DE102009032332A1

DE102009032332A1 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102009032332A1
Application number: DE102009032332A
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: DE102009032332B4

Abstract

Es wird eine Reibungskupplung mit einer weggesteuerten Nachstelleinrichtung vorgeschlagen, bei der ein Verschleiß der Reibbeläge kompensiert wird, indem ein entstehender erster Abstand zwischen Anpressplatte und Hebelsystem mittels einer Verdrehung eines zwischen Anpressplatte und Hebelsystem angeordneten Rampensystems mittels einer Spindel mit einem Ritzel dann ausgeglichen wird, wenn bei vom Hebelsystem mit maximaler Kraft beaufschlagter Druckplatte ein zweiter vorgegebener Abstand zwischen Druckplatte und Kupplungsgehäuse ermittelt wird, der einen vorgegebenen Wert überschreitet. Es erfolgt eine Verdrehung während einer Entlastung der Druckplatte durch das Hebelsystem und eine Verlagerung der Druckplatte mittels der zwischen Druckplatte und dem Kupplungsgehäuse wirksamen Energiespeicher, indem das Ritzel von einer Klinke verdreht wird. Dabei gleitet die Klinke während einer Hubbewegung auf dem Ritzel und bildet bei erkanntem Verschleiß einen Formschluss mit dem Ritzel. Um einer Verdrehung des Ritzels infolge Reibung zwischen Klinke und Ritzel vorzubeugen, wird zumindest während des Gleitvorgangs am Ritzel eine Bremseinrichtung wirksam geschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer Anpressplatte und einer zu dieser axial begrenzt verlagerbaren, von einem Hebelsystem beaufschlagten Druckplatte zur Herstellung eines Reibeingriffs gegenüber Reibbelägen einer Kupplungsscheibe, wobei abhängig vom Verschleiß eine Nachstellung der Reibungskupplung mit einem Nachjustieren des Hebelsystems erfolgt.
Reibungskupplungen mit Nachstelleinrichtungen sind bekannt. So kann eine derartige Nachstelleinrichtung beispielsweise kraftgesteuert erfolgen. Hier wird eine infolge eines Verschleißes ungünstige Entwicklung der Anpresskraft eines die Druckplatte der Reibungskupplung beaufschlagenden Hebelsystems, beispielsweise einer Tellerfeder, erfasst und abhängig von der Anpresskraft eine Nachstellung bewirkt werden. Alternativ kann ein bei Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheibe auftretender Fehlabstand zwischen Kupplungsgehäuse und dem Hebelsystem ermittelt und abhängig von einem Fehlabstand korrigiert werden. Zur Korrektur werden dabei zwischen der Druckplatte und dem Hebelsystem angeordnete Ausgleichsmittel wie Rampensysteme oder Gewinde verdreht. Infolge von Vibrationen oder Masse- und Trägheitseinflüssen kann eine ungewünschte Verdrehung eine Über- oder Unterkompensation verursachen.
Bei Reibungskupplungen mit weggesteuerten Nachstelleinrichtungen – wie in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2007 052 312.4 beschrieben – wirkt beispielsweise eine sich axial in Abhängigkeit vom Abstand des Hebelsystems und der Anpressplatte axial verlagernde Klinke auf ein Ritzel einer an der Anpressplatte verdrehbar aufgenommenen Spindel, wobei eine auf der Spindel aufgenommene Spindelmutter bei Verdrehung der Spindel einen zwischen Anpressplatte und der Tellerfeder angeordneten Rampenring eines Rampensystems verdreht, wodurch der ursprüngliche Abstand des Hebelsystems zur Anpressplatte wieder hergestellt wird. Dabei gleitet während des Hubs der Druckplatte gegenüber der Anpressplatte die Klinke auf den Zähnen des Ritzels und rastet bei einem vorgegebenen Verschleiß in eine Zahnlücke zwischen zwei Zähnen ein und nimmt beim nächsten Öffnungsvorgang der Reibungskupplung das Ritzel formschlüssig mit und verdreht dabei das Ritzel und damit die Spindel, wodurch die Spindelmutter den Rampenring um einen entsprechenden Winkelbetrag verdreht und die Reibungskupplung damit nachstellt. Durch die unter Vorspannung auf den Zähnen des Ritzels unter Reibung gleitende Klinke kann eine Pendelbewegung des Ritzels während der Hubbewegungen zu einer unsicheren Nachstellung führen.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung der Funktionsfähigkeit wegnachstellender Reibungskupplungen.
Die Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung zumindest bestehend aus einem Kupplungsgehäuse mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbaren Druckplatte, die von einem sich am Kupplungsgehäuse abstützenden Hebelsystem gegenüber einer am Kupplungsgehäuse fest angeordneten Anpressplatte unter Verspannung von Reibbelägen einer Kupplungsscheibe zum Öffnen und Schließen der Reibungskupplung axial verlagerbar ist, gelöst, wobei während eines Hubs der Druckplatte in Abhängigkeit von einer Änderung eines Abstands zwischen Anpressplatte und Hebelsystem eine Klinke auf Zähnen eines mit einer eine Nachstelleinrichtung verdrehenden Spindel verbundenen Ritzels gleitet und bei Erreichen einer Verschleißgrenze mit einem Zahn einen Formschluss bildet und beim nächsten Hub das Ritzel verdreht. Hierbei wird zumindest während des Gleitens der Klinke auf den Zähnen das Ritzel mittels einer Bremseinrichtung mit einem Bremsmoment beaufschlagt. Auf diese Weise kann ein Pendeln des Ritzels mit der Hin- und Herbewegung des Ritzels während der Hubbewegungen der Druckplatte sicher ausgeschlossen werden.
