DE102009024213A1

DE102009024213A1 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102009024213A1
Application number: DE102009024213A
Authority: DE
Inventors: Christoph Raber; Yannick Simon; Alexander Arndt; Marcus Böckling; Ralf Kappelmann; Hermann Langeneckert; Steffen Lehmann; Joachim Raatz; Szabolcs Szöke
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-01-07
Also published as: DE112009001489A5; CN102076983A; WO2010000217A1; CN102076983B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer motorseitig aufgenommenen Anpressplatte und einer zu dieser axial verlagerbaren Druckplatte zur Bildung eines Reibschlusses zu Reibbelägen einer Kupplungsscheibe. Die Reibungskupplung wird dabei mittels eines Hebelsystems betätigt, das die im nicht betätigten Zustand von einem Energiespeicher gegen die Anpressplatte verspannte Druckplatte entgegen der Wirkung des Energiespeichers öffnet. Es wird vorgeschlagen, auf ein Kupplungsgehäuse, das ein Widerlager für das Hebelsystem und den Energiespeicher bildet, zu verzichten und das Hebelsystem direkt auf der Anpressplatte aufzunehmen und den Energiespeicher dazwischen zu verspannen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer auf einer Antriebswelle aufgenommenen Anpressplatte, einer gegenüber dieser axial verlagerbaren Druckplatte, eine zwischen diesen mittels eines Energiespeichers verspannten Kupplungsscheibe und ein Hebelsystem, das zur Betätigung der Reibungskupplung axial beaufschlagt wird und die Druckplatte entgegen der Wirkung des Energiespeichers axial verlagert.
Derartige Reibungskupplungen sind seit langem bekannt und in nahezu jedem Kraftfahrzeug mit Schaltgetriebe eingebaut. Über ein Kupplungspedal oder eine automatisierte Aktorik wird die Reibungskupplung unter Zwischenschaltung einer entsprechenden hydrostatischen, pneumatischen oder mechanischen Übertragungseinrichtung von einem Hebelsystem, beispielsweise einer Tellerfeder radial innen axial beaufschlagt. Je nach Einspannung des Hebelsystems an einem Kupplungsgehäuse und der Anordnung der Kupplungskomponenten kann die mittels des Energiespeichers beaufschlagte Druckplatte entgegen der Wirkung des Energiespeichers aufgedrückt oder aufgezogen werden (normally closed) oder zugedrückt oder zugezogen werden (normally open). Dabei ist das Hebelsystem insbesondere bei aufgedrückten oder aufgezogenen Reibungskupplungen durch eine Tellerfeder mit einem Kraftrand gebildet, die gleichzeitig die Funktion des Hebelsystems und Energiespeichers in sich vereinigt. Dabei stützt sich die Tellerfeder an dem mit der Anpressplatte verbundenen Kupplungsgehäuse unter Bildung eines zweiarmigen Hebels an einem Hebelpunkt am Kupplungsgehäuse ab, wobei ein Auflagepunkt der Druckplatte radial außerhalb des Hebelpunkts, der als ringförmige Auflagefläche der Tellerfeder oder eines Hebelsystems beziehungsweise als über einen Umfang gleichen Durchmessers bezogen auf die Rotationsachse der Reibungskupplung verteilter Hebelpunkte aufzufassen ist, angeordnet ist.
Der Materialverbrauch bei Reibungskupplungen mit komplett ausgebildeten Kupplungsgehäusen ist dabei hoch. Weiterhin muss die Tellerfeder insbesondere wegen ihrer Doppelfunktion als Hebelsystem und Energiespeicher zur Beaufschlagung der Druckplatte hochpräzise gefertigt werden. Dies bedeutet, dass sowohl die Form als auch die Herstellung mit den entsprechenden Härteverfahren sehr hohen Qualitätsanforderungen entspricht, um ein langzeitstabiles Verhalten der Tellerfeder über Lebensdauer zu garantieren.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Reibungskupplung vorzuschlagen, die mit einem geringeren Materialeinsatz auskommt. Weiterhin soll die Aufgabe gelöst werden, die Funktion der Tellerfeder in einer Reibungskupplung zu vereinfachen. In anzustrebender Weise soll die Reibungskupplung zudem kostengünstiger hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung mit einer mit der Antriebswelle einer Antriebseinheit verbundenen Anpressplatte mit einer Reibfläche, einer Druckplatte mit einer der Reibfläche der Anpressplatte zugewandten Reibfläche und einer Kupplungsscheibe mit zumindest einem mit den Reibflächen einen Reibeingriff bildenden Reibbelag gelöst, wobei die Druckplatte drehfest an der Anpressplatte aufgenommen, mittels eines axial wirksamen Energiespeichers unter Bildung eines Reibeingriffs zwischen Reibflächen und zumindest einem Reibbelag gegen die Anpressplatte verspannt ist, die Druckplatte mittels eines Hebelsystems entgegen der Wirkung des Energiespeichers axial verlagerbar ist und das Hebelsystem an der Anpressplatte um einen Hebelpunkt verdrehbar aufgenommen ist. Mittels dieser Anordnung wird ein Design für eine Reibungskupplung erzielt, bei der das Kupplungsgehäuse entfällt, so dass Material eingespart werden kann, weiterhin wird die Doppelfunktion einer wie im Stand der Technik verwendeten Tellerfeder aufgetrennt in ein Hebelsystem und einen davon separierten Energiespeicher, der eine einfache Tellerfeder ohne Tellerfederfinger zur Betätigung und auf diese Weise ausschließlich auf die Funktion als Energiespeicher abgestimmt sein kann. Das Hebelsystem hingegen kann auf die Hebelfunktion abgestimmt und entsprechend biegesteif ausgebildet sein.
