DE102010034816B4 - Reibungskupplung mit einer Hebelfeder - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Gattungsgemäße Reibungskupplungen sind beispielsweise als zugedrückte Reibungskupplungen insbesondere in Kupplungsaggregaten mit zwei als Doppelkupplung kombinierten Reibungskupplungen für ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt geworden. Derartige Doppelkupplungen sind teilweise so ausgebildet, dass an einer zentralen Druckplatte zwei Anpressplatten an jeder Seite angeordnet sind, wobei zumindest eine davon zugedrückt ist. Die dem Betätigungssystem abgewandte Reibungskupplung kann dabei mittels von der Hebelfeder beaufschlagten, die Druckplatte übergreifenden und mit der Anpressplatte verbundenen Zugankern betätigt werden.
- Die Hebelfedern einer zugedrückten Reibungskupplung weisen einen umlaufenden Kraftrand auf, an dem die Hebelelemente über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Beaufschlagung der Hebelelemente mittels des Hebelsystems erfolgt dabei radial innen, beispielsweise im Bereich des Innenumfangs der Hebelfeder. Radial außen wird bei einer axialen Beaufschlagung der Hebelfeder durch das Betätigungssystem die Anpressplatte axial verlagert, wobei die Hebelfeder in einem mittleren Durchmesser am Kupplungsgehäuse abgestützt ist und einen Hebelpunkt bildet.
- Dabei soll die Ausgestaltung der Hebelelemente einfach sein und die Kraftkennlinie über den Betätigungsweg wie Einrückweg einen möglichst flachen Verlauf aufweisen. Aus der
DE 10 2006 043 328 A1 ist eine Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bekannt. Bei dieser Schrift wird eine Tellerfeder zur Beaufschlagung der Druckplatte verwendet. Wegen ihrer elastischen Eigenschaften sind Tellerfedern als Hebelfedern weniger geeignet. Nach dem Stand der Technik wird eine Hebelfeder aus dickem Blechmaterial hergestellt, um die Steifigkeit der Hebelelemente zu erhöhen. Allerdings wird dabei der Kraftrand zur Verbindung der Hebelelemente entsprechend dick ausgeführt und die Kraftkennlinie verläuft über den Betätigungsweg entsprechend steil. Alternativ hierzu werden bei vergleichsweise geringer Dicke der Hebelfeder und damit des Kraftrandes die Hebelelemente in aufwendiger Weise durch Stege verstärkt oder mit Sicken versehen. - Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, eine zugedrückte Reibungskupplung vorzuschlagen, die bei hoher Steifigkeit der Hebelelemente eine flache Kraftkennlinie über den Arbeitsbereich aufweist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Reibungskupplung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Entsprechend wird eine Reibungskupplung mit allen Merkmalen gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
- Durch die Verbindung der Hebelelemente mittels den Hebelarmen kann auf die Ausbildung eines ringförmigen Kraftrandes verzichtet werden, der infolge seiner ringförmigen Ausbildung eine steife Anbindung der Hebelelemente aneinander erzwingt und durch seine elastische Verkippung während einer Betätigungsbewegung des Betätigungssystems eine hohe Steifigkeit aufweist, wodurch die Kraftkennlinie entsprechend steil ausfällt. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verbindung der Hebelelemente mittels der Hebelarme mit jeweils einem radialen Anteil wird diese Steifigkeit vermindert und die Hebelfeder kann zur Bereitstellung von Hebelelementen mit großer Steifigkeit aus dickem Material hergestellt werden. Um dabei die Steifigkeit der Hebelelemente gegenüber den Hebelarmen groß auszulegen, können die Hebelelemente gegenüber den Hebelarmen eine große Ausdehnung in Umfangsrichtung, also eine mehrfache Breite der Hebelarme aufweisen. Zur Ausbildung dünner Hebelarme können jeweils zwischen zwei Hebelelementen zwei dünne, in radiale Richtung ausgerichtete Ausleger vorgesehen sein, die an ihren freien Enden miteinander verbunden sind.
