DE102010045791A1

DE102010045791A1 - Reibungskupplung mit weggesteuerter Verschleißkompensation

Info

Publication number: DE102010045791A1
Application number: DE102010045791A
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert; Christophe Acker
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2030-09-18
Also published as: DE102010045791B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung zumindest bestehend aus einem Gehäuse mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte, die von einem sich am Kupplungsgehäuse abstützenden Hebelsystem gegenüber einer gehäusefest angeordneten Gegendruckplatte unter Verspannung von Reibbelägen einer Kupplungsscheibe axial verlagerbar ist, wobei bei Unterschreiten eines bei verspannten Reibbelägen gebildeten Abstands zwischen Anpressplatte und Druckplatte ein Formschluss zwischen einem mit einer Spindel eines an der Anpressplatte angeordneten Spindeltriebs zum Drehantrieb eines zwischen Anpressplatte und Hebelsystem angeordneten Verstellrings verbundenen Ritzel und einer am Gehäuse befestigten Antriebsklinke gebildet wird und während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte gegenüber dem Gehäuse nach einem Verdrehen des Ritzels mittels der Antriebsklinke gelöst wird. Um eine Nachstelleinrichtung der Reibungskupplung mit axial geringen Bauraum und einfacher Montage vorzuschlagen, wird die Antriebsklinke aus einem mit dem Gehäuse elastisch verbundenen, außerhalb des Gehäuses radial angeordneten Befestigungsteil und einem den Formschluss mit dem Ritzel bildenden, das Gehäuse axial durchgreifenden Antriebsteil gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer weggesteuerten Verschleißkompensation gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Reibungskupplung ist beispielsweise aus der DE 10 2008 051 100 A1 bekannt. Eine Verschleißkompensation des über Lebensdauer der Reibungskupplung auftretenden Verschleißes der Reibbeläge in derartigen Reibungskupplungen wird bewirkt, indem zwischen der Anpressplatte und dem diese beaufschlagenden Hebelsystem ein Verstellring angeordnet wird, der über in Umfangsrichtung angeordnete Rampen aufweist, die mit auf der Anpressplatte angeordneten Gegenrampen bei Verdrehung des Verstellrings den durch die axial abgetragenen Reibbeläge verursachten verringerten Abstand zwischen Gegendruckplatte und Anpressplatte und damit zwischen Gegendruckplatte und Hebelsystem ausgleicht. Auf diese Wiese kann über die Lebensdauer der Reibungskupplung ein im Wesentlichen konstanter Anstellwinkel des Hebelsystems, beispielsweise eine Hebelfeder oder Tellerfeder, zum Gehäuse mit damit verbundenen konstanten Betätigungskräften der Reibungskupplung erzielt werden.
Die Verdrehung des Verstellrings erfolgt mittels eines im Verschleißfall gebildeten Formschlusses zwischen einer gehäusefest angeordneten Antriebsklinke und einem an der Anpressplatte aufgenommenen Spindeltrieb, wobei an dessen Spindel ein Ritzel angeordnet ist, auf dessen Außenprofil die Antriebsklinke im Normalzustand der Reibungskupplung während der Betätigungsvorgänge, die eine axiale Verlagerung der Anpressplatte zwischen einem geöffneten Zustand, bei dem die Reibbeläge der Kupplungsscheibe nicht in Eingriff zwischen Gegendruckplatte und Anpressplatte stehen, und einem geschlossenen Zustand, bei dem die Reibbeläge zwischen Gegendruckplatte und Anpressplatte axial verspannt sind und einen Reibeingriff mit diesen zur Übertragung des an der Reibungskupplung anstehenden Moments bilden, der Reibungskupplung bewirken. Mit zunehmendem Verschleiß der Reibbeläge verringert sich der Abstand wie Verschleißabstand zwischen Anpressplatte und Gegendruckplatte und erhöht sich der Relativweg zwischen Gehäuse und Anpressplatte, so dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Relativweges während eines Betätigungsweges der Reibungskupplung mit sich in Richtung Gegendruckplatte bewegender Anpressplatte die Antriebsklinke formschlüssig in das Außenprofil des Ritzels einrastet und bei einer Rückbewegung der Anpressplatte das Ritzel um einen vorgegebenen Betrag verdreht. Hierdurch wird nach der folgenden kinematischen Kette die Spindel des Spindeltriebs verdreht und die auf der Spindel drehfest angeordnete und in den Verstellring radial eingreifende Spindelmutter längs der Spindel verlagert, so dass der Verstellring um einen vorgegebenen Betrag verdreht wird und dadurch der ursprüngliche Abstand zwischen Hebelsystem und Gegendruckplatte wieder hergestellt wird. Bei der Rückbewegung bewegt sich im Weiteren die Antriebsklinke wieder aus dem Außenprofil und gleitet auf diesem solange, bis der nächste Verschleißabstand erreicht ist.
