DE102010049932A1

DE102010049932A1 - Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102010049932A1
Application number: DE102010049932A
Authority: DE
Inventors: Markus Hausner; Alexander Dr. Fidlin; Arsenty Tikhomolov; Laurent Ineichen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2011-05-26

Abstract

Bei einer Kupplungsanordnung für die Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes, wobei die Kupplungsanordnung eine Reibungskupplung und eine Ausrückvorrichtung aufweist, die Reibungskupplung eine mit der Kurbelwelle verbundene Anpressplatte und eine relativ zu dieser axial verschiebbare Druckplatte sowie eine Kupplungsscheibe, die mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist und zwischen Anpressplatte und Druckplatte reibschlüssig einklemmbar ist, umfasst und die Ausrückvorrichtung eine Tellerfeder umfasst, die an einem mit der Anpressplatte verbundenen Kupplungsgehäuse angeordnet ist und eingerichtet ist, eine axiale Relativbewegung der Druckplatte zu bewirken, wird eine reduzierte Übersetzung zwischen Schwankungen der Anpresskraft und Schwankungen des Abstandes zwischen Kurbelwelle und Ausrückvorrichtung erreicht, indem die Kupplungsanordnung ein Mittel zur Reduzierung von Schwankungen einer Anpresskraft der Druckplatte bei Abstandsänderungen zwischen Kurbelwelle und Ausrückvorrichtung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für die Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes, wobei die Kupplungsanordnung eine Reibungskupplung und eine Ausrückvorrichtung aufweist, die Reibungskupplung eine mit der Kurbelwelle verbundene Anpressplatte und eine relativ zu dieser axial verschiebbare Druckplatte sowie eine Kupplungsscheibe, die mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist und zwischen Anpressplatte und Druckplatte reibschlüssig einklemmbar ist, umfasst und die Ausrückvorrichtung eine Tellerfeder umfasst, die an einem mit der Anpressplatte verbundenen Kupplungsgehäuse angeordnet ist und eingerichtet ist, eine axiale Relativbewegung der Druckplatte zu bewirken.
Die Kraftübertragung zwischen Motor und Getriebe erfolgt bei Handschaltgetrieben, automatisierten Handschaltgetrieben oder Doppelkupplungsgetrieben mit kraftschlüssigen Kupplungen. Eine mögliche Anordnung hierbei ist, dass die Kupplung über ein Zwischenelement wie z. B. ein Schwungrad mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors antriebsseitig verbunden ist. Der Abtrieb erfolgt über eine oder mehrere Kupplungsscheiben, welche mit der Getriebeeingangswelle verbunden sind. Die Anpressung der motorseitig angeordneten Elemente auf die Kupplungsscheibe erfolgt über einen Federspeicher, beispielsweise einer Tellerfeder. Um den Kraftfluss zwischen Antrieb und Abtrieb zu unterbrechen bzw. um ein gewünschtes Schlupfmoment einzustellen, wird die Kupplung über Hebel, beispielsweise Tellerfederzungen, betätigt. Die Betätigung erfolgt durch eine getriebeseitig angeordnete Ausrückeinheit. Die Kupplung ist dabei zwischen Kurbelwelle und der Ausrückeinheit eingespannt, d. h. eine Wegänderung zwischen Kurbelwelle und Ausrückeinheit bewirkt ein Öffnen oder Schließen der Kupplung bzw. eine Änderung der Anpressung und damit des übertragbaren Drehmomentes.
