DE102009005741A1

DE102009005741A1 - Reibungskupplung mit Hebelfeder

Info

Publication number: DE102009005741A1
Application number: DE102009005741A
Authority: DE
Inventors: Matthias Ortmann
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: DE102009005741B4; CN101509524B; CN101509524A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer sich am Kupplungsgehäuse abstützenden und eine axial verlagerbare Druckplatte beaufschlagenden Hebelfeder mit radial ausgerichteten Hebelelementen, die radial innen von einem Betätigungsglied axial zur Betätigung der Reibungskupplung beaufschlagt werden. Um die Hebelelemente zu versteifen, sind an den über den Umfang verteilten Hebelelementen jeweils Speichern angeordnet, die mit den Hebelelementen jeweils auf zwei verschiedenen Durchmessern der Hebelfeder verbunden sind, wobei zwischen den beiden Durchmessern eine Abstützung der Hebelelemente an den Speichen erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer axial mittels einer sich an einem Gehäuse abstützenden Hebelfeder gegenüber einer Gegendruckplatte verlagerbaren Druckplatte, wobei die Hebelfeder radial innen von einem Betätigungsglied axial beaufschlagt wird und durch die axiale Verlagerung der Druckplatte ein Reibeingriff von zwischen Druck- und Gegendruckplatte angeordneten Reibbelägen gesteuert wird.
Derartige Reibungskupplungen sind aus dem Stand der Technik beispielsweise als Reibungskupplungen zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe bekannt. Derartige Reibungskupplungen können auch als sogenannte Doppelkupplungen eingesetzt werden, bei denen zwei Reibungskupplungen in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei jeweils eine Hebelfeder eine Reibungskupplung betätigt. Insbesondere bei Doppelkupplungen ist es vorteilhaft, zumindest eine Reibungskupplung als sogenannte zugedrückte Reibungskupplung auszuführen, die im kraftfreien Zustand des Betätigungsglieds geöffnet und bei axialer Beaufschlagung der Hebelelemente durch das Betätigungsglied geschlossen wird.
Insbesondere zugedrückte Reibungskupplungen erfordern lediglich eine geringe Kapazität des Kraftrandes der Hebelfeder, da der Ausrückvorgang der Reibungskupplung durch die Belagfederkräfte unterstützt und die zur Verspannung der Reibbeläge mittels der von der Hebelfeder beaufschlagten Druckplatte erforderliche Kraft von dem Betätigungsglied beziehungsweise dessen nachgeschaltetem Aktor aufgebracht wird. Hierzu ist erforderlich, dass die Hebelelemente eine vergleichsweise hohe Steifigkeit aufweisen.
Daraus leitet sich die Aufgabe ab, eine Reibungskupplung vorzuschlagen, deren Hebelelemente bei vorgegebenem Kraftrand der Hebelfeder eine erhöhte Steifigkeit aufweisen.
Die Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung mit einem Gehäuse und einer gegenüber dem Gehäuse drehfest und axial verlagerbaren Druckplatte sowie einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Gegendruckplatte gelöst, wobei zwischen Druckplatte und Gegendruckplatte Reibbeläge einer Kupplungsscheibe entgegen der Wirkung einer sich am Gehäuse abstützenden Hebelfeder verspannbar sind, die Hebelfeder einen Kraftrand mit über den Umfang verteilten radial ausgerichteten, radial innen von einem Betätigungsglied axial beaufschlagbaren Hebelelementen aufweist, auf den Hebelelementen jeweils eine Speiche auf zwei unter schiedlichen Durchmessern befestigt ist und sich die Hebelelemente zwischen den beiden Durchmessern an den Speichen abstützen. Durch die Abstützung zwischen den beiden Durchmessern kann sich ein Hebelelement im Sinne einer Fachwerkkonstruktion an dem Biegebalken der zugeordneten Speiche abstützen und erhält eine größere Steifigkeit bei vergleichsweise weichem Verhalten der Hebelfeder, das heißt, bei einer eher geringen Steifigkeit des Kraftrandes der als Tellerfeder wirksamen Hebelfeder. Daher eignet sich die vorgeschlagene Reibungskupplung insbesondere als zugedrückte Reibungskupplung.