Bei der vorgeschlagenen Reibungskupplung erfolgt zum einen eine Kompensation eines Verschleißes bei sich öffnender Reibungskupplung im Gegensatz zu Nachstelleinrichtungen, bei denen eine Steuereinrichtung oder andere Speicherbauteile wie Energiespeicher oder Wegsensoren während oder vor dem Öffnen der Reibungskupplung einen ermittelten Verschleißabstand beziehungsweise Fehlabstand zwischenspeichern und beim Schließen der Reibungskupplung die Steuereinrichtung abhängig von dem zwischengespeicherten Wert den Fehlabstand kompensieren. Zum anderen tritt die Steuereinrichtung erst in wirksamen Kontakt mit der Verdreheinrichtung, wenn tatsächlich ein Verschleiß festgestellt wurde. Dies bedeutet, dass ein Formschluss zwischen Klinke und Ritzel erst eintritt, wenn die Klinke während eines Hubs der Druckplatte infolge Verschleißes soweit zurückverlagert wird, dass sie in eine Zahnlücke zwischen den Zähnen des Ritzels einschnappt. Es können daher unnötige Fehlerquellen zur Beeinflussung der Spindel durch die Steuereinrichtung ausgeschlossen werden.
Unter Hebelsystem ist eine Hebeleinrichtung zu verstehen, die sich unter Ausbildung eines – je nach Ausführungsform der Reibungskupplung als gedrückte oder gezogene Kupplung – ein- oder zweiarmigen Hebels an dem Kupplungsgehäuse abstützt, wobei der Hebel gegen das Gehäuse axial mittels eines oder mehrerer Energiespeicher verspannt ist, um eine Anpresskraft gegenüber der Druckplatte aufbringen zu können, wodurch diese unter Ausbildung eines Reibeingriffs mit den Reibbelägen einer Kupplungsscheibe mit einer Anpressplatte, die als Einmassenschwungrad oder als Sekundärteil eines Zweimassenschwungrads ausgebildet sein kann, axial verspannt wird. Es versteht sich, dass das vorgeschlagene Prinzip einer Nachstelleinrichtung auch bei entsprechender Anpassung für sogenannte zugedrückte oder zugezogene Reibungskupplung in vorteilhafter Weise angewendet werden kann, wobei diese durch Aufwendung einer Anpresskraft ausgehende von einem kraftfreien geöffneten Zustand einen Reibschluss mit den Reibbelägen der Kupplungsscheibe herstellen, wenn ein sich am Kupplungsgehäuse abstützendes Hebelsystem unter Aufwendung einer der Öffnungskraft entgegenwirkenden Kraft in Richtung Druckplatte gedrückt oder gezogen wird.
In vorzugsweiser Ausgestaltung kann das Hebelsystem als Tellerfeder ausgebildet sein, die mittels eines radial äußeren Kraftrands als Energiespeicher dient und radial innen mittels Tellerfederzungen axial als Hebel beaufschlagbar ist. Zur Rückstellung der Druckplatte während eines Ausrückvorgangs mit nachlassender Anpresskraft sind zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Druckplatte axial der Anpresskraft entgegen wirkende Energiespeicher wie Blattfedern vorgesehen, die die Druckplatte in Richtung Kupplungsgehäuse bei nachlassender Anpresskraft während des Ausrückvorgangs der Reibungskupplung verlagern. Dabei wird zumindest ein Teil der Rückstellkraft dieser Energiespeicher zur Nachstellung der Reibungskupplung verwendet, wobei diese entsprechend für diesen Vorgang dimensioniert werden.
Die Verdreheinrichtung mit Spindel, daran befestigten Ritzel und Spindelmutter sowie dem nachfolgend von dieser verdrehten Rampenring des Rampensystems zum Ausgleich des durch Verschleiß zwischen Anpressplatte und Hebelsystem beziehungsweise Kupplungsgehäuse verminderten Abstands ist dabei auf der Druckplatte aufgenommen. Beispielsweise kann eine Blechhalterung mit der Druckplatte vernietet sein oder die Lagerung der Spindel kann direkt in der Druckplatte eingearbeitet sein, Die Verdreheinrichtung kann in der Weise ausgestaltet sein, dass eine axial von der Steuereinrichtung auf die Verdreheinrichtung übertragene Kraft mittels eines Getriebes in eine in Umfangsrichtung auf das Rampensystem wirkende Kraft umgelenkt wird. Vorteilhafterweise wird die als Spindel und Spindelmutter gebildete Verdreheinrichtung von der Steuereinrichtung angetrieben, wobei die Spindelmutter in das ringförmig ausgestaltetes Rampensystem formschlüssig eingreift. Das Rampensystem kann dabei beispielsweise ein Rampenring mit axial ausgebildeten, über den Umfang verteilten Rampen sein, der mit an der Druckplatte korrespondierend angeformten oder angebrachten Gegenrampen in Wechselwirkung tritt, so dass die axiale Höhe bei Verdrehung der Rampen in Richtung der gegenläufigen Rampensteigungen von Rampenring und Gegenrampen zunimmt. Der Rampenring kann für einen formschlüssigen Eingriff der Spindelmutter eine der Anzahl von Eingriffsmitteln entsprechende Anzahl von Ausnehmungen aufweisen, mit denen die Eingriffsmittel einen Formschluss bilden. Dabei können die Eingriffsmittel an der Spindelmutter vorgesehene, beispielsweise aus dem Material dieser ausgeformte, kalottenartige, ballige oder ähnlich geformte Profile sein, die in die Ausnehmungen verschwenkbar eingreifen, so dass sich bei einer linearen Verlagerung der Spindelmutter entlang der Spindel die Profile der von diesen in einem Kreisbogen verdrehten Ausnehmungen entsprechend in den Ausnehmungen verschwenken beziehungsweise mit einem Radialspiel in den Ausnehmungen verlagern können. Dabei können die Profile einen Außenradius aufweisen, der an eine kreisbogenförmige Ausbildung der Ausnehmungen und an die relative Verdrehung von Spindelmutter und Rampenring angepasst sind, so dass sich diese gegeneinander formschlüssig und ohne Spiel gegeneinander bei einem Nachstellvorgang verdrehen. Es hat sich gezeigt, dass zwei mit zwei Profilen in Wechselwirkung tretende Ausnehmungen vorteilhaft sein können, wobei die Profile auch an dem Rampenring und die Ausnehmungen an der Spindelmutter vorgesehen sein können. Es versteht sich, dass die Spindelmutter auf der Spindel gegen Verdrehung gesichert verlagert wird. Die Steigung des Gewindes der Spindel und der Spindelmutter sind so ausgebildet, dass die Steuereinrichtung selbsthemmend wirkt. Andererseits kann die Steigung des Gewindes an den gewünschten Verdrehwinkel des Rampenrings angepasst werden, um den dieser bei einem Nachstellvorgang verdreht werden soll.