Konstruktiv ist die Wegänderung seitens der Ausrückeinheit vorgesehen, wodurch die Kupplung gesteuert wird. Ungewollte Wegänderungen ergeben sich durch axiale Bewegungen der Kurbelwelle. In der Schlupfphase der Kupplung wird daher die Kupplung durch die Bewegungen der Kurbelwelle periodisch geöffnet und geschlossen bzw. auch dynamisch angeregt. Dadurch entstehen Schwankungen der Anpresskraft und letztendlich Wechselmomente, die über die Kupplungsscheibe auf die Getriebeeingangswelle übertragen werden. Die dadurch angeregten Torsionsschwingungen können sowohl zu Fahrzeugvibrationen als auch zu Geräuschen führen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Optimierung der Kupplungsanordnung hinsichtlich einer reduzierten Übersetzung zwischen Schwankungen der Anpresskraft und Schwankungen des Abstandes zwischen Kurbelwelle und Ausrückvorrichtung.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsanordnung für die Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes, wobei die Kupplungsanordnung eine Reibungskupplung und eine Ausrückvorrichtung aufweist, die Reibungskupplung eine mit der Kurbelwelle verbundene Anpressplatte und eine relativ zu dieser axial verschiebbare Druckplatte sowie eine Kupplungsscheibe, die mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist und zwischen Anpressplatte und Druckplatte reibschlüssig einklemmbar ist, umfasst und die Ausrückvorrichtung eine Tellerfeder umfasst, die an einem mit der Anpressplatte verbundenen Kupplungsgehäuse angeordnet ist und eingerichtet ist, eine axiale Relativbewegung der Druckplatte zu bewirken, wobei die Kupplungsanordnung ein Mittel zur Reduzierung von Schwankungen einer Anpresskraft der Druckplatte bei Abstandsänderungen zwischen Kurbelwelle und Ausrückvorrichtung umfasst. Die erfinderische Lösung der Aufgabe besteht in zusätzlichen Elementen, die im Bereich einer kritischen Betriebssituation geringere Anpresskraftschwankungen aufgrund von Wegänderungen zwischen Kurbelwelle und Ausrückeinheit realisieren. Vorzugsweise umfasst dies eine Änderung der Übersetzung zwischen Ausrückeinheit und Anpressebene innerhalb der Kupplung. Erfindungsgemäß sind Elemente vorgesehen, die im Bereich einer kritischen Betriebssituation verringerte Anpresskraftschwankungen aufgrund von Wegänderungen zwischen Kurbelwelle und Ausrückeinheit bewirken.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen wirken primär nur in bestimmten Betriebssituationen. Eine kritische Betriebssituation ist beispielsweise durch einen vorgegebener Anpresskraftbereich oder Wegbereich zwischen Kurbelwelle und Ausrückeinheit oder Betätigungskraftbereich der Kupplung oder Druckbereich im Falle einer hydraulisch betätigten Kupplung definiert. Eine solche Betriebssituation ist beispielsweise auch der Kontaktpunkt (Kiss-Point) oder andere ausgewiesene Punkte der Kupplungskennlinie. Insbesondere bei schleifender Kupplung und konstantem Kupplungsmoment ist eine solche bestimmte Betriebssituation gegeben.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mittel zur Reduzierung von Schwankungen der Anpresskraft der Druckplatte eine lokale Nachgiebigkeit in der Kupplungsanordnung ist. Die lokale Nachgiebigkeit weist eine größere, insbesondere deutlich größere Nachgiebigkeit als die anderen Nachgiebigkeiten der Kupplungsanordnung auf. Bei Erreichen der zuvor genannten bestimmten Betriebssituation, also beispielsweise bei Erreichen des Kontaktpunktes, wird daher zunächst die lokale Nachgiebigkeit überwunden, bis deren Federweg aufgebraucht ist. Dadurch werden axiale Verschiebungen der Kurbelwelle und damit einhergehende Verschiebungen von Kupplungsgehäuse und Anpressplatte sowie der Aufhängung der Tellerfeder an dem Kupplungsgehäuse in nur geringe Anpresskraftschwankungen umgesetzt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die lokale Nachgiebigkeit nur um einen bestimmten Betriebspunkt bzw. nur über einen bestimmten Teil des Ausrückwegs wirksam ist. Außerhalb des Betriebspunktes hat die Nachgiebigkeit, z. B. indem deren Federweg aufgebraucht ist, keine Wirkung. Dadurch ändert sich die Kupplungskennlinie außerhalb des Betriebspunktes nicht oder nur unwesentlich.
In Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die lokale Nachgiebigkeit zwischen der Tellerfeder und dem Kupplungsdeckel und/oder zwischen der Tellerfeder und der Druckplatte und/oder zwischen der Tellerfeder und einem Ausrücklager angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann eine definierte Nachgiebigkeit zusätzlich zu den vorhandenen Nachgiebigkeiten in der Kupplungsanordnung angeordnet werden, sodass die Kennlinie der lokalen Nachgiebigkeit allein ohne weitere Veränderungen der Kupplungskennlinie außerhalb des Betriebspunktes bzw. Ausrückweges, in denen die lokale Nachgiebigkeit ihre Wirkung entfaltet, definiert werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kupplungsanordnung ein hydraulisches System zur Betätigung der Ausrückvorrichtung aufweist und die lokale Nachgiebigkeit ein Druckspeicher in dem hydraulischen System ist. Mit dieser Maßnahme kann eine lokale Nachgiebigkeit ohne eine Änderung der Kupplung selbst bzw. der Ausrückvorrichtung in das System eingebracht werden. Der Druckspeicher wird einfach zusätzlich an das hydraulische System angeschlossen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druckspeicher eine Bohrung aufweist, die abhängig von dem verschobenen Volumen in der hydraulischen Betätigung freigegeben wird. Dadurch kann eine weitere Wegabhängigkeit der Kennlinie des Druckspeichers bewirkt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mittel zur Reduzierung von Schwankungen der Anpresskraft der Druckplatte einen radial verlagerbaren Lagerpunkt der Tellerfeder umfasst. Durch die radiale Verlagerung des Lagerpunktes wird die Übersetzung des Ausrückerweges zu dem Weg der Druckplatte verändert. Damit kann in gewünschten Betriebspunkten gezielt eine möglichst geringe Übersetzung eingestellt werden.
Die Erfindung sieht also Elemente im Kraftfluss der Betätigungskraft bzw. dem Betätigungsdruck bei hydraulisch betätigter Kupplung vor. Diese Elemente können sein:
– Ein Zusatzelement zwischen Kurbelwelle und dem axialen Hauptlager oder zwischen dem axialen Hauptlager und der Motorblockwand. Solch ein Element kann auch in das Axiallager integriert werden:

– Ein Zusatzelement zwischen Kurbelwelle und Schwungrad;
– im Falle eines Zweimassenschwungrades ein Zusatzelement zwischen Primärschwungscheibe und Sekundärschwungscheibe;
– Ein Zusatzelement zwischen Tellerfederzungen und Ausrücklager der Ausrückeinheit;
– Ein Zusatzelement zwischen Ausrückeinheit und Befestigungsebene am Getriebe
– Ein Zusatzelement im Ausrücksystem, beispielsweise einem hydraulischen Ausrücksystem;
– Ein Zusatzelement an beliebiger Stelle, die mit Ausrückkraft bzw. -druck beaufschlagt ist, wobei Anordnungen in der Nähe der Kupplung aufgrund von Reibungen und Dämpfungen bevorzugt werden. Dabei werden bevorzugt ein Zusatzelement zwischen Tellerfeder und Anpressplatte oder ein Zusatzelement zwischen Tellerfeder und Kupplungsdeckel (Tellerfederlagerung) oder eine Vergrößerung der Übersetzung innerhalb der Kupplung verwendet.

