DE102009007828B4 - Reibungskupplung - Google Patents

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Abstract

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, wobei das Ringteil (23) an mehreren über den Umfang verteilten Zentrierbereichen (25, 26) radial außen und radial innen zentriert auf der Druckplatte (8) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren und äußeren Zentrierbereiche (25, 26) mittels einer wellenförmigen, in die Druckplatte (8) eingebrachten Ringnut (24) gebildet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung 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.
  • Eine Reibungskupplung, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist, ist aus der DE 196 11 100 A1 bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Anlageflächen zwischen Hebel und Druckplatte.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Reibungskupplung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
  • Die Reibungskupplung ist mit einem Gehäuse und einer gegenüber dem Gehäuse drehfest und axial verlagerbaren Druckplatte sowie einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Gegendruckplatte ausgestattet, 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 Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer eine erfindungsgemäße Reibungskupplung enthaltenden Doppelkupplung,
    • 2 eine Ansicht einer Druckplatte der Reibungskupplung der 1,
    • 3 eine Abwicklung einer erfindungsgemäßen Ringnut und
    • 4 eine Ansicht eines erfindungsgemäßes Ringteils.
  • 1 zeigt einen Teilschnitt der Doppelkupplung 1 mit den beiden Reibungskupplungen 2, 3 mit den Hebelfedern 5, 6 sowie den Druckplatten 7, 8, die jeweils gegenüber einer Seite der Gegendruckplatte 9 unter Zwischenlage der Reibbeläge 10, 11 der mit zwei Getriebeeingangswellen verzahnten Kupplungsscheiben 12, 13 von den Hebelfedern 5, 6 verspannbar sind. Dabei stützen sich beide Hebelfedern 5, 6 an dem Gehäuse 4 ab, wobei die Hebelfeder 6 die Reibungskupplung 3 als einarmiger Hebel direkt über ein Rampensystem 14 zur Verschleißnachstellung beaufschlagt, während die Hebelfeder 5 radial in Verlängerung der Hebelelemente 16 erstreckende Hebelarme 17 aufweist, die mit über den Umfang verteilten Zugankern 18, die das Gehäuse 4 axial durchgreifen, in Anlagekontakt stehen. Die Zuganker 18 bilden hierzu radial innen erweiterte Anlageflächen für die Hebelarme 17 aus, die in Umfangsrichtung als Rampen 19 gestaltet sind. Dementsprechend weisen die Hebelarme 17 in Umfangsrichtung Steigungen zur Bildung von Gegenrampen 15 auf. Die Hebelfeder 5 beaufschlagt als zweiarmiger Hebel die Zuganker 18, wobei zur Verschleißnachstellung die Hebelfeder 5 gegenüber dem Gehäuse 4 mittels des von der Sensorfeder im Verschleißfall angetriebenen Schneckenrads 22, das bei Verschleiß von der Sensorfeder 20 verdreht wird, verdreht. Die Sensorfeder 20 ist auf der Hebelfeder 5 angeordnet und verengt bei einem verschleißbedingten Überweg der Hebelfederspitzen 21 ihren Durchmesser, wodurch das Schneckenrad mittels einer Spiralverzahnung und einer von der Sensorfeder 20 erzwungenen Verdrehung die Hebelfeder 5 an einer Segmentverzahnung des Gehäuses 4 gegen die in Umfangsrichtung gehäusefesten Zuganker 18 verdreht und mittels Rampen 19 und Gegenrampen 15 einen Axialversatz, der den Verschleiß der Reibbeläge 9 ausgleicht, einstellt. Die Nachstellung der Reibungskupplung 3 erfolgt bei erkanntem Verschleiß in gleicher Weise durch das Verdrehen eines nicht dargestellten Schneckenrads, wobei hier direkt das Ringteil 23 des Rampensystems 14 gegenüber der Hebelfeder 6 verdreht wird und der verschleißbedingte Axialabstand zwischen Hebelfeder 6 und Druckplatte 8 ausgeglichen wird.
  • Das Ringteil 23 ist als Rampenring ausgebildet und wird durch die Hebelfeder 6 gegen die Ringnut 24 verspannt, die gegenüber der Dicke des Ringteils 23 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 Zentrierbereiche 25, 26, die sich jeweils über den Umfang abwechseln, so dass das Ringteil 23 radial innen und radial außen über den gesamten Umfang zentriert ist. Die Ringnut 24 weist weiterhin über den Umfang verteilte, axial in die Druckplatte 8 eingearbeitete Rampen 27 auf, an denen sich das Ringteil 23 mittels Gegenrampen 28 abstützt.
  • 2 zeigt die Druckplatte 8 der 1 von der der Hebelfeder 6 zugewandten Seite. In die Druckplatte 8 ist die Ringnut 24 eingebracht, beispielsweise eingefräst. Die über den Umfang geführte axiale Eindringtiefe des Fräskopfes ist dabei so geführt, dass mehrere, in der gezeigten Ausführungsform neun Rampen 27 eingebracht sind. Die in Umfangsrichtung wellenförmige Ausgestaltung der Ringnut 24 mit Wellentälern 29 und Wellenbergen 30 bildet Zentrierbereiche 25, 26. Dabei wird von den Wellentälern 29 jeweils ein radial äußerer Zentrierbereich 26 und von den Wellenbergen 30 jeweils ein radial innerer Zentrierbereich 25 gebildet. Die radial inneren und die radial äußeren Zentrierbereiche wechseln sich über den Umfang ab. Die Breite der Ringnut 24 und die Wiederholungszahl der Wellen ist so aufeinander abgestimmt, dass zwischen Wellentälern 29 und Wellenbergen 30 eine lichte Weite in der Dicke des Rampenrings 23 (1) verbleibt, so dass dieser passend und ohne Deformationen eingelegt werden kann.
  • In 3 ist ein Segment 31 eines Schnitts entlang der Anlagefläche des Ringteils 23 ( 1) in der Ringnut 24 mit anschließender Abwicklung der Druckplatte 8 dargestellt. Aus dieser Darstellung geht die Ausbildung der Rampen 27 hervor, die bezüglich der Breite der Ringnut 24 in radiale Richtung jeweils anteilig das Wellenmuster - hier beispielhaft an den Wellenbergen 30 gezeigt - bilden. Die Herstellung der Ringnut 24 erfolgt bevorzugterweise mittels eines dreidimensional angelenkten und mittels eines CNC-Programms gesteuerten Fräskopfes.
  • 4 zeigt das Ringteil 23 mit einer Öffnung 32. Das Ringteil 23 ist bevorzugt werkzeugfallend aus einer Blechmatrize gestanzt und anschließend auf den vorgegebenen Durchmesser gerollt. Das Ringteil 23 kann partiell oder komplett gehärtet sein. An einer Seite ist eine Verzahnung 33 vorgesehen, mittels derer das Ringteil 23 gegenüber der Druckplatte 8 (1) angetrieben und damit partiell gegen diese zum Ausgleich eines Verschleißes der Reibbeläge verdreht wird. Die Verzahnung erfolgt bevorzugt gegenüberliegend zu der Öffnung 32, kann aber auch an einer anderen Stelle angebracht sein. Um bei einer Verdrehung des Ringteils 23 gegenüber der Druckplatte 8 einen verschleißausgleichenden axialen Hub zwischen der Druckplatte und der die Stirnseite mit der Verzahnung 33 beaufschlagenden Hebelfeder 6 ( 1) zu erzeugen, weist das Ringteil 23 Gegenrampen 28 auf, die auf den Rampen 27 ( 3) der Druckplatte aufliegen und zu diesen bezüglich ihrer Steigung gegensätzlich ausgebildet sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 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 (11)