Zur Ausbildung der Abstützung kann an den Hebelelementen zwischen den beiden Durchmessern eine Ausprägung vorgesehen werden, die bereits bei der Herstellung der Hebelfeder beispielsweise durch Stanzen und Prägen eingebracht wird, wobei die Hebelfeder anschließend gehärtet wird. Je nach Anforderung kann die Abstützung bereits im entspannten Zustand der Hebelfeder gegebenenfalls unter Vorspannung an der Speiche anliegen oder erst nach Aufbrauchen eines Spiels bei axialer Beaufschlagung der Hebelelemente durch das Betätigungsglied in Kontakt treten.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass ein beispielsweise ringförmiger Kraftrand der Hebelfeder zwischen den beiden Durchmessern angeordnet ist und sich die radial äußeren Enden der Hebelelemente an dem Gehäuse abstützen. Die Beaufschlagung der Druckplatte erfolgt dabei zwischen Außendurchmesser und Innendurchmesser der Hebelfeder, so dass diese die Funktion eines einarmigen Hebels ausübt.
In einem anderen Ausgestaltungsbeispiel kann die Hebelfeder als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein, wobei sich diese zwischen Außen- und Innendurchmesser am Gehäuse abstützt und an ihrem Außenumfang mittels der Hebelelemente die Druckplatte auf Zug beaufschlagt. Dies kann durch Zuganker erfolgen, die das Gehäuse durchgreifen und eine auf der gegenüberliegenden Seite der Druckplatte angeordnete Druckplatte gegen die Gegendruckplatte verspannen. Beide Anordnungen können zu einer Doppelkupplung kombiniert werden, wobei die jeweiligen Hebelelemente radial innen verschiedene Durchmesser aufweisen und von jeweils einem separaten Betätigungsglied beaufschlagt werden.
Bei einer Anordnung des Kraftrandes zwischen Außen- und Innenumfang der Hebelfeder kann es vorteilhaft sein, wenn die Ausprägungen zur Herstellung einer Anlagefläche zu den Speichen am Kraftrand vorgesehen werden.
Die Speichen sind in vorteilhafter Weise mittels Nieten befestigt, in besonders ausgestalteten Ausführungsformen können die Speichen auch verschweißt, verrastet oder eingehängt werden. Die Speichen können zusammenhängend, beispielsweise einteilig ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise können die Speichen Bestandteil einer Verschleißnachstellung sein, die eine weggesteuerte Nachstellung, das heißt axiale Anpassung des Abstands zwischen Druckplatte und Hebelfeder vornimmt. Hierzu können die Speichen zwischen dem kleineren Durchmesser und einem radial außerhalb des größeren Durchmessers angeordneten nicht geschlossenen Ring zumindest eine Spange aufweisen. Der nicht geschlossene Ring weist an einem offenen Ende ein Schneckenrad auf, in dessen Außenverzahnung eine am anderen Ende des Rings angebrachte Verzahnung eingreift. Das Schneckenrad kämmt mittels einer Schneckenverzahnung mit einer kreissegmentförmigen Verzahnung zur Anpassung des sich infolge eines Verschleißes entstandenen Abstandes durch Verdrehung einer Rampeneinrichtung. Dabei ist im eingerückten Zustand die Rampeneinrichtung und damit das Schneckenrad an einer Verdrehung gehindert.
Bei einer axialen Beaufschlagung der Hebelelemente durch das Betätigungsglied erfolgt eine Verringerung des Durchmessers des Rings infolge einer Zugbeanspruchung der Spangen und die Verzahnungen des Schneckenrads und des anderen Endes des Rings werden gegeneinander in Umfangsrichtung verlagert. Dabei ist die Verzahnung so abgestimmt, dass bei vernachlässigbarem Verschleiß kein Übergreifen der Zähne des Schneckenrads und der endseitigen Verzahnung auftritt. Vergrößert sich der Verschleiß, übergreift die endseitige Verzahnung infolge eines erhöhten Einrückweges das Zahnrad und übergreift einen Zahn am Schneckenrad. Beim nächsten Ausrücken steht der Ring infolge des Übergreifens des Zahns des Schneckenrads unter Vorspannung und verdreht bei nachlassender Verspannung der Rampeneinrichtung das Schneckenrad und damit die Rampen der Rampeneinrichtung gegeneinander, so dass zwischen Hebelfeder und Druckplatte der verschleißbedingte Abstand ausgeglichen wird.