Alle erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführungsformen, mit Ausnahme der direkten Änderung der Übersetzung der Tellerfeder, stellen im Bereich kritischer Betriebspunkte einen zusätzlichen Federspeicher dar, der eine von außen aufgeprägte Wegmodulation speichert und so eine Anpresskraftmodulation vollständig oder teilweise reduziert. Alle vorgeschlagenen Lösungen mit Ausnahme der direkten Änderung der Übersetzung der Tellerfeder können grundsätzlich entweder kraft- bzw. druckabhängig oder wegabhängig zu- und weggeschaltet werden. Beispielsweise ist ein Federspeicher bei einer Kraftsteuerung auf eine untere Kraftschwelle vorgespannt, bis zu der er nicht wirkt. Bei Erreichen einer oberen Kraftschwelle wird er abgeschaltet, indem beispielsweise ein Anschlag erreicht wird. Das gleiche gilt für einen Druckspeicher im Falle einer Anordnung in einem hydraulischen Ausrücksystem. Optional können die vorgeschlagenen Lösungen auch wegabhängig ausgelegt werden. Beispielsweise kann im Falle einer Anordnung in einem hydraulischen Ausrücksystem wegabhängig bzw. abhängig vom verschobenen Volumen des Hydrauliköls eine Bohrung zu einem vorgespannten Speicher freigegeben werden und nach weiterer Betätigung wieder verschlossen werden, so dass der Speicher nur im Bereich von kritischen Betriebszuständen wegabhängig aktiviert wird.
Die Ausführungsform mit vergrößerter internen Übersetzung der Kupplung kann über den gesamten Arbeitsbereich der Kupplung ausgeführt werden oder die Übersetzung kann vorzugsweise derart variabel gestaltet werden, dass im Bereich kritischer Betriebspunkte eine besonders große interne Übersetzung erreicht wird. Wenn beispielsweise für eine Pkw-Kupplung eine hohe Reduzierungsrate bezüglich störender Anpresskraftschwankungen erreicht und die interne Übersetzung nicht variabel gestaltet werden soll, wird erfindungsgemäß eine interne Übersetzung von mindestens 5,5 vorgeschlagen. Im Falle einer variablen Übersetzung wird erfindungsgemäß eine Spreizung von mindestens 1:1,15 vorgeschlagen, d. h. im Bereich kritischer Betriebspunkte beträgt die Übersetzung mindestens das 1,15-fache in Relation zur kleinsten Übersetzung. Bei geringeren Spreizungen als 1:1,15 wird erfindungsgemäß ebenfalls eine Übersetzung von mindestens 5,5 im Bereich der größten Übersetzung vorgeschlagen.
Die Erfindung kann bei allen Kraftfahrzeugen mit kraftschlüssigen Reibkupplungen (Pkw, Lkw, manuelles Getriebe, automatisiertes Getriebe, Doppelkupplungsgetriebe) Anwendung finden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Kupplungsanordnung nach Stand der Technik;
2 eine Prinzipskizze einer Ausrückvorrichtung;
3 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
4 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
5 eine Prinzipskizze eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
6 eine Prinzipskizze eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
7 eine Prinzipskizze eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;
8 eine Prinzipskizze eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
9a)–d) Diagramme der Anpresskraft der Druckplatte über der Zeit;
10 ein Ausführungsbeispiel einer Federkennlinie einer lokalen Nachgiebigkeit.
1 zeigt eine Kupplungsanordnung 1 nach Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug mit einer hydraulischen Kupplungsbetätigung. Die Kupplungsanordnung 1 umfasst eine Reibungskupplung 17 sowie eine Ausrückvorrichtung 19. Die Ausrückvorrichtung 19 umfasst in an sich bekannter Weise einen Geberzylinder 2, der über eine hydraulische Druckleitung 3 mit einem Nehmerzylinder 4 hydraulisch verbunden ist. Der Nehmerzylinder 4 kann beispielsweise als ringförmiger Nehmerzylinder, als so genannter Zentralausrücker, ausgebildet sein, wobei in einem ringförmigen Nehmerzylinder Gehäuse ein ringförmiger Nehmerzylinderkolben 5 gelagert ist. Der ringförmige Nehmerzylinder 4 und der ringförmige Nehmerzylinderkolben 5 schließen einen wiederum ringförmigen Druckraum 16 ein. Bei einer Betätigung des Nehmerzylinderkolbens 5 wird über ein Ausrücklager 6 in an sich bekannter Weise eine Tellerfeder 7 in axialer Richtung betätigt. Unter axialer Richtung wird die Richtung parallel zur Rotationsachse R der Kupplungsscheibe verstanden. Entsprechend ist die radiale Richtung senkrecht zur Rotationsachse R, die Umfangsrichtung ist eine Drehung um die Rotationsachse R.