Zur Steuerung der Verdrehung durch die Steuereinrichtung treten Steuereinrichtung und Verdreheinrichtung im Nachstellfall formschlüssig miteinander in Wechselwirkung. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung am Kupplungsgehäuse befestigt ist, so dass während der Montage das Kupplungsgehäuse mit Hebelsystem und Steuereinrichtung und die Druckplatte mit Rampensystem als voneinander unabhängige Module teilmontiert werden können. Beim Zusammenbau der beiden Module wird dann die Verdreheinrichtung mit der Spindel und dem an dieser drehfest angeordneten Ritzel mit der Steuereinrichtung mit einem Steuerteil in Anlagekontakt gebracht. Hierzu weist das Ritzel ein Umfangsprofil auf, beispielsweise am Außenumfang oder einem axial abgesetzten kleineren Radius über den Umfang verteilte Zähne, die zur besseren Ausbildung eines Formschlusses mit der Steuereinrichtung sägezahnartig von der Druckplatte wegweisend ausgebildet sein können. In das Umfangsprofil greift im Falle der Nachstellung eine an der Steuereinrichtung vorgesehene Klinke ein, die zur Nachstellung in Richtung Druckplatte verlagert wird und das Ritzel antreibt, damit die Spindel verdreht und die Spindelmutter axial auf der Spindel verlagert, die wiederum den Rampenring gegenüber der Druckplatte um den sich aus den darauf abgestimmten Übersetzungen um einen vorge gebenen Betrag verdreht und für einen axialen Ausgleich des durch Abrieb der Reibbeläge und/oder weitere Effekte wie beispielsweise Setzen der Reibbeläge oder anderen Bauteilen der Reibungskupplung entstandenen Fehlabstand sorgt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Klinke der Steuereinrichtung unter Vorspannung mit dem Umfangsprofil des Ritzels in Kontakt gebracht wird. Weiterhin kann von Vorteil sein, wenn das Modul mit der Druckplatte bereits auf die zu verwendende Kupplungsscheibe vorjustiert wird.
Der Formschluss zwischen Steuereinrichtung und Verdreheinrichtung erfolgt erst, wenn ein zu kompensierender Verschleiß vorliegt. Dies erfolgt, indem der Formschluss zwischen die Klinke der Steuereinrichtung und Umfangsprofil des Ritzels in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Kupplungsdeckel und Druckplatte, also wegabhängig, hergestellt wird. Dabei wird die Steuereinrichtung mit der Klinke axial positioniert am Kupplungsdeckel aufgenommen, während sich das Ritzel der Verdreheinrichtung axial mit zunehmendem Verschleiß von der Klinke entfernt. Der Abstand zwischen Klinke und Ritzel ist dabei so ausgelegt, dass bei Abwesenheit von Verschleiß die Klinke am Außenumfang des Umfangprofils unter Vorspannung anliegt und bei einer Entfernung der Druckplatte axial über eine Profilkante, beispielsweise einen Zahnkopf, hinaus bewegt wird, so dass die Klinke auf den Profilgrund, beispielsweise den Zahngrund einrastet, so dass sich in Bewegungsrichtung auf die Druckplatte zu ein Formschluss zwischen Klinke und Umfangsprofil bildet. Wird die Reibungskupplung nun geöffnet, das heißt, die Anpresskraft des Hebelsystems vermindert, verlagert sich infolge der Rückstellkraft der Blattfedern die Druckplatte und damit die Verdreheinrichtung mit Spindel und Ritzel gegen die Klinke, wodurch infolge des Formschlusses das Ritzel verdreht und das Rampensystem verdreht wird. Bei nicht eingerasteter Klinke gleitet diese bei jedem Ausrückvorgang am Außenumfang entlang. Die Energiespeicher zwischen Druckplatte und Kupplungsgehäuse sind dabei so ausgelegt, dass bei einer Verlagerung der Druckplatte in die ausgerückte Position der Reibungskupplung die in das Ritzel eingerastete Klinke bei einem Blockieren des Ritzels in Richtung Ausrückposition mitgenommen wird. Hierzu ist die Klinke gegenüber dem Gehäuse axial elastisch aufgenommen, so dass die Reibungskupplung selbst bei blockierter Nachstelleinrichtung sicher geöffnet werden kann.