In vorteilhafter Weise wird die Hebelfeder mit dem Verschleißerkennungssystem bestehend aus dem offenen Ring mit Speichen und Spangen dazu verwendet, gleichzeitig ohne höheren Teileaufwand die Steifigkeit der Hebelelemente zu erhöhen, indem sie Speichen eine Durchbiegung der Hebelelemente verhindern oder zumindest in ausreichender Weise beschränken.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 4 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer eine erfindungsgemäße Reibungskupplung enthaltenden Doppelkupplung,
2 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie A-A der Doppelkupplung der 1,
3 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie B-B der Doppelkupplung der 1,
4 ein Detail der Doppelkupplung der 1.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung 2, die mit einer zweiten Reibungskupplung 3 zu einer Doppelkupplung 1 in einem gemeinsamen Gehäuse 4 kombiniert ist, in Ansicht. Aus dieser Ansicht wird die außen liegende Hebelfeder 5 der Reibungskupplung 2 mit den Hebelelementen 6 und dem diese über den Umfang verbindenden Kraftrand 7 ersichtlich. Die Hebelelemente 6 werden teilweise von den axial darüber liegenden Speichen 8 überdeckt, die mittels Nieten 9 auf einem Nietkreis mit größeren und einem Nietkreis mit kleinerem Durchmesser mittels der Nieten 10 mit den Hebelelementen 6 vernietet sind. Die Hebelelemente 6 sind hierzu entsprechend verbreitert und laufen radial innerhalb des inneren Nietkreises zu Anlageflächen 11 für das nicht dargestellte Betätigungsglied aus.
Der radial zwischen den Nietkreisen angeordnete Kraftrand 7 weist in Richtung der Speichen ausgerichtete Ausprägungen 12 aus, die in der gezeigten Ansicht von den Speichen 8 verdeckt werden. An den Speichen 8 sind radial innen im Bereich der Nieten 10 Spangen 13 vorgesehen, die nach radial außen gerichtet sind und mit einem einseitig offenen Ring 14 verbunden sind und mit diesem Ring 14 eine Antriebsfeder 15 für eine Verschleißnachstelleinrichtung bilden. Hierzu ist an einem der beiden offenen Enden des Rings 14 ein Schneckenrad 16 mit einer Außenverzahnung 17 und am anderen eine mit dieser in Eingriff stehenden Gegenverzahnung 18 aufgenommen. Das Schneckenrad 16 weist weiterhin eine nicht ersichtliche Schneckenverzahnung auf, die mit einem Zahnsegment der Verschleißnachstellung mit einer Rampeneinrichtung in Verbindung steht, wobei die Verdrehung des Schneckenrads 16 bei geschlossener Reibungskupplung 2 – wie nachstehend unter 2 erläutert – gegen Verdrehen blockiert ist. Bei einem Betätigungsvorgang der zugedrückten Reibungskupplung 2 werden vom Betätigungsglied die Anlageflächen 11 axial beaufschlagt. Infolgedessen erfährt der Ring 14 über die Spangen 13 eine Verringerung seines Durchmessers, wodurch die Gegenverzahnung 18 eine in Umfangsrichtung gerichtete Bewegung gegenüber dem Schne ckenrad 16 ausführt. Der Abstand der Zähne der Außen- und Gegenverzahnung 17, 18 sind dabei so dimensioniert, dass bei vernachlässigbarem Verschleiß lediglich ein Zahnspiel zwischen den Zähnen von Außen- und Gegenverzahnung entsteht. Tritt infolge eines Verschleißes der Reibbeläge ein verlängerter Einrückweg auf, übergreift ein Zahn der Gegenverzahnung 18 den entsprechenden Zahn der Außenverzahnung 17 und rastet hinter der Zahnflanke ein, wodurch der Ring 14 bei dem eingestellten Durchmesser unter Spannung verhakt wird. Wird die Reibungskupplung 2 wieder geöffnet, wird die Rampeneinrichtung kraftfrei und die Ringspannung bewirkt eine Verdrehung des Schneckenrads, die über die Schneckenverzahnung die Rampeneinrichtung verstellt und den verschleißbedingten Abstand nachstellt.