Die Tellerfeder 7 dient der Betätigung der Reibungskupplung 17. Diese umfasst eine Druckplatte 8, eine Anpressplatte 9 und eine Kupplungsscheibe 10. Die Tellerfeder 7 ist so vorgespannt, dass diese in Vorspannrichtung die Druckplatte 8 auf eine Gegendruckplatt 9 drückt und dabei die Kupplungsscheibe 10, die drehfest mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist, zwischen Druckplatte 8 und Anpressplatte 9 einklemmt. Die Druckplatte 8 und die Gegendruckplatt 9 sind dazu drehfest mit einer Kurbelwelle einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden. Bei einer Druckbeaufschlagung des Nehmerzylinders 4 wird somit über den Nehmerzylinderkolben 5 und das Ausrücklager 6 die Tellerfeder 7 so bewegt, dass diese entgegen ihrer Vorspannrichtung den Anpressdruck der Druckplatt 8 in Richtung der Druckplatte 9 verringert und so die reibschlüssige Verbindung zwischen Kupplungsscheibe 10 und Druckplatte 8 bzw. Anpressplatte 9 löst. Der Geberzylinder 2 umfasst einen Geberzylinderkolben 11, der mittels eines Kupplungspedals 12 über eine Druckstange 13 betätigt wird. Ein Gehäuse des Geberzylinders 2 sowie der darin beweglich angeordnete Geberzylinderkolben 11 schließen einen Druckraum 15 ein. Ein Nachlaufbehälter 14 ist bei drucklosem System, dabei ist der Geberzylinderkolben 11 ist seiner am Weitesten aus dem Geberzylinder 2 herausgezogenen Stellung, hydraulisch mit dem Druckraum 15 verbunden.
Die Kupplungsbetätigung gemäß 1 ist an sich bekannt. Statt eines Zentralausrückers als Nehmerzylinder 4 können hier auch andere hydraulische Ausrücker verwendet werden, beispielsweise ein Hebelausrücker, der mit einem Nehmerzylinder zusammenwirkt. Ebenso kann statt einer Betätigung des Geberzylinders 2 mit einem Kupplungspedal 12 ein elektrischer Aktor oder dergleichen vorgesehen sein. Die Kupplung kann auch statt wie hier durch Kraftbeaufschlagung der Tellerfeder geöffnet zu werden durch Kraftbeaufschlagung geschlossen werden (aktiv zugedrückte Kupplung).
2 zeigt eine Prinzipskizze einer Ausrückvorrichtung wie in 1 dargestellt in einer weiter abstrahierten Darstellung. Die Anpressplatte 9 ist in der Skizze der 2 fest verbunden mit einem Kupplungsgehäuse 20. Die in der Prinzipskizze der 2 U-förmige Anordnung von Anpressplatte 9 und Kupplungsgehäuse 20 wird zur mechanischen Modellierung als steif, d. h. ohne jede Nachgiebigkeit im Sinne einer Federsteifigkeit, angenommen. Die Tellerfeder 7 ist an einem Anlenkpunkt 21 mit dem Kupplungsgehäuse 20 verbunden. Die Federsteifigkeiten des Kupplungsgehäuses 20 sowie der gesamten Aufhängung im Bereich des Anlenkpunktes 21 werden hier durch eine Feder 22 im Anlenkpunkt, die auch als Nachgiebigkeit des Anlenkpunktes bezeichnet werden kann, zusammengefasst. Die Tellerfeder 7 ist in einem Kontaktpunkt 23 zwischen der Tellerfeder 7 und der Druckplatte 8 mit dieser in Kontakt. Die Tellerfeder 7 ist in einem Kontaktpunkt 18 mit einem Ausrücklager in Kontakt. Das gesamte Ausrücksystem umfassend das Ausrücklager 6, den Nehmerzylinder 4 usw. wird für die Darstellung der 2 als starres System angenommen und ist mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet. Das Ausrücksystem 25 ist im Prinzip also eine Masse ohne Elastizität. Die Elastizitäten werden mit einer ersten Federelastizität 26 des Ausrücksystems und einer zweiten Federelastizität 27 des Ausrücksystems modelliert, wobei letztere sich an einer gehäusefesten Lagerung 28 abstützt. Die Kupplungsscheibe 10 in 1 wird in 2 als eine Federelastizität 24 der Kupplungsscheibe, sprich als Druckfeder, dargestellt.