- Dabei werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Hebelfeder vorgeschlagen, bei denen die Hebelelemente und Hebelarme einteilig aus Blech hergestellt sind. Das Rohteil einer derartigen Hebelfeder kann mittels eines einfachen Werkzeugs ohne zusätzliche Ausbildungen für axiale Einformungen wie Sicken in der Hebelfeder vorzugsweise werkzeugfallend hergestellt werden und anschließend zumindest partiell gehärtet werden.
- Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Hebelarme radial außerhalb oder bevorzugt innerhalb eines mittleren Durchmessers der Hebelelemente auf einem vorgegebenen Befestigungsdurchmesser mit den Hebelelementen verbunden, beispielsweise an diesen aus der Hebelfeder ausgestellt sind. Dabei können die Hebelarme ausgehend von deren Befestigungsdurchmesser nach radial innen oder im Falle der bevorzugten Anordnung radial außerhalb des mittleren Durchmessers nach radial außen erweitert sein und an einem radial außerhalb beziehungsweise radial innerhalb des Befestigungsdurchmessers angeordneten Anlagedurchmesser an dem Kupplungsgehäuse abgestützt sein. Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn sich die Hebelarme an einem Anlagedurchmesser am Kupplungsgehäuse abstützen, der kleiner als der mittlere Durchmesser der Hebelelemente ist.
- Die Auflage der Hebelarme auf dem Kupplungsgehäuse zur Abstützung der Hebelfeder an diesem kann im Wesentlichen plan erfolgen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft gezeigt, wenn an den Hebelarmen eine Kuppe eingeprägt ist, mittels der die Hebelarme auf einer Anlagefläche des Kupplungsgehäuses abwälzen. Dabei kann eine Verdrehsicherung der Hebelfeder gegenüber dem Kupplungsgehäuse beispielsweise mittels an dem Kupplungsgehäuse angeordneten axialen abstehenden Bolzen vorgesehen sein, die die Hebelfeder beispielsweise im Bereich der Hebelarme durchgreifen. Alternativ kann eine Verdrehsicherung und Zentrierung der Hebelfeder gegenüber dem Kupplungsgehäuse erzielt werden, indem die Hebelarme an dem Kupplungsgehäuse befestigt, beispielsweise mit diesem vernietet sind.
- Mittels einer Reibungskupplung mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Hebelfeder mit Hebelarmen kann eine Kraftkennlinie der Hebelfeder über einen Betätigungsweg in einem Arbeitsbereich der Reibungskupplung erzielt werden, deren mittlere Steigung kleiner 20%, vorzugsweise kleiner 15% der im Arbeitsbereich maximal wirksamen Kraft beträgt, wobei die Steifigkeit der Hebelelemente verstärkten oder mit Sicken versehenen Hebelelementen entspricht.
- Die vorgeschlagene Reibungskupplung mit einer mit Hebelarmen ausgebildeten Hebelfeder kann dabei eine zugedrückte Reibungskupplung sein, deren Anpressplatte direkt von der Hebelfeder oder mittels die Druckplatte übergreifender, mit der Anpressplatte verbundener Zuganker in entgegengesetzte Richtung einer durch das Betätigungssystem auf den Innenumfang der Hebelfeder ausgeübten Betätigungskraft beaufschlagt wird.
- Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Reibungskupplung eine an sich beispielsweise aus der
DE 10 2008 003 989 A1 bekannte Nachstelleinrichtung aufweisen, bei der zwischen der Hebelfeder und der Anpressplatte ein Verstellring einer Nachstelleinrichtung wirksam angeordnet ist. - Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele der
1 bis7 näher erläutert. Dabei zeigen: -
1 einen Schnitt durch ein Kupplungsaggregat mit einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung, -
2 eine Teilansicht des Kupplungsaggregats der1 , -
3 eine schematische Teilansicht der Hebelfeder der1 , -
4 einen Schnitt durch die Hebelfeder der1 , -
5 eine alternative Ausführungsform der Hebelfeder der4 im Teilschnitt, -
6 eine weitere alternative Ausführung der Hebelfeder der4 im Teilschnitt, und -
7 eine Kraftkennlinie der Hebelfeder der4 . - Die
1 zeigt das um die Drehachse1a drehende Kupplungsaggregat1 mit zwei Reibungskupplungen2 ,3 im Schnitt. Die am Kupplungsgehäuse9 mittels axial wirksamen Energiespeichern wie Blattfedern10 ,11 axial verlagerbaren und drehfest verbundenen Anpressplatten4 ,5 der Reibungskupplungen2 ,3 werden jeweils von einer von einem nicht dargestellten Betätigungssystem radial innen beaufschlagten Hebelfeder6 ,7 gegen die jeweilige Seite der Druckplatte8 verspannt, wobei zwischen diesen und der Druckplatte8 einerseits und Reibbelägen12 ,13 andererseits jeweils einer Kupplungsscheibe14 ,15 ein Reibschluss gebildet wird. - Die Hebelfeder
6 der Reibungskupplung3 stützt sich dabei radial außen über den Verstellring einer Nachstelleinrichtung für Verschleiß an dem Kupplungsgehäuse9 ab und beaufschlagt die Anpressplatte4 direkt. - Die Anpressplatte
5 der Reibungskupplung2 wird mittels in diesem Schnitt lediglich teilweise ersichtlichen Zugankern16 von der Hebelfeder7 beaufschlagt. Zwischen dem Kupplungsgehäuse9 und der Hebelfeder7 ist der Verstellring29 der Nachstelleinrichtung für die Reibungskupplung2 wirksam angeordnet. Die über den Umfang verteilten Zuganker16 umgreifen die Druckplatte8 und durchgreifen entsprechend am Kupplungsgehäuse9 vorgesehene Ausschnitte. Die Hebelfeder7 stützt sich dabei am Kupplungsgehäuse9 ab und beaufschlagt die Zuganker16 radial außen, so dass bei einer Verlagerung des Innenumfangs der Hebelfeder7 in Richtung der Kupplungsscheibe15 die Zuganker16 die Anpressplatte5 in Richtung Druckplatte8 ziehen, die Reibungskupplung2 also zugezogen wird und einen Reibschluss mit den Reibbelägen12 bildet. Die Hebelfeder7 weist dabei über den Umfang verteilte Hebelelemente17 auf, die einerseits radial innen von dem Betätigungssystem beaufschlagt werden und andererseits radial außen die Zuganker16 beaufschlagen. In Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Hebelelementen17 sind Hebelarme18 vorgesehen, die die Hebelelemente17 miteinander zu der geschlossenen Hebelfeder7 verbinden und die Hebelfeder7 gegenüber dem Kupplungsgehäuse9 axial abstützen. - Aus der in der
2 dargestellten Ansicht des Kupplungsaggregats1 gehen Gestalt und Anordnung der Hebelfeder7 deutlich hervor. Die im Wesentlichen plan geformten Hebelelemente17 wechseln mit den Hebelarmen18 über den Umfang ab. Dabei übergreifen die Hebelelemente17 die Abstützplatte19 der Zuganker16 radial, wobei die Hebelfeder7 mittels der Niete20 gegenüber dem Kupplungsgehäuse9 (1 ) zentriert ist. Die Anzahl der über den Umfang verteilten Hebelelemente wird an die geforderte Steifigkeit angepasst und kann vorzugsweise zwischen vier und zehn betragen. -