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung aus einem endseitig mit dem Kupplungsgehäuse verbundenen, in Richtung der Druckplatte elastischen und vorgespannten Federelement mit einer Klinke gebildet sein. Dabei ist die Federkonstante des Federelementes so ausgebildet, dass das Federelement bei einer Rückstellung der Druckplatte unter gewöhnlichen Bedingungen im Nachstellfall für eine Verdrehung des Antriebsrads sorgt, jedoch bei noch nicht möglicher Verdrehung beispielsweise infolge noch in Reibeingriff befindlicher Reibbeläge entgegen seiner Federkonstante elastisch verspannt wird, was zu einer Erhöhung der Vorspannung und einer Rückverlagerung der Klinke führt. Sobald das Rampensystem verdrehbar wird, wird die erhöhte Vorspannung abgebaut und das Ritzel angetrieben und damit das Rampensystem verdreht. Dabei hat sich gezeigt, dass das Federelement in vorteilhafter Weise in seiner ursprünglichen Position vorgespannt gegen einen axialen Anschlag positioniert wird, der die Klinke an einer reproduzierbaren Position festlegt. Zumindest durch Abstimmung der Steifigkeit des Federelements, der zum Verdrehen des Rampensystems notwendigen Kraft, der Steifigkeit der zwischen der Druckplatte und dem Kupplungsgehäuse wirksamen Energiespeicher kann damit bei einer Entspannung der Anpresskraft des Hebelsystems – also bereits beim Öffnen der Reibungskupplung – und bei Vorliegen von Verschleiß erzielt werden, dass die in Formschluss mit dem Umfangsprofil stehende Klinke ein Verdrehen des Ritzels sicher bewirkt wird, auch wenn bei anfangs klemmender Nachstellung zuerst das Federelement die Energie zur Nachstellung zwischenspeichert.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn der Weg einer Nachstellung, während die Reibungskupplung geöffnet wird, begrenzt wird. Auf diese Weise kann ein definierter Nachstellweg vorgegeben werden. Besonders vorteilhaft ist, wenn dieser Weg in Abhängigkeit von einem zurückgelegten Weg des Hebelsystems abhängig gemacht wird. Dabei kann in vorteilhafter Weise bei Überschreiten eines bei der Entspannung des Hebelsystems von diesem zurückgelegten, vorgegebenen Weg das Federelement von dem Hebelsystem entgegen der Richtung zur Druckplatte mitgenommen werden. Damit wird die Einwirkung des Federelementes mittels der Klinke bei Überschreiten des Weges sofort gestoppt. Ein weiterer Vorteil der Aufhebung des Nachstelleingriffs ist bei klemmender oder schwer gängiger Verdreheinrichtung und/oder Rampensystem eine Überbeanspruchung der Blattfedern, die zu einer unterbleibenden oder verminderten Verlagerung der Druckplatte beim Öffnen der Reibungskupplung führen könnte. Im einfachsten Fall einer derartigen Wegbegrenzung der Nachstellung kann ein sich aufstellendes Hebelteil auf das Federelement axial einwirken und dieses axial entgegen der Richtung zur Druckplatte mitnehmen. Hierzu kann an dem Hebelteil und/oder an dem Federelement eine Anlagefläche oder ein Anschlag ausgebildet sein. Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann vorsehen, dass das Hebelsystem nach Überschreiten des Wegs in Anlagekontakt mit einem zweiten Anschlag tritt, wobei erster und zweiter Anschlag voneinander in einem vorgegebenen Abstand beabstandet sind, so dass durch Mitnahme des zweiten Anschlags der erste Anschlag für das Federelement axial mitgenommen wird und damit das an dem ersten Anschlag liegende Federelement. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die beiden Anschläge auf einem gegenüber dem Kupplungsgehäuse axial entgegen der Wirkung eines Energiespeichers verlagerbaren Bauteils angeordnet sind. Dieser Energiespei cher kann wiederum das Federelement sein, so dass mit einer geringen Anzahl von Bauteilen beide Anschlagsfunktionen, beziehungsweise die Steuereinrichtung samt deren Wegbegrenzung darstellbar sind.
Die vorgeschlagene Bremseinrichtung kann durch Bremsen der Spindel gegenüber einem an der Druckplatte fest angeordneten Spindelhalter gebildet werden. Hierzu können Spindel und Spindelhalter zumindest eine Reibfläche und Gegenreibfläche aufweisen.
Die Verdrehung des Ritzels durch die Klinke im Nachstellfall erfolgt durch die Rückstellkraft der Blattfedern, die die Druckplatte mit dem Kupplungsgehäuse oder der Anpressplatte drehfest und axial verlagerbar verbinden. Diese Blattfedern sind axial vorgespannt, so dass die Druckplatte nach der Entlastung durch das Hebelsystem in den geöffneten Zustand verlagert wird. Um die Vorspannkraft der Blattfedern beschränken zu können, wird nach dem erfinderischen Gedanken das Bremsmoment während einer Nachstellung ausgeschaltet. Hierzu kann der Reibeingriff zwischen Reibfläche und Gegenreibfläche von Spindel und Spindelhalter durch eine axiale Verlagerung der Spindel gesteuert werden. In vorteilhafter Weise ist dabei der Reibeingriff durch einen axialen Energiespeicher, beispielsweise eine Tellerfeder, festgelegt, indem dieser die Spindel gegen den Spindelhalter verspannt.