In 2 ist die Wirkung einer axialen Relativbewegung der Kurbelwelle gegenüber der Ausrückvorrichtung leicht zu erkennen. Wird die Position der gehäusefesten Lagerung 28 fest gehalten, so wird bei einer Axialbewegung der Kurbelwelle die mit der Kurbelwelle fest verbundene Anpressplatte 9 in Richtung des Doppelpfeiles 29 hin- und her bewegt. Die als starr angenommene Kombination von Anpressplatte 9 und Kupplungsgehäuse 20 macht diese Bewegung mit. Nimmt man die Stellung der gesamten Ausrückvorrichtung als konstant an, so überträgt sich durch die Axialbewegung der Kurbelwelle eine entsprechende Axialbewegung auf den Anlenkpunkt 21 der Tellerfeder 7, sodass die Kupplung periodische Öffnungs- und Schließbewegungen vollführt, in der Skizze der 2 bedeutet dies, dass die Federelastizität 24, in der Skizze dargestellt als Feder, mehr oder minder stark zusammengepresst wird. Dies hat Momentenschwankungen des Kupplungsmomentes, dies ist das von der Kupplung in Reibungswärme umgesetzte Moment, sowie Schwankungen des von der Kurbelwelle auf die Kupplungsscheibe und damit auf die Getriebeeingangswelle übertragenen Momentes zur Folge. Eine Axialschwingung der Kurbelwelle wird also umgesetzt in Momentenschwankungen an der Getriebeeingangswelle.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung in einer Skizze entsprechend der 2. Im Unterschied zu dem Beispiel der 2 ist in dem Ausführungsbeispiel der 3 eine zusätzliche lokale Nachgiebigkeit 30 im Bereich des Kontaktpunktes 23 zwischen der Tellerfeder 7 und der Druckplatte 8 angeordnet. Die lokale Nachgiebigkeit kann als zusätzliches Federelement zwischen der Tellerfeder 7 und der Druckplatte 8 aufgefasst werden. Die lokale Nachgiebigkeit ist nur über einen geringen Andrücke auf die Druckplatte wirksam, wird also bereits nach einem kurzen Öffnungs- bzw. Schließweg der Kupplung überwunden. Stellt man sich die lokale Nachgiebigkeit 30 gedanklich als Schraubendruckfeder vor, so hat diese eine vergleichsweise geringe Federkonstante verglichen mit den anderen Elastizitäten der gesamten Anordnung, sodass der anfängliche Ausrückweg zunächst vollständig oder praktisch vollständig der Überwindung der lokalen Nachgiebigkeit 30 dient. Sobald die gedanklich als Schraubendruckfeder modellierte lokale Nachgiebigkeit 30 auf Block gegangen ist, ist die lokale Nachgiebigkeit 30 wirkungslos, nach Überwinden dieses anfänglichen Weges verhält sich die Anordnung nach 3 also praktisch wie die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung nach 2.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist die zusätzliche lokale Nachgiebigkeit in dem Anlenkpunkt 21 der Tellerfeder 7 angeordnet. Die zusätzliche Elastizität 40 hat dabei eine wesentlich geringere Federkonstante als die Federelastizität 22 im Anlenkpunkt 21 gemäß 2. Die Federelastizitäten 22 und 40 sind in Reihe geschaltet, wobei die zusätzliche lokale Nachgiebigkeit 40 wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel nur über einen vergleichsweise geringen Verschiebeweg wirksam ist und die Elastizität nach Aufbrauchen dieses Verschiebeweges praktisch gegen Null geht, ähnlich wie dies bei einer auf Block gehenden Feder der Fall ist.