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Die
Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 199 32 614
A1 ist eine Lamellenkupplung bekannt, die einen Außenlamellenträger aufweist,
an dem Außenlamellen
axial beweglich und in Umfangsrichtung drehfest abgestützt sind.
Zudem sind an einem Innenlamellenträger Innenlamellen axial beweglich
und in Umfangsrichtung drehfest abgestützt, wobei die Innenlamellen
in axialer Richtung benachbart zu den Außenlamellen angeordnet sind. Ein
eine erste Anlagefläche
aufweisender Kolben ist derart ausgestaltet, dass er mit dieser
zur Anlage an eine axial benachbarte Lamelle bringbar ist, um die Außenlamellen
und die Innenlamellen in Reibkontakt zu bringen. Auf der dem Kolben
gegenüberliegenden Seite
eines die Innenlamellen und Außenlamellen umfassenden
Lamellenpakets ist ein Anlageelement in Form eines Sicherungsrings
angeordnet, welches eine zweite Anlagefläche aufweist, mit der das Anlageelement
an der benachbarten Lamelle anlegbar ist. Das Anlageelement ist
mit demselben Lamellenträger
drehfest verbunden wie die benachbarte Lamelle.
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Zum
Schließen
der Lamellenkupplung wird der Kolben in Richtung des Lamellenpakets
verschoben, so dass die Lamellen in axialer Richtung aneinandergedrückt werden.
Dabei wird durch Reibschluss zwischen Innen- und Außenlamellen
ein Moment zwischen Innen- und Außenlamellenträger übertragbar.
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Abhängig von
der Kraft, mit der das Lamellenpaket zusammengedrückt wird,
wird die äußerste, d.h.
die vom Kolben am Entferntesten liegende Lamelle teilweise verformt.
Dabei wird diese Lamelle und evtl. auch die neben dieser liegende(n)
Lamelle(n) um das mit dem zugehörigen
Lamellenträger verbundene
Anschlagelement verschwenkt bzw. verbogen. Dieser Effekt wird als
Schirmung bezeichnet.
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Diese
Schirmung führt
dazu, dass z.B. infolge unterschiedlicher Flächenpressungen die Reibbeläge an den
Lamellen unterschiedlich stark abgenutzt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Lamellenkupplung anzugeben, deren
Lamellen eine gleichmäßigere Flächenpressung
aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist
bei Anlage des Anlageelements an der benachbarten Lamelle die benachbarte
Lamelle eine Freifläche
zwischen der zweiten Anlagefläche
und dem zugehörigen
Lamellenträger
auf. Das führt
dazu, dass der Punkt, um den die benachbarte Lamelle evtl. verschwenkt
bzw. verbogen wird, gegenüber
dem Stand der Technik verschoben wird. Durch entsprechende Positionierung und
Auslegung der Freifläche
kann das das Verschwenken verursachende Kippmoment vermindert oder
sogar vermieden werden.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung liegen die beiden Anlageflächen von
Kolben und Anlageelement an den jeweiligen Lamellen auf einem im
Wesentlichen gleichen Wirkkreis. Unter Wirkkreis wird dabei die
kreisförmige
Aneinanderreihung von Momentanpunkten verstanden, also solcher Punkte, um
die die Anlageflächen
von Kolben und Anlageelement an sich verschwenken würden. Dadurch,
dass die beiden Wirkkreise im Wesentlichen gleich sind, wird das
Kippmoment vernachlässigbar
gering.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Anlageelement eine ringförmige Grundform
mit im Wesentlichen hakenförmigem
Teilquerschnitt auf. Dabei ist der radial außen- oder innenliegende Fuß des Anlageelements
kraftschlüssig
mit dem zugehörigen
Außen-
bzw. Innenlamellenträger
verbunden. Der Kopf des hakenförmigen
Anlageelements liegt unter Ausbildung der zweiten Anlagefläche an der benachbarten
Lamelle an, wobei die Hakenform die Steifigkeit des Anlageelements
und somit des Lamellenpakets erhöht.
Dadurch wird eine axiale Verschiebung des Lamellenpakets reduziert
bzw. verhindert.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist ein der benachbarten
Lamelle zugewandter Abschnitt des Anlageelements im Wesentlichen
koaxial zum Wirkradius ausgebildet. Dies erhöht die Steifigkeit des Anlageelements
und trägt
somit ebenfalls zur Verhinderung der Schirmung bei.
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In
einer alternativen Ausbildung der Erfindung weist das Anlageelement
eine ringförmige Grundform
mit im Wesentlichen flanschförmigem Teilquerschnitt
auf. Die Flanschform verleiht dem Anlageelement eine Steifigkeit,
die eine Durchbiegung des Anlageelements in axialer Richtung erschwert bzw.
verhindert. Dadurch wird eine axiale Verschiebung des Lamellenpakets
reduziert bzw. verhindert.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist die dem Anlageelement
benachbarte Lamelle eine der Anlagefläche gegenüberliegende Kröpfung auf.