In bevorzugter Weise kann die Reibungskupplung als Reibungskupplung nach dem normally-closed-Prinzip ausgestaltet sein, in speziellen Ausführungsbeispielen kann auch eine zugedrückte oder zugezogene Reibungskupplung nach dem normally-open-Prinzip vorgesehen werden
Das Hebelsystem kann aus über den Umfang verteilten, radial ausgerichteten Hebelelementen gebildet sein, die mittels um den Hebelpunkt drehelastischer, sich in Umfangsrichtung erstreckender Arme mit der Anpressplatte verbunden sind. Auf diese Weise können einzelne, mehrere, beispielsweise drei bis zwölf, vorzugsweise sechs bis acht über den Umfang verteilte vorzugsweise baugleiche Hebelelemente mittels der Arme an der Anpressplatte befestigt werden. Dabei werden die Hebelelemente radial innen von der Betätigungseinrichtung, beispielsweise einem Nehmerzylinderkolben oder einer Ausrückerhülse unter Zwischenlegung eines Ausrücklagers axial verlagert. Radial außen ist die Druckplatte an den Hebelelementen eingehängt. Hierzu können an der Druckplatte befestigte Bügel oder Trägerstifte vorgesehen sein, die die Hebelelemente um- oder durchgreifen. Radial dazwischen ist an den Hebelele menten ein Hebelpunkt vorgesehen, der den Energiespeicher, beispielsweise eine Tellerfeder beaufschlagt. Hierbei kann in vorteilhafter Weise der Energiespeicher als Hebelpunkt dienen. Beispielsweise kann eine Tellerfeder an ihrem Innenumfang die Druckplatte beaufschlagen und an ihrem Außenumfang den Hebelpunkt für die Hebelelemente bilden, wodurch bei einer axialen Beaufschlagung der Hebelelemente durch die Betätigungseinrichtung die Hebelelemente um die Tellerfeder verdreht und die Druckplatte radial außen gegenüber von der Anpressplatte abheben, indem sie sich an den Armen abstützen. Die Arme werden dabei elastisch verdreht. Diese sind daher axial fest und torsionselastisch ausgebildet.
In einer alternativen Ausgestaltungsweise kann das Hebelsystem über den Umfang verteilte, radial ausgerichtete Hebelelemente enthalten, die an einer an der Anpressplatte vorgesehenen, einen Hebelpunkt für die Hebelelemente bildenden Abstützeinrichtung aufgenommen sind. Dabei sind die Hebelelemente in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben mit der Druckplatte verbunden. Die Hebelelemente können Ausschnitte oder Durchbrüche aufweisen, in die entsprechende Mittel wie Kragarme oder Bügel ein- oder durchgreifen, so dass die Hebelelemente auf der der Druckplatte gegenüber liegenden Seite der Druckplatte abgestützt werden, so dass bei axialer Verlagerung der radial innen mit der Betätigungseinrichtung in Verbindung stehenden Hebelspitzen die bei einer von dem zwischen Hebelelementen und Druckplatte verspannten Energiespeicher gegen die Anpressplatte verspannte Druckplatte angehoben wird. Die Druckplatte kann zur Aufnahme der Kragarme radiale Erweiterungen aufweisen, die in Umfangsrichtung zwischen Aufnahmen der Abstützeinrichtungen an der Anpressplatte vorgesehen sind.