3 zeigt eine schematische Teilansicht der Hebelfeder7a mit den Hebelelementen17a und den diese verbindenden Hebelarmen18a . Die Hebelarme18a ersetzen einen Kraftrand zur Verbindung der einzelnen Hebelelemente17a miteinander. Durch die Ausführung der Hebelarme18a mit zwei radial ausgerichteten Schenkeln21 wird die Kraftkennlinie, die die erforderliche Kraft zum Auslenken der Hebelspitzen22 der Hebelelemente17a über den Auslenkweg angibt, flach. Dies bedeutet, dass die Hebelfeder7a mit nahezu konstanter Kraft ausgelenkt werden kann. Die für eine Reibungskupplung, beispielsweise wie die oder ähnlich der Reibungskupplung2 der1 , notwendige Betätigungskraft wird damit im Wesentlichen durch die Hebelverhältnisse der Hebelelemente17a , die Belagfederung der Reibbeläge12 sowie die Steifigkeit der Blattfedern10 (1 ) bestimmt. Die Hebelfeder7a kann daher aus vergleichsweise dickem Material hergestellt und damit die Hebelelemente17a entsprechend steif ausgelegt werden, da die Schenkel21 gegenüber den Hebelelementen17a in Umfangsrichtung schmal sind und nur einen geringen Beitrag zur Kraftkennlinie leisten. - Die Hebelarme
18a sind in bevorzugter Weise radial innerhalb eines mittleren DurchmessersDM der Hebelelemente17a angeordnet und erstrecken sich nach radial außen, wobei ein AnlagedurchmesserDA der Hebelarme an dem Kupplungsgehäuse9 (1 ) kleiner oder gleich des mittleren DurchmessersDM ist. Im Weiteren sind die Hebelarme18a radial innerhalb des mittleren DurchmessersDM am BefestigungsdurchmesserDB an den Hebelelementen17a einteilig mit diesen angeordnet. - Die
4 zeigt einen Teilschnitt durch die Hebelfeder7a der3 entlang der SchnittlinieA-A . Die Hebelarme18a sind axial gegenüber den Hebelelementen17a ausgestellt und stützen sich mittels einer planen Anlagefläche23 an dem Kupplungsgehäuse9 ab. Die Hebelspitzen22 weisen eine Kuppe24 auf, um eine abwälzende Bewegung des Betätigungssystems, das mittels eines Einrücklagers mit den Hebelspitzen in Eingriff kommt, zu ermöglichen. In ähnlicher Weise kann am Außenumfang eine Kuppe vorgesehen sein, die dann auf einer Anlagefläche der Zuganker16 (1 ) beziehungsweise deren Abstützplatte19 (2 ) während einer Verlagerung der Hebelspitzen22 durch das Betätigungssystem abwälzen kann. -
5 zeigt einen Teilschnitt durch eine gegenüber den Hebelfedern7 ,7a der1 und3 ähnlichen Hebelfeder7b mit Hebelelementen17b und gegenüber diesen ausgestellten Hebelarmen18b . Im Unterschied zu den Hebelarmen18a der Hebelfeder7a der4 ist die Anlagefläche23a der Hebelarme18b gegenüber dem Kupplungsgehäuse9 als Kuppe25 ausgebildet, so dass sich die Hebelarme18b abwälzend gegenüber dem Kupplungsgehäuse verlagern. -
6 zeigt die Hebelfeder7 der1 und2 im Teilschnitt in schematischer Darstellung. Im Gegensatz zu der Anbindung der Anlageflächen23 ,23a der Hebelfedern7a ,7b der4 und5 ist die Anlagefläche23b der Hebelarme18 der Hebelfeder7 formschlüssig mittels der Niete20 mit dem Kupplungsgehäuse9 verbunden. -
7 zeigt eine typische Kraftkennlinie26 für eine erfindungsgemäße Hebelfeder7 ,7a ,7b der1 ,4 ,5 . Die aufzuwendende KraftF über den Auslenkwegs verläuft im Arbeitsbereich27 einer entsprechenden Reibungskupplung2 flach mit der Steigung28 , die im gezeigten Ausführungsbeispiel in etwa 10% der MaximalkraftFM beträgt. Es hat sich gezeigt, dass generell Steigungen kleiner 20% der Maximalkraft erzielbar sein können. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kupplungsaggregat
- 1a
- Drehachse
- 2
- Reibungskupplung
- 3
- Reibungskupplung
- 4
- Anpressplatte
- 5
- Anpressplatte
- 6
- Hebelfeder
- 7
- Hebelfeder
- 7a
- Hebelfeder
- 7b
- Hebelfeder
- 8
- Druckplatte
- 9
- Kupplungsgehäuse
- 10
- Blattfeder
- 11
- Blattfeder
- 12
- Reibbelag
- 13