In der bekannten Reibungskupplung ist die Antriebsklinke axial zwischen dem Hebelsystem und dem Gehäuse aufgenommen. Um eine Beschädigung der Antriebsklinke bei klemmendem Ritzel zu vermeiden, ist die Antriebsklinke axial elastisch in Richtung des Gehäuses verlagerbar, wobei die Steifigkeit der Antriebsklinke so ausgelegt ist, dass die Kraft zur axial elastischen Verlagerung der Antriebsklinke gegen die Bewegung der Anpressplatte zur Verdrehung des Ritzels größer als die bei einem gewöhnlichen Nachstellprozess von der Antriebsklinke zur Verdrehung des Ritzels aufzuwendenden Kraft ist. Um das Ausweichen der Antriebsklinke bei klemmendem Ritzel zu ermöglichen, muss im Gehäuse ein entsprechender axialer Bauraum vorgehalten werden. Hierfür ist ein Freiraum für die Antriebsklinke im Bereich zwischen Hebelsystem und Gehäuse, der den axialen Bauraumbedarf der Reibungskupplung erhöht.
Weiterhin ist die Antriebsklinke während der Montage einer aus Hebelsystem, Gehäuse und Antriebsklinke gebildeten Baugruppe mit einer aus dem Verstellring, der Anpressplatte und dem Spindeltrieb gebildeten Baugruppe nicht einsehbar, so dass diese gegebenenfalls bei der Kontaktierung mit dem Ritzel beschädigt wird.
Es ergibt sich daher die Aufgabe, eine Reibungskupplung mit einer weggesteuerten Verschleißkompensation vorzuschlagen, die komplikationsfrei zu montieren ist und einen axial geringen Bauraumbedarf aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Reibungskupplung zumindest bestehend aus einem Gehäuse mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte, die von einem sich am Kupplungsgehäuse abstützenden Hebelsystem gegenüber einer gehäusefest angeordneten Gegendruckplatte unter Verspannung von Reibbelägen einer Kupplungsscheibe axial verlagerbar ist, wobei bei Unterschreiten eines bei verspannten Reibbelägen gebildeten Abstands zwischen Anpressplatte und Druckplatte ein Formschluss zwischen einem mit einer Spindel eines an der Anpressplatte angeordneten Spindeltriebs zum Drehantrieb eines zwischen Anpressplatte und Hebelsystem angeordneten Verstellrings verbundenen Ritzel und einer am Gehäuse befestigten Antriebsklinke gebildet wird, während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte gegenüber dem Gehäuse nach einem Verdrehen des Ritzels mittels der Antriebsklinke gelöst wird und die Antriebsklinke aus einem mit dem Gehäuse elastisch verbundenen, außerhalb des Gehäuses radial angeordneten Befestigungsteil und einem den Formschluss mit dem Ritzel bildenden, das Gehäuse axial durchgreifenden Antriebsteil gebildet ist. Durch die Anordnung des Befestigungsteils außerhalb des Gehäuses wird axialer Bauraum im Gehäuse eingespart. Durch die hohe Flexibilität der Anordnung der Antriebsklinke außerhalb des Gehäuses ist diese Ausbildung einer Reibungskupplung gegenüber Formänderungen des Gehäuses wenig kostenanfällig, da eine Anordnung des Befestigungsteils der Antriebsklinke an der Außenseite des Gehäuses einfach ausgeführt werden kann und die Werkzeugkosten bei Änderungen des Gehäuses weniger hoch ausfallen.