Die Steuerung des Reibeingriffs mittels einer Axialverlagerung der Spindel kann dabei erfolgen, indem sich bei einer Verdrehung der Klinke eine axiale Reaktionskraft an der Spindelmutter aufbaut. Infolge der zu Beginn der Nachstellung noch verspannten Druckplatte kann keine sofortige Verdrehung des Rampenrings unter Last erfolgen, so dass sich die auf das Ritzel wirkende Betätigungskraft der Klinke an dem Gewinde der Spindelmutter axial abstützt, was zur Folge hat, dass die Spindel bei einer Verdrehung durch die Klinke entgegen der Wirkung des Energiespeichers axial verlagert wird. Infolgedessen wird der Reibeingriff der Bremseinrichtung gelöst und die Verdrehung des Ritzels und damit der Spindel kann ohne die Wirkung der Bremseinrichtung erfolgen. Dies führt bei zunehmendem Abhub der Druckplatte und der damit verbundenen Freigabe des Rampensystems zu einer Nachstellung und einer Herstellung des vorherigen, durch Verschleiß verminderten Abstands der Anpressplatte vom Hebelsystem beziehungsweise Kupplungsgehäuse.
In vorteilhafter Weise weist der Spindelhalter zwei Laschen zur Aufnahme der Spindel auf, wobei zwischen den Laschen die Spindelmutter aufgenommen ist. Zur Ausbildung der Bremseinrichtung kann die axial vom Ritzel entfernte Lasche ein Loslager für die Spindel bilden und die zum Ritzel benachbarte Lasche die Bremseinrichtung bilden. Hierzu kann an der Lasche eine axial verlagerbare Lagerbuchse vorgesehen sein, die mit dem Ritzel mittels des axial wirksamen Energiespeichers verspannt ist, wobei die Lagerbuchse mit der Lasche unter Vorspannung des Energiespeichers einen Reibeingriff bildet. Infolge der beginnenden Verdrehung des Ritzels durch die Klinke legen sich Spindel- und Spindelmuttergewinde aneinander an und verlagern aufgrund der entstehenden Reaktionskraft die Spindel entgegen der Wirkung des Energiespeichers, so dass der Reibeingriff zwischen Lasche und Lagerbuchse aufgehoben wird. Die axiale Verlagerung kann durch einen auf der Spindel angeordneten Ring begrenzt werden, der einen Anschlag für die die Lasche durchgreifende Lagerbuchse bildet. Die dabei während einer Verdrehung der Spindel auftretenden Reibungskräfte können durch entsprechende Materialwahl dieser Reibpartner und durch die eingestellten Reibflächen gering gehalten werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Spindel an der dem Ritzel entfernten Lasche mittels einer Lagerbuchse aufgenommen, die axial entgegen der Wirkung des Energiespeichers an der Lasche axial verlagerbar aufgenommen ist. An der dem Ritzel benachbarten Lasche ist an der dem Ritzel entgegensetzten Seite ein Ringansatz vorgesehen, der im nicht nachstellenden Zustand durch den Energiespeicher gegen die Lasche verspannt ist. Wird – wie oben beschrieben – das Ritzel zu Beginn der Nachstellung verdreht, wird der Energiespeicher komprimiert und die Spindel axial verlagert, so dass der Ringansatz von der Lasche abhebt und die Bremseinrichtung freigeschaltet wird.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine Reibungskupplung mit der vorgeschlagenen Nachstelleinrichtung,
2 eine Druckplatte der Reibungskupplung der 1 mit Verdreheinrichtung,
3 die Verdreheinrichtung der 2 im Detail,
4 ein Detail der Verdreheinrichtung der 3 mit Bremseinrichtung,
5 die Bremseinrichtung der 4 im Detail und
6 und 7 eine Spindel mit alternativer Bremseinrichtung in zwei Arbeitszuständen.
1 zeigt einen Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Reibungskupplung 1 längs durch deren Drehachse 2, wobei nur eine Hälfte mit der Nachstelleinrichtung 3 dargestellt ist. Die Reibungskupplung 1 ist aus einem Kupplungsgehäuse 4 gebildet, in dem eine Druckplatte 5 mittels in diesem Schnitt nicht ersichtlichen Energiespeichern drehfest und axial verlagerbar aufgenommen ist. Weiterhin ist in dem Kupplungsgehäuse 4 ein Hebelsystem 6 als Tellerfeder 7 aufgenommen, die radial innen Tellerfederzungen 8 aufweist, die von einem nicht dargestellten Ausrücksystem axial verlagert werden. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine gedrückte Reibungskupplung 1, die bei einer Beaufschlagung der Tellerfederzungen 8 durch Drücken ausgerückt wird. Hierzu ist die Tellerfeder 7 mittels zweier Drahtringe 9, 10 am Kupplungsgehäuse 4 verschwenkbar durch nicht dargestellte, beide Drahtringe 9, 10 gegeneinender verspannende Nieten unter Ausbildung eines zweiarmigen Hebels abgestützt, wobei der radial äußere Kraftrand 11 die Druckplatte 5 gegenüber einer nicht dargestellten Anpressplatte unter Verspannung von ebenfalls nicht dargestellten Reibbelägen verspannt. Hierzu ist zwischen der Druckplatte 5 und der Tellerfeder 7 der Rampenring 12 verspannt, der wie aus 2 ersichtlich mit der Druckplatte 5 und der Verdreheinrichtung 13 mit dem Ritzel 14 zusammenarbeitet.
Die Steuereinrichtung 15 wird von dem Federelement 16 gebildet, das am radial verlaufenden Deckelteil des Kupplungsgehäuses 4 angebracht ist und ein axial abgebogenes Teil, das die Klinke 17 bildet aufweist, die gegen das Ritzel 14 radial verspannt ist. Der Anschlag 18, der das vorgespannte Federelement 16 in Richtung Druckplatte 5 begrenzt, wird durch einen Bolzen 19 oder Niet gebildet, der das Federelement 16 durchgreift und mittels eines Kopfs 20 einen Axialanschlag für das Federelement 16 bildet. An seinem anderen Ende ist der Bolzen 19 axial begrenzt gegen einen Anschlag 21 verlagerbar im Kupplungsgehäuse 4 aufgenommen, so dass bei einer Beaufschlagung des Kopfes 20 durch eine Anlagefläche 22 der Tellerfeder 7 bei einem großen Ausrückweg der Reibungskupplung 1 der Bolzen 19 axial entgegen der Vorspannkraft des Federelements 16 verlagert wird, wodurch diese mitgenommen wird und eine gegebenenfalls stattfindende Nachstellung beendet wird.