2 zeigt einen Teilschnitt der Doppelkupplung 1 entlang der Schnittlinie A-A der 1 mit den beiden Reibungskupplungen 2, 3 mit den Hebelfedern 5, 19 sowie den Druckplatten 20, 21, die jeweils gegenüber einer Seite der Gegendruckplatte 22 unter Zwischenlage der Reibbeläge 23, 24 der mit zwei Getriebeeingangswellen verzahnten Kupplungsscheiben 25, 26 von den Hebelfedern 5, 19 verspannbar sind. Dabei stützen sich beide Hebelfedern 5, 19 an dem Gehäuse 4 ab, wobei die Hebelfeder 19 die Reibungskupplung 3 direkt über eine Rampeneinrichtung 27 beaufschlagt, während die Hebelfeder 5 sich radial über den Kraftrand 7 in Verlängerung der Hebelelemente 6 erstreckende Hebelarme 28 aufweist, die mit über den Umfang verteilten Zugankern 29, die das Gehäuse 4 axial durchgreifen, in Anlagekontakt stehen. Die Zuganker 29 bilden hierzu radial innen erweiterte Anlageflächen 30 für die Hebelarme 28 aus, die in Umfangsrichtung als Rampen 31 gestaltet sind. Dementsprechend weisen die Hebelarme 28 in Umfangsrichtung Steigungen zur Bildung von Gegenrampen 32 auf. Auf diese Weise wird die Rampeneinrichtung 33 gebildet. Zur Steuerung der Rampeneinrichtung 33 bedarf es einer gezielten Verdrehung der Hebelfeder 5 mit deren die Gegenrampen 32 aufweisenden Hebelarmen 28 gegenüber den Zugankern 29 mit den die Rampen 31 aufweisenden Anlageflächen 30. Die Zuganker 29 sind drehfest mit der Druckplatte 21 verbunden, die Druckplatte 21 ist über nicht gezeigte Blattfedern mit der Gegendruckplatte 22 und dem Gehäuse 4 verbunden. In vorteilhafter Weise wird daher die Hebelfeder 5 im Verschleißfalle gegen das Gehäuse 4 verdreht. Hierzu weist das Gehäuse 4 eine kreissegmentförmige Verzahnung 34 auf, in die die Schneckenverzahnung 35 des Schneckenrads 16 eingreift. Wird – wie unter 1 beschrieben – ein Verschleißzustand der Reibungskupplung 2 erkannt, wird bei geschlossener Reibungskupplung 2 ein Verdrehen der Hebelfeder 5 gegen die Zuganker 29 infolge der durch das Betätigungsglied aufgebrachten Kraft zum Verspannen der Druckplatte 21 gegen die Gegendruckplatte 22 verhindert. Beim Lösen der Reibungskupplung 2 wird die Verbindung zwischen den Rampen 31 und Gegenrampen 32 abgesehen von Reibungseinflüssen kraftfrei, so dass durch die Vorspannung des Rings 14 (1) sich das am Ring und damit an der Hebelfeder 5 aufgenommene Schneckenrad 16 verdreht und sich dabei an der Verzahnung 34 am Gehäuse 4 abstützt und damit die Hebelfeder 5 gegenüber den drehfest mit dem Gehäuse 4 verbundenen Zugankern 29 verdreht und infolge der Wirkung der Rampeneinrichtung 33 einen verschleißbedingten Abstand zwischen Hebelfeder 5 und Druckplatte 21 ausgleicht.
3 zeigt einen Teilschnitt der in 1 dargestellten Doppelkupplung 1 entlang der Schnittlinien B-B. Aus dieser Schnittdarstellung wird die direkte Nachstellung der Reibungskupplung 3 deutlich. Hier treibt das auf der Hebelfeder 19 aufgenommene Schneckenrad 40 mittels der Schneckenverzahnung 36 in eine Umfangsverzahnung 37 eines Rampenrings 38 direkt an. Der Rampenring 38 bildet mit Gegenrampen 39 der Rampeneinrichtung 27 der Reibungskupplung 3 die Verschleißnachstelleinrichtung. Die Steuerung des Schneckenrads 40 kann in ähnlicher Weise wie die Steuerung des Schneckenrads 16 der Reibungskupplung 2 weggesteuert erfolgen.