In besonders vorteilhafter Weise kann zwischen der Anpressplatte, beispielsweise der Abstützeinrichtung, und dem Hebelsystem eine Modulationsfeder verspannt sein. Funktional entspricht diese von der Modulationsfeder aufgebrachte Kraft einer Schwächung der Anpresskraft des Energiespeichers zur Verspannung der Druckplatte gegenüber der Anpressplatte. Dabei wird die Wirkung der Modulationsfeder so gesteuert, dass die Modulationsfeder die Wirkung des Energiespeichers abhängig von einem Betätigungsweg der Hebelelemente beeinflusst. Wird beispielsweise die Wirkung der Modulationsfeder auf einen kleinen Betätigungsweg bei sich öffnender Reibungskupplung beschränkt, kann die Belagfederung der Reibbeläge nachgestellt werden. Unter Belagfederung ist dabei die entgegen eines Energiespeichers axial begrenzte Verlagerung von zwei Reibbelägen der Kupplungsscheibe, die mit der Anpressplatte beziehungsweise mit der Druckplatte in Reibeingriff treten, zu verstehen. Durch die Belagfederung wird die Ausbildung des Reibeingriffs insbesondere bei Anfahrvorgängen mit hohem Schlupfanteil verbessert. Bei konventionellen Reibungskupplungen wird dabei beim Schließen dieser die Wirkung des Energiespeichers wie Tellerfeder durch Komprimieren der Belagfederung infolge des sich einstellenden Kräftespiels zwischen Tellerfeder und Belagfederung so dosiert, dass ein weicher Reibeingriff gebildet wird.
In der vorgeschlagenen Ausführungsform erfüllt die Modulationsfeder dieselbe Funktion, indem diese über einen begrenzten Betätigungsweg in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung ausgehend von einer geschlossenen Reibungskupplung Wirkung entfaltet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Modulationsfeder entlang des Betätigungswegs der Reibungskupplung einen Nulldurchgang aufweisen, so dass zu Beginn des Öffnungsvorgangs die Wirkung des Energiespeichers abgeschwächt und nach Durchlaufen des Nulldurchgangs mit zunehmenden Betätigungswegen verstärkt wird.
Nach einem vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel kann die Modulationsfeder in das Hebelsystem integriert sein. Hierzu werden am Hebelsystem weitere Federelemente vorgesehen, die mit der Anpressplatte und vorzugsweise mit der Abstützeinrichtung in Wirkverbindung treten. Als besonders vorteilhaft hat sich die Integration derartiger Energiespeicher in Form von Federelementen in zumindest einem, vorteilhafterweise allen Hebelelemente erwiesen. Hierzu kann die Modulationsfeder als axial elastischer Finger in Form einer einseitig eingespannten Blattfeder oder eines Biegebalkens, der in vorteilhafter Weise aus dem Hebelelement ausgestellt ist, ausgebildet sein. Je nach Verdrehwinkel eines Hebelelements wird der Finger abhängig von seinem bereits vorgegebenen Anstellwinkel zum Hebelelement relativ verlagert und übt eine entsprechende Vorspannung auf die Anpressplatte, beispielsweise beidseitige Anschläge der Abstützeinrichtung auf. Dabei hat sich gezeigt, dass die Ausrichtung des Fingers mit seinem freien Ende nach radial außen besonders vorteilhaft ist.
Durch die Anbringung der die Funktion der Belagfederung abbildenden Modulationsfeder kann in vorteilhafter Weise eine Kupplungsscheibe ohne Belagfederung verwendet werden. Derartige Kupplungsscheiben können einfacher ausgestattet sein. Entsprechende Reibbeläge ohne Belagfederung, die üblicherweise durch axiale Federbleche gebildet ist, können in einfacher Weise ohne diese Federsegmente und lediglich mit notwendigen Stützelementen ausgebildet werden, so dass der axial eingesparte Bauraum für die Ausbildung dickerer Verschleißschichten genutzt werden kann und damit mit längerer Verschleißdauer ausgestattet werden kann. Dabei kann ein einzelner Reibbelag mit zwei Reibflächen oder zwei Reibbeläge mit jeweils einer der Druckplatte beziehungsweise der Anpressplatte zugewandten Reibfläche aufweisen, wobei die beiden Reibbeläge axial starr zueinander mit der Kupplungsscheibe verbunden sind.
Zur Übertragung des erforderlichen Drehmoments über die Reibungskupplung ist eine drehfeste Aufnahme der Druckplatte auf der Anpressplatte notwendig. Diese kann über das Hebelsystem erfolgen, indem beispielsweise die Hebelelemente sowohl an der Anpressplatte als auch an der Druckplatte in Umfangsrichtung abgestützt sind. Es hat sich allerdings als vorteilhaft erwiesen, diese drehfeste Abstützung unabhängig von den Funktionsbauteilen zur Verlagerung der Druckplatte vorzunehmen. Hierzu kann die Druckplatte gegenüber der Anpressplatte mittels eines speziellen axial verlagerbaren Formschlusses drehfest aufeinander aufgenommen sein. Beispielsweise können in der Abstützeinrichtung über den Umfang verteilte Axialprofile vorgesehen sein, die in korrespondierende Öffnungen der Druckplatte eingreifen. Dabei kann zumindest ein Axialprofil in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet sein, so dass eine begrenzte Verlagerung entgegen der Wirkung der elastischen Axialprofile in Umfangsrichtung möglich ist oder alternativ die Axialprofile die Druckplatte auf ihre axiale Position vorspannen. Alternativ oder zusätzlich können zur Lösung dieser Anforderungen die korrespondierenden Öffnungen einen größeren Umfang als die Axialprofile aufweisen, wobei zwischen Axialprofilen und Öffnungen ein den Unterschied ausgleichender elastischer Körper, beispielsweise eine Spannfeder vorgesehen ist.