Durch die Anordnung der Antriebsklinke außerhalb des Gehäuses kann eine Baugruppe bestehend aus dem Gehäuse und dem Hebelsystem ohne Antriebsklinke gebildet werden, das mit der Baugruppe der Anpressplatte, dem Verstellring und dem Spindeltrieb verbunden wird. Danach kann die Antriebsklinke auf dem Gehäuse beispielsweise mittels eines Blindniets, einer Schraube oder dergleichen angebracht und während der Montage auf die exakte Positionierung an dem Ritzel ohne die Gefahr einer Beschädigung überwacht werden. In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, das Befestigungsteil der Antriebsklinke zusammen mit der Vorspannfeder mittels eines Stufenbolzens, mit der das Hebelsystem am Gehäuse aufgenommen ist, am Gehäuse zu befestigen, so dass auf zusätzliche Befestigungsmittel verzichtet werden kann. Gegenüber einer Anordnung mit der Antriebsklinke an der Innenseite des Gehäuses zwischen Hebelsystem und Gehäuse kann die Formgebung des Gehäuses einfacher ausgestaltet werden. Beispielsweise ist die Anbindung des Steuerbolzens am Gehäuse einfacher ausführbar. Weiterhin braucht der Freiraum für die axiale Ausweichbewegung der Antriebsklinke beispielsweise bei blockiertem Ritzel nicht an der Gehäuseinnenseite vorgehalten zu werden, so dass ein axialer Bauraumgewinn erzielt werden kann.
Um eine Beschädigung der Antriebsklinke bei beispielsweise infolge von Rostbildung klemmendem Ritzel bei einer Bildung eines Formschlusses zwischen Ritzel und Antriebsklinke und einer Verlagerungsbewegung der Anpressplatte gegenüber dem Gehäuse zu vermeiden, wird vorgeschlagen, das Befestigungsteil axial zwischen dem Gehäuse und einer Vorspannfeder einzuspannen. Entsprechend der Vorspannkraftrichtung werden Gehäuse, Antriebsklinke und Vorspannfeder, die aus mehreren einzelnen elastischen Blechen gebildet sein kann, übereinander geschichtet angeordnet. Die Vorspannfedern sind aufgrund ihrer Materialstärke und Formgebung robuster und schützen somit die darunterliegende Antriebsklinke vor von außen einwirkenden schädigenden Einflüssen wie Korrosion, Verschmutzung, Beschädigung oder dergleichen.
Die Vorspannfeder kann gemeinsam mit dem Befestigungsteil radial innerhalb eines Fensters zur Durchführung des Antriebsteils an dem Gehäuse befestigt sein und damit eine einseitig eingespannte Blattfeder bilden, die mittels einer vorgegebenen Steifigkeit das Befestigungsteil und damit die gesamte Antriebsklinke axial elastisch gegenüber dem Gehäuse fixiert. Wird allerdings bei klemmendem Ritzel die Antriebsklinke über Gebühr axial belastet, wird die Vorspannfeder entgegen ihrer Wirkung verlagert und die Antriebsklinke kann ohne Beschädigung axial ausweichen.
Der Weg der axial elastischen Vorspannfeder ist dabei begrenzt und wird mittels eines radial zwischen einer Befestigung dieser und dem Antrieb angeordneten und von dem Hebelsystem nach Aufbrauch eines Axialspiels beaufschlagten Steuerbolzens gesteuert. Dieser Steuerbolzen weist im Betriebspunkt der Reibungskupplung, also bei eingerückter Reibungskupplung einen definierten Axialabstand zum Hebelsystem wie einer Tellerfeder auf, beispielsweise ist das Axialspiel größer als der Abstand zwischen zwei Nachstellzyklen, also entsprechend einem Abstand zwischen zwei den Formschluss zur Antriebsklinke bildenden Teilungen wie Zähnen des Außenprofils des Ritzels. Die Größe des Axialabstandes zum Hebelsystem kann dabei beispielsweise durch Distanzstücke wie beispielsweise Scheiben zwischen Antriebsklinke und Gehäuse eingestellt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, die Befestigung der Antriebsklinke an dem Gehäuse reversibel auszubilden, so dass die Antriebsklinke zum Einstellen des Axialabstands gegebenenfalls mehrfach entfernt und wieder montiert werden kann.
Eine kombinierte Anwendung desselben Designs des Gehäuses für Reibungskupplungen ohne und mit Verschleißkompensation ist in vorteilhafter Weise möglich. Dabei kann gegebenenfalls mittels einer spannenden Nachbearbeitung geringen Umfangs eine Formgebung für die Fixierung der Antriebsklinke vorgesehen werden, insbesondere wenn lediglich geringe Stückzahlen von Reibungskupplungen mit Verschleißkompensation vorgesehen sind.