Eine derartige Kröpfung
wird in vorteilhafter Weise durch Umformung, beispielsweise durch
Tiefziehen, hergestellt. Prinzipiell kann aber auch eine derartige
Kröpfung
durch Materialauftrag, beispielsweise durch Schweißen erzielt
werden. Die Stirnfläche der
dem Anlageelement zugewandten Kröpfung
liegt im Kontaktfall unmittelbar an der Anlagefläche des Anlageelements an.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung teilt der Wirkkreis die
zwischen den Lamellen wirksamen Reibflächen radial in im Wesentlichen
gleiche Teilflächen.
Diese gleichen Reibflächen
führen
dazu, dass der Druck, der axial vom Kolben auf die Reibbeläge ausgeübt wird,
zumindest gleich auf die beiden Teilflächen verteilt wird und somit
die Reibbeläge gleich
abgenutzt werden.
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Nachfolgend
werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung
näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung
in einem Halbschnitt-Detail mit hakenförmigem Anlageelement und
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2 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung
mit flanschförmigem
Anlageelement.
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Gleiche
oder gleichwirkende Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine Detailansicht eines oberhalb einer nicht dargestellten Drehachse
angeordneten Teils der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung 1 im
Längsschnitt.
Diese umfasst Lamellen 5, 10, die hinsichtlich
der einen Kupplungshälfte
als Innenlamellen 5 und hinsichtlich der anderen Kupplungshälfte als
Außenlamellen 10 ausgebildet
sind. Sowohl die Außenlamellen 10 als
auch die Innenlamellen 5 sind dabei scheibenförmig und
weisen jeweils eine zentrale Ausnehmung auf. Diese zentrale Ausnehmung ist
bei den Außenlamellen 10 kreisrund
und von einem Innenträger 6 beabstandet.
Die Innenlamellen 5 weisen hingegen zur zentralen Ausnehmung
hin jeweils eine Innenverzahnung 7 auf. Diese Innenverzahnungen 7 greifen
in eine axial ausgerichtete Außenverzahnung 8 des
Innenträgers 6.
Somit sind die Innenlamellen 5 axial verschieblich und
drehfest gegenüber
dem Innenträger 6 angeordnet.
Die Innenlamellen 5 sind beidseitig mit einem Reibbelag 9 beklebt.
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Im
zusammengedrückten
Zustand liegen die Außenlamellen 10 an
den Reibbelägen 9 an.
Die Außenlamellen 10 weisen
an der Außenkante
eine Außenverzahnung 12 auf.
Diese Außenverzahnung 12 greift
in eine axial ausgerichtete Innenverzahnung 13 eines Außenträgers 11.
Somit sind die Außenlamellen 10 ebenfalls
axial verschieblich und drehfest gegenüber dem Außenträger 11 angeordnet.
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Eine
Anpresskraft zwischen den Reibbelägen 9 und den Außenlamellen 10 wird
von einem axial verschieblichen Stellkolben 15 einer nicht
weiter dargestellten Kolben-Zylinder-Einheit
aufgebracht, der an der einen axial äußersten, in der Fig. äußerst linken
Außenlamelle 10 anlegbar
ist. An der dieser benachbarten Außenlamelle 10 zugewandten
Stirnseite weist der Kolben 15 eine erste Anlagefläche 16 auf.
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Die
vom Kolben 15 auf das Lamellenpaket 2 ausgeübte Anpresskraft
stützt
sich über
sämtliche Lamellen 5, 10 hinweg an
der anderen axial äußersten,
in der Fig. äußerst rechten
Außenlamelle 10 ab, die
verstärkt
ist und mittels eines Anlageelements 20 gegenüber dem
Außenträger 11 abgestützt ist.
Die Verstärkung
der äußerst rechten
Außenlamelle 10 dient
der Versteifung des Lamellenpakets 2. Diese Außenlamelle 10 kann
jedoch auch in normaler Stärke
ausgebildet sein. Das Anlageelement 20 ist über einen
in eine Nut 25 in der Innenverzahnung 13 des Außenlamellenträgers 11 eingelassenen
Sicherungsring 26 gegenüber
dem Außenlamellenträger 11 abgestützt.
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Das
Anlageelement 20 ist ringförmig ausgestaltet und weist
im Querschnitt eine Hakenform auf. Am radial äußeren Umfang weist das Anlageelement 20 analog
zu den Außenlamellen 10 eine
Außenverzahnung 21 auf,
die in die axial ausgerichtete Innenverzahnung 13 des Außenträgers 11 eingreift.