2 zeigt ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel einer Druckplatte 5 mit einem Rampensystem 23 und einer Verdreheinrichtung 24. Die Druckplatte 5 weist an sich bekannte Elemente zur Aufnahme am Kupplungsgehäuse auf, beispielsweise angeformte und gegebenenfalls nachgearbeitete Aufnahmen 25 mit Öffnungen 26 zur Befestigung von Energiespeichern wie Blattfedern, die eine drehfeste und axial verlagerbare Anbindung an das Kupplungsgehäuse erlauben, wobei eine Vorspannung der Energiespeicher in der Weise erfolgt, dass die Druckplatte 5 entgegen der Wirkung der Energiespeicher durch Krafteinwirkung des Hebelsystems geschlossen wird und nach Abbau der Anpresskraft durch das Hebelsystem durch die entspannende Wirkung der Energiespeicher in die offene Stellung zurückkehrt. An der Druckplatte 5 sind auf einem vorgegebenen Radius über den Umfang verteilte Gegenrampen 27 eingearbeitet, die bei einer Darstellung der Druckplatte 5 in einem Schmiedeverfahren im Rohling bereits angeformt und spanabhebend feinbearbeitet sein können. Alternativ kann beispielsweise ein Pressteil oder ein Kunststoffteil auf der Druckplatte aufgelegt und befestigt sein. Korrespondierend zu den Gegenrampen 27 ist ein Rampenring 28 entsprechenden Durchmessers mit über den Umfang entsprechenden Rampen 29 auf die Gegenrampen 27 gelegt, der eine Ringfläche 30, die eine Anlagefläche für das Hebelsystem bildet, aufweist. Der Rampenring 28 kann zumindest für die Montage verliergesichert auf den Gegenrampen 27 fixiert sein. Im einfachsten Fall werden nach Auflegen des Rampenrings sofort das Hebelsystem und das Kupplungsgehäuse montiert.
Die Verdreheinrichtung 24 für den Rampenring 28 ist auf der Druckplatte 5 mittels eines Spindelhalters 31 aufgenommen, die aus einem Blechbügel gebildet und mit der Druckplatte 5 vernietet oder in anderer Weise befestigt sein kann. Im Spindelhalter 31 ist eine Spindel 32 gelagert, auf der die Spindelmutter 33 auf dem Spindelgewinde 34 gegen Verdrehung gesichert, beispielsweise mittels einer flächigen Anlage am Spindelhalter 31, aufgenommen ist. An der Spindel 32 ist das Ritzel 35 drehfest angeordnet, beispielsweise mittels eines Mehrkants. Das Ritzel 35 kann auch in anderer Weise befestigt sein oder direkt aus der Spindel ähnlich einer Schraube mit Kopf gefertigt sein. In das Ritzel 35 ist ein Umfangsprofil 36, beispielsweise eine Verzahnung, eingebracht, beispielsweise eingerollt. Die Spindelmutter 33 greift mittels eines Außenprofils 37 formschlüssig in Ausnehmungen 38 des Rampenrings 28 ein. Bei einer Verdrehung des Ritzels 35 durch eine nicht dargestellte, am Kupplungsgehäuse aufgenommene Steuereinrichtung wird die Spindel 32 mit dem Spindelgewinde 34, dessen Steigung so ausgestaltet ist, dass eine Verdrehung der Spindelmutter 33 selbsthemmend ist, verdreht und die Spindelmutter 33 axial längs der Spindel 32 verlagert. Mittels eines Eingriffs der Außenprofile 37 der Spindelmutter 33 in die Ausnehmungen 38 des Rampenrings 28 wird dieser verdreht und die Ringfläche 30 des Rampenrings 28 gegenüber der Druckplatte 5 axial verlagert. Die 2 zeigt das Rampensystem 23 im Neuzustand. Eine Verlagerung der Rampen 29 gegenüber den Gegenrampen 27 ist noch nicht erfolgt, die Spindelmutter 33 befindet sich im Wesentlichen an der dem Ritzes 35 abgewandten Lasche 39 des Spindelhalters 31.
3 zeigt ein Detail einer im Wesentlichen gleichen Druckplatte 5 im Verschleißzustand mit gegeneinander verlagerten Rampen 29 und Gegenrampen 27 sowie einer entlang des Spindelgewindes 34 der Spindel 32 verlagerten Spindelmutter 33. Durch Verdrehen des Ritzels 35 durch eine verschleißgesteuerte – nicht dargestellte – Klinke wird der Rampenring 28 mittels der axial sich entlang des Spindelgewindes 34 verlagernden Spindelmutter 33 verdreht. Dabei ist der Hub des Rampensystems 23 und die Länge des Spindelgewindes 34 zur Herstellung des Hubs an den sich einstellenden Abstand aufgrund des Stärkenverlusts zwischen neuen und verschlissenen Reibbelägen und den Einfluss zusätzlicher Größen wie Setzen der Belagfederung, des Hebelsystems und des Kupplungsgehäuses angepasst.
