DE102009007828A1 - Reibungskupplung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer axial mittels eines sich an einem Gehäuse abstützenden Hebels gegenüber einer Gegendruckplatte verlagerbaren Druckplatte, wobei der Hebel 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 ein Hebel eine Reibungskupplung betätigt. Insbesondere bei Doppelkupplungen für Doppelkupplungsgetriebe ist es vorteilhaft, zumindest eine Reibungskupplung als sogenannte zugedrückte Reibungskupplung auszuführen, die im kraftfreien Zustand des Betätigungsglieds geöffnet und bei axialer Beaufschlagung des Hebels durch das Betätigungsglied geschlossen wird. Als Hebel kann in vorteilhafter Weise eine Tellerfeder oder eine sogenannte Hebelfeder eingesetzt werden, bei der über den Umfang verteilte Hebelelemente, die radial innen von einem Betätigungsglied axial beaufschlagt werden, mittels eines Kraftrands verbunden sind.
- 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.
- Die Druckplatte wird von dem Hebel, der als einarmiger oder zweiarmiger Hebel ausgestaltet sein kann, indem die Anlage an der Druckplatte radial innerhalb oder radial außerhalb der Abstützung am Gehäuse erfolgt. Je nach Ausführung des Hebels kann daher eine Reibungskupplung durch Drücken auf die radial innen angeordneten Hebelspitzen zugedrückt oder zugezogen werden.
- In der Regel ist die Druckplatte geschmiedet oder aus Guss hergestellt. Der Hebel beaufschlagt die Druckplatte mittels einer Ringfläche oder auf einem Durchmesser angeordneten Ringsegmenten. Wird eine Verschleißnachstelleinrichtung vorgesehen, ist zwischen Druckplatte und Hebel ein Rampensystem vorgesehen. Dabei kann das Rampensystem aus in der Druckplatte vorgesehenen Rampen und einem darauf befestigten Rampenring mit Gegenrampen gebildet sein, wobei im Verschleißfall der Rampenring gegenüber der Druckplatte um einen zum Ausgleich des durch Verschleiß an den Reibbelägen entstandenen Axialabstands zwischen Druckplatte und Gegendruckplatte nötigen Winkel verdreht wird.
- Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Anlageflächen zwischen Hebel und Druckplatte.
- 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 eines sich am Gehäuse abstützenden Hebels verspannbar sind, der Hebel die Druckplatte unter Beaufschlagung eines auf der Druckplatte angeordneten Ringteils kontaktiert und das Ringteil an mehreren über den Umfang verteilten Zentrierbereiche radial außen und radial innen zentriert auf der Druckplatte aufgenommen ist. Durch die radial innere und radial äußere Zentrierung ist das Ringteil auf einem Durchmesser festgelegt, so dass die ringförmige Anlage- beziehungsweise Kontaktfläche des Ringteils zum Hebel beziehungsweise einer als Hebel wirksamen Hebel- oder Tellerfeder auf einem exakten Durchmesser erfolgt. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die radial äußeren und radial inneren Zentrierbereiche sich – über den Umfang betrachtet – abwechseln.
- Die Zentrierbereiche können durch in die Druckplatte eingebrachte Zentrierstifte oder dergleichen gebildet sein, es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, eine Zentriernut vorzusehen, die über den Umfang wellenförmig ausgebildet ist, so dass in radiale Richtung gesehen die Wellentäler die radial äußere und die Wellenberge die radial innere Zentrierbereiche mit entsprechenden Zentrierflächen bilden. Dabei ist die Breite der als Ringnut vorgesehenen Zentriernut in Verbindung mit dem Wellenhub so bemessen, dass zwischen den Wellentälern und den Wellenbergen eine lichte Weite verbleibt, die unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen der Dicke des Ringteils entspricht. Dabei beträgt in vorteilhafter Weise die Dicke oder Weite der Ringnut ein Mehrfaches der Dicke des Ringteils. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich eine wellenförmige Ringnut großer Weite genauer und mit kleinerem Werkzeugaufwand herstellen lässt, als eine für das Ringteil maßhaltige Ringnut, die mittels eines entsprechenden feinen und daher empfindlichen Werkzeugs eingebracht werden muss. Das Ringteil kann für bevorzugte Anwendungen Dicken im Bereich von 0,3 bis 2 mm aufweisen. Zur Herstellung der Ringnut haben sich spanabhebende Fertigungsmethoden, beispielsweise Drehen und Fräsen als besonders vorteilhaft erwiesen.