  1. 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, wobei das Ringteil (23) an mehreren über den Umfang verteilten Zentrierbereichen (25, 26) radial außen und radial innen zentriert auf der Druckplatte (8) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren und äußeren Zentrierbereiche (25, 26) mittels einer wellenförmigen, in die Druckplatte (8) eingebrachten Ringnut (24) gebildet sind.
  2. 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.
  3. Reibungskupplung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (24) gefräst ist.
  4. Reibungskupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Ringnut (24) ein Mehrfaches der Dicke des Ringteils (23) beträgt.
  5. Reibungskupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (23) über den Umfang verteilte, axial in die Druckplatte (8) eingebrachte Rampen (27) aufweist.
  6. Reibungskupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23) einseitig offen ist.
  7. Reibungskupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23) aus Blech gestanzt und auf den vorgegebenen Durchmesser gerollt ist.
  8. Reibungskupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23) über den Umfang verteilte axial ausgebildete Gegenrampen (28) aufweist.
  9. Reibungskupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (23) zumindest über einen Teil seines Umfangs eine der Druckplatte (8) abgewandte Verzahnung (33) aufweist.
  10. Reibungskupplung (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (33) mit einem das Ringteil (23) mittels einer Spiralverzahnung antreibenden Schneckenrad kämmt.
  11. Reibungskupplung (3) nach Anspruch 10, 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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