3 zeigt weiterhin die Hebelfeder 5 mit den Hebelelementen 6 und den Speichen 8, die in der nachfolgend beschriebenen 4 im Schnitt detailliert dargestellt ist. Die Hebelelemente 6 der Hebelfeder 5 sind einer Fachwerkkonstruktion ähnlich an den Speichen 8 abgestützt. Die mittels der Nieten 9, 10 mit den Hebelelementen 6 fest verbundenen Speichen 8 sind aus dünnerem Blech hergestellt als die Hebelelemente 6 und verhindern die Durchbiegung der Hebelelemente 6 wirksam durch deren hohes Elastizitätsmodul in radiale Richtung. Hierzu sind die Hebelelemente 6 direkt an den Speichen 8 mittels einer Ausprägung 12 abgestützt. Hierdurch kann die Hebelfeder 5 mit ihren über den Umfang mittels eines ringförmigen, dem elastischen Verhalten einer Tellerfeder ähnlichen Stegs – dem sogenannten Kraftrand – miteinander verbundenen Hebelelemente 6 bei steifen Hebelelementen 6 dennoch weich ausgelegt werden, so dass kleinere Betätigungskräfte bei geringer Weghysterese verwirklicht werden können.

1: Doppelkupplung
2: Reibungskupplung
3: Reibungskupplung
4: Gehäuse
5: Hebelfeder
6: Hebelelement
7: Kraftrand
8: Speiche
9: Niet
10: Niet
11: Anlagefläche
12: Ausprägung
13: Spange
14: Ring
15: Antriebsfeder
16: Schneckenrad
17: Außenverzahnung
18: Gegenverzahnung
19: Hebelfeder
20: Druckplatte
21: Druckplatte
22: Gegendruckplatte
23: Reibbelag
24: Reibbelag
25: Kupplungsscheibe
26: Kupplungsscheibe
27: Rampeneinrichtung
28: Hebelarme
29: Zuganker
30: Anlagefläche
31: Rampe
32: Gegenrampe
33: Rampeneinrichtung
34: Verzahnung
35: Schneckenverzahnung
36: Schneckenverzahnung
37: Umfangsverzahnung
38: Rampenring
39: Gegenrampen
40: Schneckenrad

Claims

Reibungskupplung (2) mit einem Gehäuse (4) und einer gegenüber dem Gehäuse (4) drehfest und axial verlagerbaren Druckplatte (21) sowie einer mit dem Gehäuse (4) fest verbundenen Gegendruckplatte (22), wobei zwischen Druckplatte (21) und Gegendruckplatte (22) Reibbeläge (24) einer Kupplungsscheibe (25) entgegen der Wirkung einer sich am Gehäuse (4) abstützenden Hebelfeder (5) verspannbar sind, wobei die Hebelfeder (5) einen Kraftrand (7) mit über den Umfang verteilten radial ausgerichteten, radial innen von einem Betätigungsglied axial beaufschlagbaren Hebelelementen (6) aufweist und auf den Hebelelementen (6) jeweils eine Speiche (8) auf zwei unterschiedlichen Durchmessern befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hebelelemente (6) zwischen den beiden Durchmessern an den Speichen (8) abstützen.
Reibungskupplung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (6) zwischen den beiden Durchmessern eine Ausprägung (12) aufweisen, die an den Speichen (8) anliegt.
Reibungskupplung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftrand (7) der Hebelfeder (5) zwischen den beiden Durchmessern angeordnet ist.
Reibungskupplung (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radial äußeren Enden der Hebelelemente an dem Gehäuse (4) abstützen und die Druckplatte (20) zwischen Innen- und Außenumfang der Hebelfeder (19) axial beaufschlagt wird.
Reibungskupplung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußeren Enden der Hebelelemente (6) die Druckplatte (21) axial beaufschlagen und sich die Hebelfeder (5) zwischen deren Außen- und Innenumfang am Gehäuse (4) abstützt.
Reibungskupplung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägung (12) im Kraftrand (7) vorgesehen ist.
Reibungskupplung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (8) mit den Hebelelementen (6) vernietet sind.
Reibungskupplung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (8) zwischen dem kleineren Durchmesser und einem radial außerhalb des größeren Durchmessers angeordneten nicht geschlossenen Ring (14) zumindest eine Spange (13) aufweisen.
Reibungskupplung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Speichen (8), Spangen (13) und nicht geschlossener Ring (14) einteilig sind.
Reibungskupplung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hebelfeder (5, 19) und Druckplatte (20, 21) eine Verschleißnachstelleinrichtung vorgesehen ist.