- Reibbelag
- 14
- Kupplungsscheibe
- 15
- Kupplungsscheibe
- 16
- Zuganker
- 17
- Hebelelement
- 17a
- Hebelelement
- 17b
- Hebelelement
- 18
- Hebelarm
- 18a
- Hebelarm
- 18b
- Hebelarm
- 19
- Abstützplatte
- 20
- Niet
- 21
- Schenkel
- 22
- Hebelspitze
- 23
- Anlagefläche
- 23a
- Anlagefläche
- 23b
- Anlagefläche
- 24
- Kuppe
- 25
- Kuppe
- 26
- Kraftkennlinie
- 27
- Arbeitsbereich
- 28
- Steigung
- 29
- Verstellring
- A-A
- Schnittlinie
- DA
- Anlagedurchmesser
- DB
- Befestigungsdurchmesser
- DM
- mittlerer Durchmesser
- F
- Kraft
- FM
- Maximalkraft
- s
- Auslenkweg
Claims (7)
- Reibungskupplung (2), insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Doppelkupplungsgetriebe, enthaltend ein Kupplungsgehäuse (9), eine mit diesem fest verbundene Druckplatte (8) und eine gegenüber dem Kupplungsgehäuse (9) drehfest und axial verlagerbare Anpressplatte (5), die in einem kraftfreien Zustand unter Vorspannung von sich an dem Kupplungsgehäuse (9) axial abstützenden Energiespeichern geöffnet ist und von einer Hebelfeder (7, 7a, 7b) am Außenumfang dieser mit um eine Drehachse (1a) der Reibungskupplung (2) angeordneten, radial ausgerichteten und in Umfangsrichtung miteinander verbundenen Hebelelementen (17, 17a, 17b) bei einer axialen Beaufschlagung dieser mittels eines Betätigungssystems an deren Innenumfang axial in Richtung der Druckplatte (8) verlagert wird, wobei die Hebelfeder (7, 7a, 7b) mittels aus der Hebelfeder (7, 7a, 7b) ausgestellten, in Umfangsrichtung mit den Hebelelementen (17, 17a, 17b) abwechselnden Hebelarmen (18, 18a, 18b) am Kupplungsgehäuse (9) axial abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme (18) am Kupplungsgehäuse (9) befestigt sind, wobei die Hebelelemente (17, 17a, 17b) die Druckplatte (8) übergreifende, mit der Anpressplatte (5) verbundene Zuganker (16) mit einer in entgegengesetzte Richtung einer durch das Betätigungssystem auf den Innenumfang der Hebelfeder (7, 7a, 7b) ausgeübten Betätigungskraft gerichteten Kraft beaufschlagen.
- Reibungskupplung (2) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelfeder (7, 7a, 7b) mit Hebelelementen (17, 17a, 17b) und Hebelarmen (18, 18a, 18b) einteilig aus Blech hergestellt ist. - Reibungskupplung (2) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme (18, 18a, 18b) radial innerhalb eines mittleren Durchmessers (DM) der Hebelelemente (17, 17a, 17b) auf einem vorgegebenen Befestigungsdurchmesser (DB) mit den Hebelelementen (17, 17a, 17b) verbunden sind. - Reibungskupplung (2) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme (18, 18a, 18b) ausgehend von deren Befestigungsdurchmesser (DB) nach radial außen erweitert sind und an einem radial außerhalb des Befestigungsdurchmessers (DB) angeordneten Anlagedurchmessers (DA) an dem Kupplungsgehäuse (9) abgestützt sind. - Reibungskupplung (2) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagedurchmesser (DA) kleiner oder gleich dem mittleren Durchmesser (DM) der Hebelelemente (17, 17a, 17b) ist. - Reibungskupplung (2) nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftkennlinie (26) der Hebelfeder (7, 7a, 7b) über einen Auslenkweg (s) in einem Arbeitsbereich (27) der Reibungskupplung (2) eine mittlere Steigung (28) der aufzuwendenden Kraft (F) kleiner 20%, vorzugsweise kleiner oder gleich 10% der im Arbeitsbereich (27) auftretenden Maximalkraft (FM) aufweist. - Reibungskupplung (2) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hebelfeder (7, 7a, 7b) und der Anpressplatte (5) ein Verstellring (29) einer Nachstelleinrichtung wirksam angeordnet ist.
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