Die Herstellung der beschriebenen Reibungskupplungen kann in einfacher Weise auf kleinen Produktionsmaschinen erfolgen, da die Herstellung eines aufwendig mittels Blechbearbeitungsmaschinen herzustellenden Kupplungsgehäuses entfällt.
Weiterhin kann der Energiespeicher an der Anpressplatte zentriert sein, indem beispielsweise an der Abstützeinrichtung aufgenommene, über den Umfang verteilte, elastische Zentrierelemente aufgenommen sind, die den Energiespeicher an dessen Außenumfang zentrieren.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 7 näher erläutert. Dabei zeigen:
1a bis 1c ein Ausführungsbeispiel einer Reibungskupplung mit an der Anpressplatte aufgenommenem Hebelsystem in Draufsicht, Längsschnitt und Ansicht,
2a bis 2c ein Ausführungsbeispiel einer Reibungskupplung mit an der Anpressplatte aufgenommenem Hebelsystem mit Modulationsfeder,
3a und 3b schematische Darstellungen der Funktionsweise einer Modulationsfeder,
4a und 4b ein Hebelelement mit Modulationsfeder in Ansicht und Längsschnitt;
5a bis 5d verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten von Abstützeinrichtungen,
6a bis 6d verschiedene Ausführungsbeispiele zur drehfesten Aufnahme der Druckplatte auf der Anpressplatte und
7 eine zu den 6a bis 6d alternative Ausführungsform der drehfesten Aufnahme der Druckplatte auf der Anpressplatte.
Die 1a bis 1c zeigen die Reibungskupplung 1 in drei Darstellungen mit der Anpressplatte 2, die zugleich Schwungrad oder Sekundärteil eines Zweimassenschwungrads sein kann und hierzu drehfest an der Antriebswelle wie Kurbelwelle einer Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine beziehungsweise verdrehbar gegenüber dem an der Antriebswelle aufgenommenen Primärteil aufgenommen ist. Auf der Anpressplatte 2 ist die Druckplatte 3 drehfest aufgenommen und mittels der Tellerfeder 4 gegenüber dieser verspannt. Die Tellerfeder 4 stützt sich dabei zwischen der Auflagefläche 5 der Druckplatte 3 und dem Hebelpunkt 6 des Hebelsystems 7 ab.
Das Hebelsystem 7 ist aus den Hebelelementen 8 gebildet, die mittels der Arme 9 an Befestigungspunkten 10 wie Schrauben, Bolzen oder dergleichen aufgenommen sind. Die Endseiten 11 umgreifen dabei die Befestigungspunkte 10 und sind miteinander radial außen verbunden, beispielsweise vernietet.
Die Druckplatte 3 weist über den Umfang verteilte, zwischen den Befestigungspunkten 10 angeordnete radiale Erweiterungen 12 auf, an denen ein Formniet 13 aufgenommen ist, der Öffnungen 14 in den Hebelelementen 8 durchgreift und damit radial außen und axial beabstandet die Druckplatte 3 mit den Hebelelementen 8 radial außerhalb des Hebelpunkts 6 verbindet.
Radial innen weisen die Hebelelemente 8 Anlageflächen 15 für das Ausrücklager zur axialen Beaufschlagung der Hebelelemente 8 auf. Zur Verbesserung der Biegesteifigkeit sind die Hebelelemente 8 im Querschnitt U-förmig ausgebildet. Bei einer axialen Beaufschlagung der Hebelelemente 8 durch ein nicht dargestelltes Betätigungssystem werden die Hebelelemente 8 um den Hebelpunkt 6 verdreht, wodurch die mittels der Tellerfeder 4 gegen die Hebelelemente 8 und infolge deren fester Aufnahme an den Befestigungspunkten 10 der Anpressplatte 2 auch gegen diese verspannte Druckplatte 3 axial entgegen der Wirkung der Tellerfeder 4 von der Anpressplatte 2 abgehoben wird. Die Reibungskupplung 1 ist dem dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Kupplungsscheiben dargestellt. Die Reibbeläge dieser sind gewöhnlicherweise zwischen den Reibflächen der Druck- und Anpressplatte entgegen der Wirkung der Tellerfeder 4 bei geschlossener Reibungskupplung 1 verspannt. Bei axialer Beaufschlagung der Hebelelemente 8 wird der Reibschluss zwischen Reibbelägen und den Reibflächen von Druck- und Anpressplatte über eine Schlupfphase zur vollständig geöffneten Reibungskupplung aufgehoben. Dabei verdrehen sich die Hebelelemente 8 um den von der Tellerfeder 4 vorgegebenen Hebelpunkt 6. In vorteilhafter Weise erfolgt die Anlenkung der Hebelelemente 8 mittels der Arme 9 auf demselben Durchmesser des Hebelpunkts 6, so dass die Arme 9 während einer Verdrehung der Hebelelemente 8 um den Hebelpunkt 6 unter Ausbildung einer Torsion gegenüber den Befestigungspunkten 10 verdreht werden. Hierzu sind die Arme 9 bezüglich der Torsionsbewegung elastisch ausgestaltet.