4 zeigt die Verdreheinrichtung 24 der 2 und 3 im Detail mit einer geschnitten dargestellten Bremseinrichtung 40. Die Bremseinrichtung 40 bildet einen Reibeingriff zwischen dem auf der Druckplatte 5 fest aufgenommenen Spindelhalter 31 und der Spindel 32. Die Spindel 32 ist hierzu axial verlagerbar in der dem Ritzel 35 benachbarten Lasche 41 und der diesem entfernten Laschen 39 des Spindelhalters 31 aufgenommen und mittels des axial wirksamen Energiespeichers 42, beispielsweise der Tellerfeder 43, mit der Lasche 41 verspannt. Dabei stützt sich die Tellerfeder 43 einerseits am fest mit der Spindel 32 verbundenen Ritzel 35 und andererseits an einer Lagerbuchse 44 ab, die sich an der Lasche 41 axial abstützt.
Wird nicht nachgestellt, gleitet die nicht dargestellte Klinke entlang des Umfangsprofils 36, beispielsweise einer Verzahnung unter Ausbildung eines Reibkontakts. Die durch die Bremseinrichtung 40 bereitgestellte Haltekraft ist dabei größer als die auf das Ritzel wirkende Reibkraft, so dass in diesem Betriebszustand das Ritzel 35 stehen bleibt. Schnappt die Klinke in das Umfangsprofil 36 ein und bildet einen Formschluss mit diesem, übt die Klinke bei der nächsten Betätigung der Reibungskupplung infolge des Formschlusses eine Drehkraft auf das Ritzel 35 und die Spindel 32 aus. Infolge der zu Beginn der Drehbewegung bei noch nicht abhebender Druckplatte vom Hebelsystem blockiertem Rampensystem stützt sich die Drehbewegung der Spindel über das Spindelgewinde 34 am Gewinde der Spindelmutter 33 und infolge der dabei entstehenden Reaktionskraft wird die Spindel 32 axial entgegen der Wirkung der Tellerfeder 43 verlagert, die sich axial elastisch verformt und den Reibeingriff zwischen Lagerbuchse 44 und der Lasche 41 aufhebt. Im Folgenden kann bei durch das Hebelsystem freigegebenem Rampensystem eine Verdrehung durch die entlang des Spindelgewindes 34 verlagerte Spindelmutter 33 erfolgen. Die Verdrehung erfolgt dabei bei freigeschalteter Bremseinrichtung 40. Die axiale Verlagerung der Spindel wird dabei durch den Ring 45 begrenzt, der auf der Spindel 32 aufgebracht ist und einen Anschlag mit der Lasche 41 bildet. Durch kleinere Reibflächen und eine entsprechende Auswahl der Materialien der Reibpaarung zwischen Lasche 41 und Ring 45 kann eine wesentlich geringere Reibungskraft als die der Bremseinrichtung 40 zwischen Lasche 41 und Lagerbuchse 44 erzielt werden.
5 zeigt die Bremseinrichtung 40 der 4 bei geschaltetem Reibeingriff im Detail. In diesem Zustand ist die Lagerbuchse 44 von der Tellerfeder 43, die sich am Ritzel 35 axial abstützt, gegen die Lasche 41 verspannt. Zwischen der Tellerfeder 43 und der Lagerbuchse 44 bildet sich der Reibkontakt 46, zwischen der Lagerbuchse 44 und der Lasche 41 der Reibkontakt 47 aus. Zwischen Ring 45 und Lasche 41 ist ein Spiel 48 eingestellt. Bei Belastung des Ritzels 35 in Drehrichtung wird – wie oben beschrieben – die Spindel 32 axial verlagert und der Reibkontakt 47 aufgehoben. Hingegen treten Ring 45 und Lasche 41 unter Aufbrauch des Spiels 48 in Reibeingriff. Durch die Wahl der Beschaffenheit der Lagerbuchse 44 – beispielsweise Kunststoff – und des Rings 45 – beispielsweise Stahl, gleitbeschichteter Stahl und dergleichen – und die kleinere Reibfläche von Lasche 41 und Ring 45 gegenüber der Reibfläche des Reibkontakts 47 kann die Reibkraft während einer Verdrehung der Spindel 32 bei gelöster Bremseinrichtung gering gehalten werden.
6 zeigt eine zur Bremseinrichtung der 4 und 5 alternative Ausführung einer Bremseinrichtung 49 an der dem Ritzel 35 gegenüberliegenden Lasche ist hierzu die Spindel 32 in einer Lagerbuchse 50 aufgenommen. Die Lagerbuchse 50 ist mittels eines Energiespeichers 51 wie Tellerfeder 52 axial verlager vorgespannt. Die Spindel 32 stützt sich unter Vorspannung der Tellerfeder 52 und Ausbildung eines Reibkontakts 53 mittels eines Flansches 54 an der dem Ritzel 35 benachbarten Lasche 41 des Spindelhalters 31 ab.
Die in 6 dargestellte Bremseinrichtung 49 befindet sich im geschalteten Zustand. Durch den Reibkontakt 53 wird von der Spindel 32 bei gegenüber dem Spindelgewinde 34 entlastetem Muttergewinde 55 der Spindelmutter 33 eine größere Reibkraft aufgebracht als die auf das Ritzel 35 wirkende Reibkraft der auf dessen Umlaufprofil 36 während der Hubbewegungen der Reibungskupplung gleitenden Klinke.
7 zeigt die Bremseinrichtung 49 der 6 im Verschleißbetrieb während einer Nachstellung. Hierbei wurde die Spindel 32 axial durch Abstützung dieser an dem Muttergewinde 55 entgegen der Wirkung der Tellerfeder 52 verlagert, so dass der Reibkontakt 53 gelöst wird. Durch die axiale Verlagerung wird die Spindel 32 gegen die Lagerbuchse 50 verspannt, wodurch sich eine Lagerkraft entwickelt, die durch entsprechende Lagerungstechniken minimiert werden kann.