- In besonders vorteilhafter Weise kann die Ringnut neben ihrer radial ausgerichteten Wellenform über eine über den Umfang angeordnete Rampenstruktur aufweisen, die axial in die Druckplatte eingearbeitet ist. So können über den Umfang aneinander angeordnete Rampen axial in die Ringnut eingebracht, beispielsweise eingefräst sein. Diese stehen in Verbindung mit dem Ringteil, das über zu diesen Rampen korrespondierende Gegenrampen aufweist, so dass ein Rampensystem gebildet wird, das bei einem von einem Sensorsystem erkannten Verschleiß einen durch Verschleiß beispielsweise der Reibbeläge der Kupplungsscheibe entstehenden Fehlabstand ausgleicht, indem das Ringteil gegenüber der Druckplatte begrenzt verdreht wird und der Hebel dadurch einen größeren Abstand von der Druckplatte erhält.
- Zur Verdrehung des Ringteils kann dieses eine sich beispielsweise über einen Teilumfang erstreckende Verzahnung vorzugsweise an der den Gegenrampen entgegengesetzten Stirnseite vorgesehene Verzahnung aufweisen, in die ein Zahnrad eingreift, das das Ringteil entsprechend des festgestellten Verschleißes antreibt. In einem vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel kann das Zahnrad ein Schneckenrad mit einer Spiralverzahnung sein, das mittels einer Außenverzahnung von einer Sensor- oder Antriebsfeder angetrieben wird. Hierzu kann die Antriebsfeder auf einer Hebelfeder so angeordnet sein, dass der Durchmesser der Antriebsfeder durch die Betätigungsbewegung der Hebelelemente abhängig vom zurückgelegten Betätigungsweg verengt wird. Mittels einer Verzahnung der Außenverzahnung des Schneckenrads und einer Klinkenverzahnung der Antriebsfeder wird bei Einrückbewegungen eine wegabhängige Relativbewegung der Antriebsfeder auf das Schneckenrad übertragen. Bei Einrückbewegungen ohne Verschleiß verlagern sich dabei die die Außen- und Klinkenverzahnung nur entlang ihrer Zahnflanken. Wird infolge Verschleißes der Einrückweg länger, übergreifen sich die Zähne von Außen- und Klinkenverzahnung und verspannen die Antriebsfeder mit dem Zahnrad. Bei Entlastung des Ringteils bei sich öffnender Reibungskupplung wird der Rampenring unter Entlastung der Antriebsfeder unter Verdrehen des Schneckenrads entlang der in der Druckplatte eingebrachten Rampen verdreht und damit der Abstand zwischen Hebel und Druckplatte vergrößert, so dass der durch Verschleiß der Reibbeläge hervorgerufene Fehlabstand zwischen Hebel und Gegendruckplatte wieder ausgeglichen wird.
- Das Ringteil kann bei einer radial äußeren und radial inneren Zentrierung weder nach außen noch nach innen ausweichen, so dass in vorteilhafter Weise ein einseitig offenes Ringteil vorgesehen werden kann, das beispielsweise aus Blech gestanzt und auf den vorgegebenen Durchmesser gerollt werden kann. Ein Verschließen der Ringenden kann wegen der genannten Abstützung nach außen und innen entfallen. Es versteht sich, dass in besonderen Ausführungsbeispielen das Ringteil auch geschlossen, beispielsweise verschweißt oder verhakt ausgestaltet sein kann.
- Die Verzahnung des Ringteils kann bezüglich des offenen Endes frei platziert werden. So kann die Verzahnung nahe dem offenen Ende so angeordnet werden, dass das Schneckenrad das Ringteil zieht oder schiebt. Als besonders vorteilhaft hat sich das Anbringen der Verzahnung in mittleren Bereichen entfernt von den offenen Enden erwiesen.