Die 2a bis 2c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer gegenüber der Reibungskupplung 1 der 1a bis 1c veränderten Reibungskupplung 16 mit der Anpressplatte 2 und der drehfest auf dieser angeordneten und mittels der Tellerfeder 4 gegenüber dieser verspannten Druckplatte 3. Das Hebelsystem 17 ist aus den über den Umfang verteilten Hebelelementen 18 gebildet, die radial innen vom nicht dargestellten Betätigungssystem axial beaufschlagt werden und radial außen mittels an radialen Erweiterungen 12 der Druckplatte 3 angebrachten Formnieten 19 die Druckplatte 3 bei Beaufschlagung der Hebelelemente 18 gegenüber der Anpressplatte 2 anheben. Hierzu weisen die Formniete 19 Kragarme 20 auf, die die Hebelelemente 18 axial übergreifen.
Die Hebelelemente 18 werden von einer fest mit der Anpressplatte 2 verbundenen Abstützeinrichtung 21 axial abgestützt, die aus einem umlaufenden Ring oder – wie gezeigt – von Ringelementen 22 gebildet wird, die an Befestigungspunkten 10 der Anpressplatte aufgenommen sind und diese radial außen umgreifen. Mehrere Ringelemente 22 werden dabei miteinander zu der ringförmigen Abstützeinrichtung vernietet oder in anderer Weise miteinander verbunden. Zur Abstützung in beide Richtungen sind in den Ringelementen 22 für jedes He belelement 18 Abstützfenster 23 vorgesehen, beispielsweise ausgestanzt, die so bemessen sind, dass eine Verdrehung der Hebelelemente 18 um den Hebelpunkt 6 ermöglicht wird. In diesem Bereich stützt sich auch der Außenumfang der Tellerfeder 4 an den Hebelelementen 18 ab, während sich der Innenumfang an der Druckplatte 3 abstützt.
Die Abstützfenster 23 weisen jeweils zwei Abstützflächen 24, 25 auf, die die Hebelelemente 18 axial in beide Richtungen abstützen. Dabei stützen sich die Hebelelemente 18 bei Beaufschlagung durch das Betätigungssystem oder Betätigungseinrichtung an der Abstützfläche 24 ab und verlagern die Druckplatte 3 zur Bildung eines Luftspiels zwischen Druckplatte 3 und Anpressplatte 2 einerseits und den Reibbelägen der nicht dargestellten bei Kupplungsscheibe von der Anpressplatte 2 weg.
In den an sich mit großer Steifigkeit ausgestatteten Hebelelementen 18 ist ein Finger 26 ausgestellt, der als einseitig eingespannte Blattfeder die Funktion einer Modulationsfeder 27 ausübt, wobei die sich zumindest an der Abstützfläche 25 abstützende Modulationsfeder 27 im geschlossenen Zustand entgegen der von der Tellerfeder 4 auf die Druckplatte 3 ausgeübten Tellerfederkraft wirksam ist. Dabei ist die Modulationskraft der Modulationsfeder 27 ausgehend vom geschlossenen Zustand der Reibungskupplung 16 auf einen kleinen Ausrückweg beschränkt. Dies wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Verdrehung der Hebelelemente 18 bewirkt, indem der Finger 26 mit seiner dem freien Ende abgewandten Aufnahme 28 quasi von der Anschlagfläche weggeschwenkt wird. Bei weiterer Verdrehung der Hebelelemente 18 in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung 16 kommt der Finger 26 in Anlage an die Abstützfläche 24 und wirkt in Richtung der Tellerfeder 4 und unterstützt diese bei der Verlagerung der Druckplatte 3.
Die Tellerfeder 4 ist gegenüber der Anpressplatte 2 und damit auch gegenüber der Druckplatte 3 zentriert. Hierzu sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über den Umfang verteilte Klammern 29, die aus Draht- oder Flachmaterial hergestellt sein können, vorgesehen, die sich an den Befestigungspunkten 10 radial elastisch abstützen und die Tellerfeder 4 an deren Außenumfang zentrieren.