In vorteilhafter Weise ist die Antriebsklinke am Gehäuse einstellbar fixiert, so dass die Position der Antriebsklinke bezüglich des Ritzels reguliert werden kann. Beispielsweise kann mittels eines Langlochs in der Antriebsklinke und einer Verschraubung mit dem Gehäuse ein radiales Abstandsverhältnis zwischen Antriebsklinke und Ritzel eingestellt werden. Die daraus resultierende Vorspannung der Antriebsklinke gegenüber dem Ritzel kann damit auf ein erforderliches Mindestmaß beschränkt werden, wodurch die Spannungsbelastung der Teile und der Verschleiß durch Reibung an der Kontaktstelle verringert werden kann.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine Reibungskupplung mit außen am Gehäuse befestigter Antriebsklinke und
2 einen Teilschnitt durch eine gegenüber der Reibungskupplung der 1 leicht veränderten Reibungskupplung.
Die 1 zeigt die Reibungskupplung 1 im Teilschnitt mit dem Gehäuse 2 und der fest an diesem aufgenommenen, nur angedeuteten Gegendruckplatte 3, gegen die die von dem Hebelsystem 4 wie Tellerfeder 5 axial verlagerbare, und drehfest mit dem Gehäuse 2 verbundene Anpressplatte 6 unter Bildung eines Reibschlusses mit den Reibbelägen 7 der – nicht näher dargestellten – Kupplungsscheibe verspannbar ist.
Zur Kompensation von axialem Verschleiß der Reibbeläge 7 ist zwischen der Tellerfeder 5 und der Anpressplatte der Verstellring 8 angeordnet, der bei erkanntem Verschleiß von dem Spindeltrieb 9 verdreht wird. Hierzu wird im Verschleißzustand zwischen dem mit einer Spindel des Spindeltriebs 9 verbundenen Ritzel 10 und der an dem Gehäuse 2 aufgenommenen Antriebsklinke 11 ein Formschluss hergestellt, wenn sich infolge des Verschleißes ein verlängerter Weg der Anpressplatte 6 gegenüber dem Gehäuse 2 ergibt. Bei einer Rückbewegung der Anpressplatte 6 – hier zum Öffnen der Reibungskupplung 1 – wird das Ritzel 10 und damit über den Spindeltrieb 9 der Verstellring 8 mit seinen in Umfangsrichtung angeordneten und an den komplementär zu diesen ausgebildeten Gegenrampen 13 der Anpressplatte 6 anliegenden Rampen 12 verdreht und der durch den Verschleiß der Reibbeläge 7 verringerte Abstand zwischen Tellerfeder 5 und Gegendruckplatte 3 verringert. Zur detaillierten Erläuterung der Funktion der Verschleißkompensation und des Aufbaus des Spindeltriebs wird auf die DE 10 2008 051 100 A1 verwiesen.
In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung 1 der 1 wird die Antriebsklinke 11 außerhalb des Gehäuses 2 befestigt, wobei das Befestigungsteil 14 der Antriebsklinke 11 radial ausgerichtet und radial innen mittels des Blindniets 15 an dem Gehäuse 2 befestigt ist. Das Antriebsteil 16 ist an dem freien Ende des Befestigungsteils axial umgelegt und durchgreift das Gehäuse 2 durch das Fenster 17. Im Normalbetrieb ist die Antriebsklinke 11 gegen das Außenprofil 18 wie Sägezahnung des Ritzels 10 radial vorgespannt und gleitet auf diesem während den Betätigungsvorgängen der Reibungskupplung 1, also bei axialer Verlagerung der Anpressplatte 6. Bei Erhöhung des axialen Wegs der Anpressplatte 6 im Verschleißzustand rastet die Antriebsklinke 11 formschlüssig in das Außenprofil 18 bei geschlossener Reibungskupplung 1 ein und nimmt beim Öffnen der Reibungskupplung 1 das Ritzel 10 mit. Anschließend gleitet die Antriebsklinke 11 wieder aus dem Außenprofil 18 und ein Nachstellzykius ist abgeschlossen.
Um die Antriebsklinke 11 bei beispielsweise wegen Rostansatzes klemmendem Ritzel 10 vor Beschädigung zu schützen, ist die Antriebsklinke 11 gegenüber dem Gehäuse 2 axial elastisch aufgenommen. Hierzu ist über das Befestigungsteil 14 der Antriebsklinke 11 die Vorspannfeder 19 gelegt und zusammen mit dem Befestigungsteil 14 mittels des Blindniets 15 einseitig am Gehäuse 2 befestigt. Die Vorspannfeder 19 wird mittels des Steuerbolzens 20 dann gegen ihre Vorspannung gegen die Antriebsklinke 11 verlagert, wenn der Axialabstand 21, der zumindest einer Teilung des Außenprofils 18 entspricht, zwischen der Tellerfeder 5 und dem Steuerbolzen 20 aufgebraucht ist. Dabei verlagert die Tellerfeder 5 den Steuerbolzen 20 und gibt die Antriebsklinke frei, die bei klemmendem Ritzel 10 gegenüber dem Gehäuse 2 ausweichen kann. Zur Einstellung des Axialabstands 21 ist zwischen dem Gehäuse 2 und der Antriebsklinke 11 die Distanzscheibe 22 vorgesehen, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Distanzring um den Steuerbolzen angeordnet ist.