- Die Erfindung wird anhand der
1 bis4 näher erläutert. - Dabei zeigen:
-
1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer eine erfindungsgemäße Reibungskupplung enthaltenden Doppelkupplung, -
2 eine Ansicht einer Druckplatte der Reibungskupplung der1 , -
3 eine Abwicklung einer erfindungsgemäßen Ringnut und -
4 eine Ansicht eines erfindungsgemäßes Ringteils. -
1 zeigt einen Teilschnitt der Doppelkupplung1 mit den beiden Reibungskupplungen2 ,3 mit den Hebelfedern5 ,6 sowie den Druckplatten7 ,8 , die jeweils gegenüber einer Seite der Gegendruckplatte9 unter Zwischenlage der Reibbeläge10 ,11 der mit zwei Getriebeeingangswellen verzahnten Kupplungsscheiben12 ,13 von den Hebelfedern5 ,6 verspannbar sind. Dabei stützen sich beide Hebelfedern5 ,6 an dem Gehäuse4 ab, wobei die Hebelfeder6 die Reibungskupplung3 als einarmiger Hebel direkt über ein Rampensystem14 zur Verschleißnachstellung beaufschlagt, während die Hebelfeder5 radial in Verlängerung der Hebelelemente16 erstreckende Hebelarme17 aufweist, die mit über den Umfang verteilten Zugankern18 , die das Gehäuse4 axial durchgreifen, in Anlagekontakt stehen. Die Zuganker18 bilden hierzu radial innen erweiterte Anlageflächen für die Hebelarme17 aus, die in Umfangsrichtung als Rampen19 gestaltet sind. Dementsprechend weisen die Hebelarme17 in Umfangsrichtung Steigungen zur Bildung von Gegenrampen15 auf. Die Hebelfeder5 beaufschlagt als zweiarmiger Hebel die Zuganker18 , wobei zur Verschleißnachstellung die Hebelfeder5 gegenüber dem Gehäuse4 mittels des von der Sensorfeder im Verschleißfall angetriebenen Schneckenrads22 , das bei Verschleiß von der Sensorfeder20 verdreht wird, verdreht. Die Sensorfeder20 ist auf der Hebelfeder5 angeordnet und verengt bei einem verschleißbedingten Überweg der Hebelfederspitzen21 ihren Durchmesser, wodurch das Schneckenrad mittels einer Spiralverzahnung und einer von der Sensorfeder20 erzwungenen Verdrehung die Hebelfeder5 an einer Segmentverzahnung des Gehäuses4 gegen die in Umfangsrichtung gehäusefesten Zuganker18 verdreht und mittels Rampen19 und Gegenrampen15 einen Axialversatz, der den Verschleiß der Reibbeläge9 ausgleicht, einstellt. Die Nachstellung der Reibungskupplung3 erfolgt bei erkanntem Verschleiß in gleicher Weise durch das Verdrehen eines nicht dargestellten Schneckenrads, wobei hier direkt das Ringteil23 des Rampensystems14 gegenüber der Hebelfeder6 verdreht wird und der verschleißbedingte Axialabstand zwischen Hebelfeder6 und Druckplatte8 ausgeglichen wird. - Das Ringteil
23 ist als Rampenring ausgebildet und wird durch die Hebelfeder6 gegen die Ringnut24 verspannt, die gegenüber der Dicke des Ringteils23 ein Mehrfaches an Breite aufweist und über den Umfang wellenförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise bilden sich über den Umfang verteilt mehrere radial innere und radial äußere Zentrierbereiche25 ,26 , die sich jeweils über den Umfang abwechseln, so dass das Ringteil23 radial innen und radial außen über den gesamten Umfang zentriert ist. Die Ringnut24 weist weiterhin über den Umfang verteilte, axial in die Druckplatte8 eingearbeitete Rampen27 auf, an denen sich das Ringteil23 mittels Gegenrampen28 abstützt. -
2 zeigt die Druckplatte8 der1 von der der Hebelfeder6 zugewandten Seite. In die Druckplatte8 ist die Ringnut24 eingebracht, beispielsweise eingefräst. Die über den Umfang geführte axiale Eindringtiefe des Fräskopfes ist dabei so geführt, dass mehrere, in der gezeigten Ausführungsform neun Rampen27 eingebracht sind. Die in Umfangsrichtung wellenförmige Ausgestaltung der Ringnut24 mit Wellentälern29 und Wellenbergen30 bildet Zentrierbereiche25 ,26 . Dabei wird von den Wellentälern29 jeweils ein radial äußerer Zentrierbereich26 und von den Wellenbergen30 jeweils ein radial innerer Zentrierbereich25 gebildet. Die radial inneren und die radial äußeren Zentrierbereiche wechseln sich über den Umfang ab. Die Breite der Ringnut24 und die Wiederholungszahl der Wellen ist so aufeinander abgestimmt, dass zwischen Wellentälern29 und Wellenbergen30 eine lichte Weite in der Dicke des Ram penrings23 (1 ) verbleibt, so dass dieser passend und ohne Deformationen eingelegt werden kann. - In