Die 3a und 3b verdeutlichen die Funktionsweise der Modulationsfeder 27 anhand der schematischen Darstellungen der Reibungskupplung 16 im geschlossenen Zustand (3a) und geöffneten Zustand (3b).
Im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung 16 der 3a verspannt die Tellerfeder 4 die Druckplatte 3 mit der Anpressplatte 2. Dazwischen befindet sich die Kupplungsscheibe 30, die mit den Reibflächen der Druck- und Anpressplatte im dargestellten geschlossenen Zustand der Reibungskupplung 16 in Reibeingriff steht. Im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung 16 sind die Hebelspitzen 31 der Hebelelemente 18 kraftfrei, die Betätigungskraft F_A ist im Wesentlichen Null. Die Tellerfeder 4 stützt sich mit der Tellerfederkraft F_TF an den Hebelelementen 18 ab, wodurch an der Druckplatte 3 eine weitere die Verspannung der Kupplungsscheibe 30 unterstützende Last F_L wirksam ist. Die Modulationsfeder 27 ist im geschossenen Zustand der Reibungskupplung 16 gegen die Abstützfläche 24 der mit der Anpressplatte 2 verbundenen Abstützeinrichtung 21 verspannt und vermindert die Tellerfederkraft F_TF. Wird die Reibungskupplung 16 durch Anlegen einer Betätigungskraft F_A geöffnet, entspannt sich die Modulationsfeder 27 mit zunehmendem Betätigungsweg. Während der Wirksamkeit der Modulationsfeder 27 sind jedoch die Federkräfte der Tellerfeder 4 und der Modulationsfeder 27 einander überlagert, so dass die Modulationsfeder 27 die Funktion einer Belagfederung nachgebildet wird. Es ist daher möglich, auf eine Belagfederung zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheibe 30 zu verzichten oder lediglich einen Reibbelag einzusetzen, der beidseitig Reibbeläge trägt. Auf diese Weise können axial kleiner bauende Kupplungsscheiben oder bei gleichem Bauraum Kupplungsscheiben mit Reibbelägen mit höherer Verschleißreserve eingesetzt werden.
Mit zunehmendem Betätigungsweg werden die Hebelelemente um den Hebelpunkt 6 verschwenkt, so dass die Modulationsfeder 27, die ihre Aufnahme 28 radial innerhalb des Hebelpunkts 6 hat, von der Abstützfläche 24 ausgeschwenkt, so dass entsprechend der Belagfederung in konventionellen Systemen die Modulationsfederkraft F_MF Null wird.
Im weiteren Verlauf der Betätigungsbewegung zeigt die Modulationsfeder 27 beziehungsweise deren Modulationsfederkraft einen Nulldurchgang und die Modulationsfeder 27 kommt – wie in 3b gezeigt – an der Abstützfläche 25 zur Anlage und unterstützt die Tellerfeder 4 während sich diese entspannt und hebt quasi die Druckplatte 3 aktiv von der Kupplungsscheibe 30 zur Einstellung des nötigen Luftspiels ab. Hierzu sei angemerkt, dass die Modulationsfeder 27 im belastungsfreien Zustand aus der Ebene der Hebelelemente 18 ausgestellt ist und die Hebelelemente 18 die Druckplatte 3 am Außenumfang umgreifen, um diese entsprechend von der Anpressplatte 2 abheben zu können.
Die 4a und 4b zeigen ein vorteilhaftes Hebelelement 18 mit einem als Modulationsfeder 27 ausgestalteten aus diesem ausgestellten Finger 26 in Ansicht und in einem entlang der Schnittlinie A-A geführten Längsschnitt. Die Hebelspitzen 31 weisen einen Radius zur Anpassung an die Anordnung um die Getriebeeingangswelle auf. Radial außen ist an dem Hebelelement 18 ein Ausschnitt 32 vorgesehen, in das die Formniete 19 (2c) eingreifen, wobei deren Kragarme 20 das Hebelelement 18 an den benachbarten Anlageflächen 33 übergreifen, so dass das Hebelelement 18 die Druckplatte entgegen der Bewegungsrichtung der Betätigungseinrichtung von der Anpressplatte abhebt.
Der Finger 26 ist aus der Ebene des Hebelelements 18 ausgestellt und erfüllt die Funktion einer einseitig an der Aufnahme 28 aufgenommenen Blattfeder. Durch den vergleichsweise großen Anstellwinkel des Hebelelements 18 gegenüber der Tellerfeder- oder Druckplattenebene bei geschlossener Reibungskupplung tritt der Finger 26 in Folge seiner gegenüber dem Hebelpunkt 6 (3a) nach radial innen verlagerten Aufnahme 28 dennoch unter Vorspannung an der Abstützfläche 24 (3a) an und simuliert eine Blattfederfunktion. Die Dicke des Fingers 26, sowie dessen Länge und Ausstellung gegenüber der Ebene des Hebelelements 18 wird dabei so eingestellt, dass der Kraftverlauf einer Belagfederung nachgestellt werden kann.