Bei geschalteten Bremseinrichtungen 40, 49 der 4 bis 7 wird daher das Ritzel 35 wirksam an einer Verdrehung gehindert, solange nicht nachgestellt wird. Soll nachgestellt werden, werden die Bremseinrichtungen 40, 49 durch eine Axialverlagerung der Spindel 32 gelöst. Es verbleiben geringe Axialkräfte und die Reibkräfte der Gewindeflanken von Muttergewinde 55 und Spindelgewinde 34 unter der axialen Belastung, die jedoch zusammengenommen sehr viel geringer als die Reibkräfte der geschalteten Bremseinrichtungen sind, so dass durch die Verwendung der Bremseinrichtungen 40, 49 in vorteilhafter Weise die Vorspannkraft der Blattfedern geringer ausgelegt werden kann und damit die Betätigungskräfte des Hebelsystems, da die Verspannkraft der Blattfedern der Betätigungskraft des Hebelsystems entgegenwirkt.

1: Reibungskupplung
2: Drehachse
3: Nachstelleinrichtung
4: Kupplungsgehäuse
5: Druckplatte
6: Hebelsystem
7: Tellerfeder
8: Tellerfederzunge
9: Drahtring
10: Drahtring
11: Kraftrand
12: Rampenring
13: Verdreheinrichtung
14: Ritzel
15: Steuereinrichtung
16: Federelement
17: Klinke
18: Anschlag
19: Bolzen
20: Kopf
21: Anschlag
22: Anlagefläche
23: Rampensystem
24: Verdreheinrichtung
25: Aufnahme
26: Öffnung
27: Gegenrampe
28: Rampenring
29: Rampe
30: Ringfläche
31: Spindelhalter
32: Spindel
33: Spindelmutter
34: Spindelgewinde
35: Ritzel
36: Umfangsprofil
37: Außenprofil
38: Ausnehmung
39: Lasche
40: Bremseinrichtung
41: Lasche
42: Energiespeicher
43: Tellerfeder
44: Lagerbuchse
45: Ring
46: Reibkontakt
47: Reibkontakt
48: Spiel
49: Bremseinrichtung
50: Lagerbuchse
51: Energiespeicher
52: Tellerfeder
53: Reibkontakt
54: Flansch
55: Muttergewinde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007052312 [0003]

Claims

Reibungskupplung (1) zumindest bestehend aus einem Kupplungsgehäuse (4) mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbaren Druckplatte (5), die von einem sich am Kupplungsgehäuse (4) abstützenden Hebelsystem (6) gegenüber einer am Kupplungsgehäuse (4) fest angeordneten Anpressplatte unter Verspannung von Reibbelägen einer Kupplungsscheibe zum Öffnen und Schließen der Reibungskupplung (1) axial verlagerbar ist, wobei während eines Hubs der Druckplatte (5) in Abhängigkeit von einer Änderung eines Abstands zwischen Anpressplatte und Hebelsystem (6) eine Klinke (17) auf einem Umfangsprofil (36) eines mit einer eine Nachstelleinrichtung (3) verdrehenden Spindel (32) verbundenen Ritzels (35) gleitet und bei Erreichen einer Verschleißgrenze mit dem Umfangsprofil (36) einen Formschluss bildet und beim nächsten Hub das Ritzel (35) verdreht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während des Gleitens der Klinke (17) auf dem Umfangsprofil (36) das Ritzel (35) von einer Bremseinrichtung (40, 49) mit einem Bremsmoment beaufschlagt wird.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment während einer Nachstellung ausgeschaltet ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (32) gegenüber einem an der Druckplatte (5) fest angeordneten Spindelhalter (31) der Spindel (32) gebremst wird.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Spindel (32) und Spindelhalter (31) zumindest einen Reibkontakt (47, 53) aufweisen.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (32) axial begrenzt gegenüber dem Spindelhalter (31) verlagerbar ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Reibkontakt (47, 53) unter Bildung eines Reibeingriffs axial mittels eines Energiespeichers (42, 51) vorgespannt ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (32) bei einer Verdrehung durch die Klinke (17) entgegen der Wirkung des Energiespeichers (42, 51) axial verlagert wird.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spindel (32) bei der Verdrehung axial an der Spindelmutter (33) abstützt.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelhalter (31) zwei Laschen (39, 41) zur Aufnahme der Spindel (32) aufweist, wobei zwischen den Laschen (39, 41) die Spindelmutter (33) aufgenommen ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die axial vom Ritzel (35) entfernte Lasche (39) ein Loslager für die Spindel (32) bildet und die zum Ritzel (35) benachbarte Lasche (41) die Bremseinrichtung (40) bildet.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lasche (41) eine axial verlagerbare Lagerbuchse (44) vorgesehen ist, die mit dem Ritzel (35) mittels des axial wirksamen Energiespeichers (42) verspannt ist, wobei die Lagerbuchse (44) mit der Lasche (41) durch den Energiespeicher (42) vorgespannt einen Reibeingriff bildet.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (32) an der vom Ritzel (35) entfernten Lasche (39) in einer axial entgegen der Wirkung des Energiespeichers (51) an der Lasche (39) in einer Lagerbuchse (50) axial verlagerbar gegenüber der Lasche (39) aufgenommen ist und an der entgegensetzten Seite des Ritzels (35) der dem Ritzel (35) benachbarten Lasche (41) mittels eines Flansches (54) axial gegen die Lasche (41) unter Bildung eines Reibkontakts (53) vorgespannt ist.