungen bei 52d und 54d.
Eine Besonderheit der Tangentialblattfedern bei dieser Ausführungsform
ist deren schräger
Verlauf in einem mittleren Abschnitt, d. h. deren Verlauf besitzt
eine erhebliche Komponente in Axialrichtung der Kupplungseinrichtung 12d.
Bei dem dargestellten Beispiel verläuft der mittlere Abschnitt
der Tangentialblattfeder 50d um etwa 50° abweichend vom Verlauf einer
orthogonal auf der Drehachse stehenden Ebene.
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Im eingerückten Zustand der Kupplungseinrichtung 12d und
bei normalem Drehmomentübertrag
(Zugbetrieb) bewegt sich der in 6 ersichtliche
Reibbelagbereich der Kupplungsscheibe im Wesentlichen nach oben,
so dass auf den in 6 ersichtlichen
Bereich der Anpressplatte 16d durch Reibung ebenfalls eine
nach oben gerichtete Mitnahmekraft ausgeübt wird, welche die Tangentialblattfeder 50d auf
Zug belastet und somit zu strecken versucht. Dies führt zu einer
Erzeugung einer zusätzlichen
Anpressung zwischen dem Reibbelag 74d und der Anpressplatte 16d,
deren Ausmaß abhängig von
der mittels der Betätigungseinrichtung
(nicht dargestellt) eingeleiteten Anpresskraft ist (Selbstverstärkung).
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7 veranschaulicht
in einer der 6 ähnlichen
Ansicht eine Zweischeiben-Kupplungseinrichtung 12e mit
zwei Kupplungsscheiben 18e und 18e', zwischen denen eine Zwischenplatte 78e angeordnet
ist (ähnlich
der mit Bezug auf 5 beschriebenen
Konstruktion). Die Anpressung erfolgt also wieder mehrfach paarweise
zwischen der Mehrzahl von Kupplungsscheiben und der Mehrzahl- der
Komponenten 20e und 78e. Diese Maßnahme verringert wie
oben bereits erläutert
die notwendige Betätigungskraft.
Ebenfalls im Hinblick auf diesen Vorteil ist bei dieser Ausführungsform
jedoch zusätzlich
die beispielsweise mit Bezug auf 6 bereits
erläuterte Maßnahme der
Selbstverstärkung
durch schräg
verlaufende Tangentialblattfedern 50e, 50e' vorgesehen.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der
6 und
7 könnte
die Selbstverstärkung
selbstverständlich
Alternativ oder zusätzlich
zu der Schrägstellung
der Tangentialblattfedern auch durch Anordnung mindestens eines
schwenkbar zwischen Kupplungsgehäuse
(oder einer drehfest mit dem Kupplungsgehäuse verbundenen Komponente)
und Anpressplatte realisiert sein, wie eingangs bereits erläutert und
ausführlich
in der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 48 584 A1 beschrieben.