Die 5a bis 5d zeigen verschiedene Darstellungsmöglichkeiten der Abstützeinrichtung 21 der 2a bis 2c. 5a zeigt eine einteilige Abstützeinrichtung 21a, die aus Blech hergestellt ist, wobei die Abstützfenster 23 sowie Ausnehmungen 33 für die durchgreifende Druckplatte 3 (2c) ausgestanzt werden und der Blechstreifen unter Ausbildung der Aufnahmen 34 für die Befestigungspunkte gebogen wird. Die Abstützeinrichtung 21a wird an ihren Endseiten 11 vernietet, verschweißt oder verschraubt.
5b zeigt die in der Reibungskupplung 16 der 2a bis 2c verwendete Abstützeinrichtung 21, die aus zwei Ringelementen 22, die entsprechend der Abstützeinrichtung 21a der 5a gefertigt werden und an jeweils zwei Endseiten 11 miteinander verbunden sind. Die Abstützeinrichtung 21 zeichnet sich durch ihre Rotationssymmetrie, bei der sich eine separate Wuchtung erübrigt, aus.
5c zeigt ein Ringelement 22a, das jeweils nur ein Abstützfenster 23 und eine Ausnehmung 33 sowie jeweils zwei Endseiten aufweist, das einfach und mittels kleiner Stanz- und Biegemaschinen herstellbar ist. Zur Darstellung einer Abstützeinrichtung entsprechend der Abstützeinrichtung 21 der 2c werden jeweils sechs Ringelemente 22a mittels deren Endseiten 11 miteinander verbunden.
5d zeigt ein dem Ringelement 22a der 5c ähnliches Ringelement 22b, bei dem an den Endseiten 11 zusätzlich Rastnasen 35 und Öffnungen 36 vorgesehen sind, die an den beiden Endseiten jeweils komplementär zueinander angeordnet sind, so dass eine Abstützeinrichtung durch jeweils eine Rastnase 35 in eine komplementäre Öffnung 36 eingreift, so dass sechs Ringelemente 22b zu einer Rasteinrichtung verbunden werden können.
Die 6a bis 6d zeigen Ausschnitte von Ringelementen der Abstützeinrichtung, die eine drehfeste Aufnahme der Druckplatte an dem Abstützring und damit an der Anpressplatte ermöglichen. Die 6a bis 6c zeigen jeweils eine elastische Aufnahme der Betätigungseinrichtung 21 mittels eines Federelements 37. Hierzu sind in der Druckplatte 3 Öffnungen 38 vorgesehen, die einen an der Abstützeinrichtung 21 vorgesehenen Fortsatz 39 axial verlagerbar mit Spiel aufnehmen. Zwischen dem Fortsatz 39 und der Öffnung 38 ist dabei das Federelement 37, das eine gewickelte Feder mit elastischen Anlagen sein kann, angeordnet und stützt den Fortsatz 39 gegenüber der Öffnung 38 elastisch ab und verspannt diesen gegenüber der Druckplatte 3. Infolge des Verschleißes der Reibbeläge der Kupplungsscheibe nähern sich Anpressplatte und Druckplatte 3 über Lebensdauer an, so dass ein Ausgleich der Abstützeinrichtung 21 gegenüber der Druckplatte 3 durch die axiale Verlagerbarkeit der Fortsätze 39 gegenüber den Öffnungen 38 der Druckplatte 3 erfolgt.
6b zeigt einen Kupplungszustand bei geschlossener Reibungskupplung im neuen Zustand der Reibungskupplung mit infolge der großen Dicke der Reibbeläge wenig in die Öffnung 38 eintauchendem Fortsatz. 6c zeigt einen Verschleißzustand bei infolge dünner Reibbeläge tief in die Öffnung 38 eintauchendem Fortsatz.
Die axiale Verspannung mittels der Federelemente 37 muss dabei nicht an jeder Öffnung 38 erfolgen. 6d zeigt einen in eine engere Öffnung 38 mit Speil eintauchenden Fortsatz 39.
Alternativ zur Verwendung der in 6a bis 6c gezeigten Federelemente 37 kann zumindest ein Teil der Fortsätze 39 axial elastisch ausgebildet werden. Hierzu kann – wie in 7 gezeigt – eine Abstützeinrichtung 21b mit Fortsätzen 39a vorgesehen werden, die aus zwei zueinander beabstandeten, axial elastischen Stützarmen 40 gebildet sind, die mit dem Innenumfang der Öffnungen verspannt werden.