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Das
Anlageelement 20 weist einen der benachbarten Außenlamelle 10 zugewandten,
in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt 22 auf, an dessen Stirnseite
eine zweite Anlagefläche 23 ausgebildet ist,
mit der das Anlageelement 20 an der benachbarten Außenlamelle 10 anlegbar
ist. Zwischen dieser zweiten Anlagefläche 23 und der Innenverzahnung 13 des
zugehörigen
Außenlamellenträgers 11 weist die
benachbarte Außenlamelle 10 bei
Anlage des Anlageelements 20 an der benachbarten Lamelle 10 eine
Freifläche 27 auf.
Dies bedeutet, dass das Anlageelement 20 nur mit der zweiten
Anlagefläche 23 an der
Außenlamelle 10 anliegt
und diese somit allenfalls um diese Anlagefläche 23 geschwenkt
werden kann. Zur Vermeidung einer derartigen Verschwenkung sind
die Anlageflächen 16, 23 von
Anlageelement 20 und Kolben 15 derart gegenüber den
Lamellen 5, 10 angeordnet, dass die resultierenden
Wirklinien im Wesentlichen auf demselben Wirkkreis 30 liegen.
Somit kann kein durch den Kolben 15 hervorgerufenes Kippmoment
und damit keine Schirmung des Lamellenpakets 2 auftreten.
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Die
Anlageflächen 16, 23 sind
zudem derart in Relation zu den Lamellen 5, 10 ausgerichtet,
dass der Wirkkreis 30 die Reibflächen zwischen den Lamellen
radial in im Wesentlichen gleiche Teilflächen 31, 32 teilt.
Somit entspricht die Summe der radial außerhalb des Wirkkreises 30 liegenden
Teilflächen 31 der
Reibflächen
im Wesentlichen der Summe der Teilflächen 32 der Reibflächen, die
radial innerhalb des Wirkkreises 30 angeordnet sind. Dadurch
ist die durch die vom Kolben 15 auf das Lamellenpaket 2 übertragene
Kraft hervorgerufene Flächenpressung auf
die gesamte Reibflächen
annähernd
homogen verteilt.
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Bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform weisen sowohl das
Anlageelement 20 als auch die diesem benachbarte Lamelle 10 Veränderungen gegenüber der
in 1 dargestellten Ausführungsform auf. Das Anlageelement 20 ist
scheibenförmig ausgestaltet
und weist einen radialen Teil 35 mit Außenverzahnung 21 auf,
der mit der Innenverzahnung 13 des Außenträgers 11 kämmt. Durch
den in der Nut 25 liegenden Sicherungsring 26 ist
das Anlageelement 20 in der axialen Beweglichkeit beschränkt. An den
radialen Teil 35 schließt sich radial innenliegend ein
abgewinkeltes Bogenelement 36 an. Durch dieses Bogenelement 36 wird
die Steifigkeit des Anlageelements 20 erhöht.
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Auf
der der benachbarten Lamelle 10 zugewandten Seite liegt
das Anlageelement 20 mit der Anlagefläche 23 an der Oberfläche 37 einer
Kröpfung 38 der
Lamelle 10 an. Die Kröpfung 38 ist
derart auf der Lamelle angeordnet, dass ihre Oberfläche 37 mit dem
Wirkkreis 30 korreliert. Die Kröpfung 38 ist durch ein
Umformverfahren hergestellt worden und weist daher eine der Kröpfung 38 gegenüberliegende
Vertiefung 39 auf. Die auf das Lamellenpaket 2 erzielbare
Wirkung des Anlageelements 20 ist mit dem in 1 dargestellten
Anlageelement 20 vergleichbar bzw. identisch.
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Die
Kröpfung 38 sowie
die zugehörige
Vertiefung 39 können
sowohl umlaufend durchgängig
als auch segmentförmig
unterbrochen ausgeführt
sein. Im letzteren Fall können
die auf dem Wirkkreis 30 angeordneten einzelnen Segmente
jede mittels eines Umformverfahrens erzielbare Form, insbesondere Oval-
oder Kreisform aufweisen.
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Der
Vollständigkeit
halber wird darauf hingewiesen, dass sowohl in der in 1 als
auch in der in 2 dargestellten Ausführungsform
prinzipiell die Anordnung der Lamellen 5, 10 auch
umgekehrt als dargestellt ausgeführt
sein kann. Dann würden
sowohl der Kolben 15 als auch das Anlageelement 20 jeweils
direkt mit einer Innenlamelle 5 in Kontakt stehen und direkt
oder indirekt mit dem Innenlamellenträger 6 verbunden sein.
Auch könnten
die Außenlamellen 10 mit
Reibbelägen 9 ausgeführt sein,
wobei die Innenlamellen 5 dann keinen Reibbelag 9 aufweisen.