Die 2 zeigt in Abwandlung zu der Reibungskupplung 1 der 1 die Reibungskupplung 1a im Teilschnitt mit einer geänderten Befestigung der Antriebsklinke 11 und der Vorspannfeder 19 am Gehäuse 2. Zur Befestigung dieser dient der Stufenbolzen 23, der das Hebelsystem 4 wie Tellerfeder 5 an dem Gehäuse aufnimmt und zentriert. Auf diese Weise können zusätzliche Bauteile zur Befestigung der Antriebklinke 11 und der Vorspannfeder 19 vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Reibungskupplung
1a: Reibungskupplung
2: Gehäuse
3: Gegendruckplatte
4: Hebelsystem
5: Tellerfeder
6: Anpressplatte
7: Reibbelag
8: Verstellring
9: Spindeltrieb
10: Ritzel
11: Antriebsklinke
12: Rampe
13: Gegenrampe
14: Befestigungsteil
15: Blindniet
16: Antriebsteil
17: Fenster
18: Außenprofil
19: Vorspannfeder
20: Steuerbolzen
21: Axialabstand
22: Distanzscheibe
23: Stufenbolzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008051100 A1 [0002, 0018]

Claims

Reibungskupplung (1, 1a) zumindest bestehend aus einem Gehäuse (2) mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte (6), die von einem sich am Gehäuse (2) abstützenden Hebelsystem (4) gegenüber einer gehäusefest angeordneten Gegendruckplatte (3) unter Verspannung von Reibbelägen (7) einer Kupplungsscheibe axial verlagerbar ist, wobei bei Unterschreiten eines bei verspannten Reibbelägen (7) gebildeten Abstands zwischen Anpressplatte (6) und Gegendruckplatte (3) ein Formschluss zwischen einem mit einer Spindel eines an der Anpressplatte (6) angeordneten Spindeltriebs (9) zum Drehantrieb eines zwischen Anpressplatte (6) und Hebelsystem (4) angeordneten Verstellrings (8) verbundenen Ritzel (10) und einer am Gehäuse (2) befestigten Antriebsklinke (11) gebildet wird und während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte (6) gegenüber dem Gehäuse (2) nach einem Verdrehen des Ritzels (10) mittels der Antriebsklinke (11) gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsklinke (11) aus einem mit dem Gehäuse (2) elastisch verbundenen, außerhalb des Gehäuses (2) radial angeordneten Befestigungsteil (14) und einem den Formschluss mit dem Ritzel (10) bildenden, das Gehäuse (2) axial durchgreifenden Antriebsteil (16) gebildet ist.
Reibungskupplung (1, 1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil (14) axial zwischen dem Gehäuse (2) und einer Vorspannfeder (19) eingespannt ist.
Reibungskupplung (1, 1a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsteil (14) und Vorspannfeder (19) gemeinsam, radial innerhalb eines Fensters (17) zur Durchführung des Antriebsteils (16) an dem Gehäuse (2) befestigt sind.
Reibungskupplung (1a) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsteil (14) und Vorspannfeder (19) mittels eines Stufenbolzens (23), mit der das Hebelsystem (4) am Gehäuse (2) aufgenommen ist, befestigt sind.
Reibungskupplung (1, 1a) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (19) mittels eines radial zwischen einer Befestigung dieser und dem Fenster (17) für das Antriebsteil (16) angeordneten und von dem Hebelsystem (4) nach Aufbrauch eines Axialabstands (21) beaufschlagten Steuerbolzens (20) gesteuert wird.
Reibungskupplung (1, 1a) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialabstand (21) größer als der Abstand zwischen zwei Nachstellzyklen ist.
Reibungskupplung (1, 1a) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialabstand (21) mittels einer zwischen dem Gehäuse (2) und der Antriebsklinke (11) angeordneten Distanzscheibe (22) eingestellt wird.