3 ist ein Segment31 eines Schnitts entlang der Anlagefläche des Ringteils23 (1 ) in der Ringnut24 mit anschließender Abwicklung der Druckplatte8 dargestellt. Aus dieser Darstellung geht die Ausbildung der Rampen27 hervor, die bezüglich der Breite der Ringnut24 in radiale Richtung jeweils anteilig das Wellenmuster – hier beispielhaft an den Wellenbergen30 gezeigt – bilden. Die Herstellung der Ringnut24 erfolgt bevorzugterweise mittels eines dreidimensional angelenkten und mittels eines CNC-Programms gesteuerten Fräskopfes. -
4 zeigt das Ringteil23 mit einer Öffnung32 . Das Ringteil23 ist bevorzugt werkzeugfallend aus einer Blechmatrize gestanzt und anschließend auf den vorgegebenen Durchmesser gerollt. Das Ringteil23 kann partiell oder komplett gehärtet sein. An einer Seite ist eine Verzahnung33 vorgesehen, mittels derer das Ringteil23 gegenüber der Druckplatte8 (1 ) angetrieben und damit partiell gegen diese zum Ausgleich eines Verschleißes der Reibbeläge verdreht wird. Die Verzahnung erfolgt bevorzugt gegenüberliegend zu der Öffnung32 , kann aber auch an einer anderen Stelle angebracht sein. Um bei einer Verdrehung des Ringteils23 gegenüber der Druckplatte8 einen verschleißausgleichenden axialen Hub zwischen der Druckplatte und der die Stirnseite mit der Verzahnung33 beaufschlagenden Hebelfeder6 (1 ) zu erzeugen, weist das Ringteil23 Gegenrampen28 auf, die auf den Rampen27 (3 ) der Druckplatte aufliegen und zu diesen bezüglich ihrer Steigung gegensätzlich ausgebildet sind. -
- 1
- Doppelkupplung
- 2
- Reibungskupplung
- 3
- Reibungskupplung
- 4
- Gehäuse
- 5
- Hebelfeder
- 6
- Hebelfeder
- 7
- Druckplatte
- 8
- Druckplatte
- 9
- Gegendruckplatte
- 10
- Reibbelag
- 11
- Reibbelag
- 12
- Kupplungsscheibe
- 13
- Kupplungsscheibe
- 14
- Rampensystem
- 15
- Gegenrampe
- 16
- Hebelelement
- 17
- Hebelarm
- 18
- Zuganker
- 19
- Rampe
- 20
- Sensorfeder
- 21
- Hebelspitzen
- 22
- Schneckenrad
- 23
- Ringteil
- 24
- Ringnut
- 25
- Zentrierbereich
- 26
- Zentrierbereich
- 27
- Rampe
- 28
- Gegenrampe
- 29
- Wellental
- 30
- Wellenberg
- 31
- Segment
- 32
- Öffnung
- 33
- Verzahnung
Claims (12)
- Reibungskupplung (
3 ) mit einem Gehäuse (4 ) und einer gegenüber dem Gehäuse (4 ) drehfest und axial verlagerbaren Druckplatte (8 ) sowie einer mit dem Gehäuse (4 ) fest verbundenen Gegendruckplatte (9 ), wobei zwischen Druckplatte (8 ) und Gegendruckplatte (9 ) Reibbeläge (10 ) einer Kupplungsscheibe (12 ) entgegen der Wirkung eines sich am Gehäuse (4 ) abstützenden Hebels verspannbar sind, wobei der Hebel die Druckplatte (8 ) unter Beaufschlagung eines auf der Druckplatte (8 ) angeordneten Ringteils (23 ) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23 ) an mehreren über den Umfang verteilten Zentrierbereichen (25 ,26 ) radial außen und radial innen zentriert auf der Druckplatte (8 ) aufgenommen ist. - Reibungskupplung (
3 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußeren und radial inneren Zentrierbereiche (25 ,26 ) an der Druckplatte (8 ) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. - Reibungskupplung (
3 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren und äußeren Zentrierbereiche (25 ,26 ) mittels einer wellenförmigen, in die Druckplatte (8 ) eingebrachten Ringnut (24 ) gebildet sind. - Reibungskupplung (
3 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (24 ) gefräst ist. - Reibungskupplung (
3 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Ringnut (24 ) ein Mehrfaches der Dicke des Ringteils (23 ) beträgt. - Reibungskupplung (
3 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (23 ) über den Umfang verteilte, axial in die Druckplatte (8 ) eingebrachte Rampen (27 ) aufweist. - Reibungskupplung (
3 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23 ) einseitig offen ist. - Reibungskupplung (
3 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23 ) aus Blech gestanzt und auf den vorgegebenen Durchmesser gerollt ist. - Reibungskupplung (
3 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23 ) über den Umfang verteilte axial ausgebildete Gegenrampen (28 ) aufweist. - Reibungskupplung (
3 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23 ) zumindest über einen Teil seines Umfangs eine der Druckplatte (8 ) abgewandte Verzahnung (33 ) aufweist. - Reibungskupplung (
3 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (33 ) mit einem das Ringteil (23 ) mittels einer Spiralverzahnung antreibenden Schneckenrad kämmt. - Reibungskupplung (
3 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (33 ) in einem mittleren Bereich und beabstandet von den offenen Enden des Ringteils (23 ) vorgesehen ist.
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