1: Reibungskupplung
2: Anpressplatte
3: Druckplatte
4: Tellerfeder
5: Auflagefläche
6: Hebelpunkt
7: Hebelsystem
8: Hebelelement
9: Arm
10: Befestigungspunkt
11: Endseite
12: Erweiterung
13: Formniet
14: Öffnung
15: Anlagefläche
16: Reibungskupplung
17: Hebelsystem
18: Hebelelement
19: Formniet
20: Kragarm
21: Abstützeinrichtung
21a: Abstützeinrichtung
21b: Abstützeinrichtung
22: Ringelement
22a: Ringelement
22b: Ringelement
23: Abstützfenster
24: Abstützfläche
25: Abstützfläche
26: Finger
27: Modulationsfeder
28: Aufnahme
29: Klammer
30: Kupplungsscheibe
31: Hebelspitze
32: Ausschnitt
33: Ausnehmung
34: Aufnahme
35: Rastnase
36: Öffnung
37: Federelement
38: Öffnung
39, 39a: Fortsatz
40: Stützarme
F_A: Ausrückkraft
F_AP: Anpresskraft
F_L: Last
F_MF: Modulationsfederkraft
F_TF: Tellerfederkraft

Claims

Reibungskupplung (1, 16) mit einer mit der Antriebswelle einer Antriebseinheit verbundenen Anpressplatte (2) mit einer Reibfläche, einer Druckplatte (3) mit einer der Reibfläche der Anpressplatte (2) zugewandten Reibfläche und einer Kupplungsscheibe (30) mit zumindest einem mit den Reibflächen einen Reibeingriff bildenden Reibbelag, wobei die Druckplatte (3) drehfest an der Anpressplatte (2) aufgenommen, mittels eines axial wirksamen Energiespeichers unter Bildung eines Reibeingriffs zwischen Reibflächen und zumindest einem Reibbelag gegen die Anpressplatte (2) verspannt ist und die Druckplatte (3) mittels eines Hebelsystems (7, 17) entgegen der Wirkung des Energiespeichers axial verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem (7, 17) an der Anpressplatte (2) um einen Hebelpunkt (6) verdrehbar aufgenommen ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem (7) aus über den Umfang verteilten, radial ausgerichteten Hebelelementen (8) gebildet ist, die mittels um den Hebelpunkt (6) drehelastischer, sich in Umfangsrichtung erstreckender Arme (9) mit der Anpressplatte (2) verbunden sind.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelpunkt (6) durch den Energiespeicher gebildet wird.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem (17) über den Umfang verteilte, radial ausgerichtete Hebelelemente (18) enthält, die an einer an der Anpressplatte (2) vorgesehenen, einen Hebelpunkt (6) für die Hebelelemente (18) bildenden Abstützeinrichtung (21, 21a, 21b) aufgenommen sind.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abstützeinrichtung (21, 21a, 21b) und dem Hebelsystem (17) eine Modulationsfeder (27) verspannt ist.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfeder (27) abhängig von einem Betätigungsweg der Hebelelemente (18) die Wirkung des Energiespeichers beeinflusst.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfeder (27) einen Nulldurchgang aufweist.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfeder (27) bei kleinen Betätigungswegen die Wirkung des Energiespeichers abschwächt.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfeder (27) nach Durchschreiten des Nulldurchgangs die Wirkung des Energiespeichers verstärkt.
Reibungskupplung (16) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfeder (27) in das Hebelsystem (17) integriert ist.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Modulationsfeder (27) zumindest in eines der Hebelelemente (18) integriert ist.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfeder (27) ein aus dem Hebelelement (18) ausgestellter, axial elastischer Finger (26) ist.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Finger (26) mit seinem freien Ende nach radial außen ausgerichtet ist.
Reibungskupplung (16) nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (30) zwei Reibbeläge mit jeweils einer der Druckplatte (3) beziehungsweise der Anpressplatte (2) zugewandten Reibfläche aufweist, wobei die beiden Reibbeläge axial starr zueinander mit der Kupplungsscheibe (30) verbunden sind.
Reibungskupplung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (3) gegenüber der Anpressplatte (2) mittels eines axial verlagerbaren Formschlusses drehfest aufeinander aufgenommen sind.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abstützeinrichtung (21, 21a, 21b) über den Umfang verteilte Axialprofile vorgesehen sind, die in korrespondierende Öffnungen (38) der Druckplatte (3) eingreifen.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Axialprofil in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet ist.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Axialprofil in Umfangsrichtung elastisch begrenzt verlagerbar in der korrespondierenden Öffnung (38) aufgenommen ist.
Reibungskupplung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher an der Anpressplatte (2) zentriert ist.
Reibungskupplung (16) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abstützeinrichtung (21, 21a, 21b) aufgenommene, über den Umfang verteilte, elastische Zentrierelemente aufgenommen sind, die den Energiespeicher an dessen Außenumfang zentrieren.