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist die zusätzliche lokale Nachgiebigkeit 50 zwischen der Tellerfeder und dem Ausrücklager angeordnet.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist die lokale Nachgiebigkeit 60 zwischen der Kurbelwelle und der Anpressplatte angeordnet.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser ist der Anlenkpunkt 21 der Tellerfeder entlang der Tellerfeder 7 verschiebbar angeordnet. Dies ermöglicht es, die Übersetzung des Weges am Ausrücker, in 7 mit A bezeichnet, gegenüber dem Weg an der Druckplatte, in 7 mit B bezeichnet, zu verändern. Die Wegverhältnisse des Weges A am Ausrücklager und des Weges B an der Druckplatte werden im Wesentlichen durch die Längenverhältnisse an der Tellerfeder 7 bestimmt. In 7 ist die Hebellänge zwischen Anlenkpunkt 21 und Kontaktpunkt 23 zwischen Tellerfeder 7 und Druckplatte 8 als L1 bezeichnet und für zwei Varianten A und B der Lage des Anlenkpunktes 21 mit L1a und L1 b bezeichnet. Entsprechend ist die Hebellänge zwischen dem Anlenkpunkt 21 und dem Kontaktpunkt 18 zwischen Tellerfeder 7 und Ausrücklager als L2 bezeichnet und für beide Lagen a und b des Anlenkpunktes 21 eingezeichnet. Die Übersetzung des Weges A zu dem Weg B verhält sich im Wesentlichen wie die Längenverhältnisse L1 zu L2. Wird die Übersetzung nun in einem beliebigen Betriebspunkt geändert, wobei die zu der Lage b des Anlenkpunktes 21 gehörige Übersetzung kleiner ist als die zu der Lage a gehörige Übersetzung, so können durch diese Verschiebungen die Auswirkungen einer Axialverschiebung, wie durch den Pfeil 29 angedeutet, verringert werden, da der zusätzliche Ausrückweg an der Druckplatte gegenüber der tatsächlichen Axialbewegung der Kupplung verringert wird.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die zusätzliche lokale Nachgiebigkeit in dem hydraulischen System zur Kupplungsbetätigung angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 bedeutet dies, dass z. B. innerhalb der Druckleitung 3 ein hydraulisches Speicherelement angeordnet ist, welches druckabhängig Hydraulikvolumen aufnehmen kann. In der Skizze der 8 ist dies skizziert als ein Druckspeicher, der gegen die Kraft einer Feder ein Druckvolumen freigeben kann. Um einen Betriebspunkt herum sorgt die hydraulische Nachgiebigkeit 80 dafür, dass eine Axialverschiebung der Kurbelwelle nur zu einem geringen Übersetzungsverhältnis in Momentenschwankungen der Getriebeeingangswelle umgesetzt wird. Die hydraulische Nachgiebigkeit 80 umfasst einen Zylinder 82, in dem ein beweglich geführter Kolben 83 gegen die Kraft einer Druckfeder 81 gelagert ist. Durch Druckbeaufschlagung eines mit der Druckleitung 3 verbundenen Druckraumes 84 wird Hydraulikfluid in den Druckraum 84 eingeleitet, bis der Weg der Feder 81 aufgebraucht ist und der Druckspeicher seine Funktion als hydraulische Nachgiebigkeit 80 verliert. Die Wirkung der hydraulischen Nachgiebigkeit 80 ist vergleichbar mit der des Ausführungsbeispiels der 5, daher wurde zur Verdeutlichung des Effekts eine Nachgiebigkeit 50' in 8 eingezeichnet.
9 zeigt Diagramme der Anpresskraft der Druckplatte 8 in Newton [N] über der Zeit t in Sekunden [s]. Ausgehend von einem System nach Stand der Technik, wie dies beispielsweise in 2 grob skizziert ist, ergibt sich der Verlauf der Anpresskraft über der Zeit, wie in 9a) dargestellt. Zu erkennen ist, dass zu bestimmten Zeitpunkten, hier ist das bei t1 ungefähr 0,03 Sekunden, t2 ungefähr 0,14 Sekunden und t3 ungefähr 0,17 Sekunden, deutliche Einbrüche der Anpresskraft stattfinden. Diese schwankt in etwa um den Nullpunkt herum und bricht zu den Zeiten t1, t2 und t3 auf einen Wert von unter –40 N ein. 9b) zeigt die Anpresskraft über der Zeit aufgetragen wie in 9a) für das Ausführungsbeispiel der 5. Die globalen Einbrüche der Andruckkraft sind hier geringer als in dem Referenzbeispiel der 9a), wobei die lokalen Schwankungen über kurze Zeiträume etwas größer sind. 9c) zeigt ein Diagramm der Anpresskraft über der Zeit entsprechend der Darstellung der 9a) für das Ausführungsbeispiel der 3. Hier werden die globalen Minima bei t1, t2 und t3 deutlich verringert und die lokalen Schwankungen der Anpresskraft ebenfalls verringert. 9d) zeigt ein Diagramm der Anpresskraft über der Zeit wiederum entsprechend der Darstellung der 9a) für das Ausführungsbeispiel der 7. Auch hier findet eine deutliche Verringerung sowohl der globalen Minima zu den Zeitpunkten t1, t2 und t3 als auch eine Verringerung der lokalen Anpresskraftschwankungen über der Zeit statt.
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Federkennlinie einer lokalen Nachgiebigkeit, wie diese in den Ausführungsbeispielen der 3 mit dem Bezugszeichen 30, der 4 mit dem Bezugszeichen 40, der 5 mit dem Bezugszeichen 50 oder der 6 mit dem Bezugszeichen 60 angegeben ist. Aufgetragen ist die Federkraft f in Newton über den Weg s in Millimetern. Beginnend bei einem Weg von 0 mm und einer Federkraft von 0 N steigt die Federkraft zunächst linear relativ steil bis zu einem Federweg s1 an. Sodann erfolgt zwischen dem Federweg s1 bis zu einem Federweg s2 von etwa 0,31 mm ein Anstieg der Federkraft mit einem relativ geringen Gradienten, dieser beträgt in dem Ausführungsbeispiel etwa (1.100 N – 500 N)/(0,31 mm – 0,01 mm), also ungefähr 600 N/0,3 mm also ungefähr 2.000 N/mm. Mit überschreiten des Federwegs s2 steigt die Federkonstante deutlich an, beispielsweise indem der Federweg überwunden ist, ähnlich wie einer Spiralfeder, die auf Block geht, sodass der Gradient der Federkraft, dies ist auch die Federkonstante, sprunghaft ansteigt. In dem Ausführungsbeispiel der 8 kann eine Feder mit qualitativ wie zuvor beschriebener Kennlinie als Feder 81 verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsanordnung
2: Geberzylinder
3: Druckleitung
4: Nehmerzylinder
5: Nehmerzylinderkolben
6: Ausrücklager
7: Tellerfeder
8: Druckplatte
9: Anpressplatte
10: Kupplungsscheibe
11: Geberzylinderkolben
12: Kupplungspedal
13: Druckstange
14: Nachlaufbehälter
15: Druckraum
16: Druckraum
17: Reibungskupplung
18: Kontaktpunkt Tellerfeder-Ausrücklager
19: Ausrückvorrichtung
20: Kupplungsgehäuse
21: Anlenkpunkt
22: Federelastizität Anlenkpunkt
23: Kontaktpunkt Tellerfeder-Druckplatte
24: Federelastizität Kupplungsscheibe
25: Ausrücksystem
26: erste Federelastizität
27: zweite Federelastizität
28: Gehäusefeste Lagerung
30: zusätzliche lokale Nachgiebigkeit
40: zusätzliche lokale Nachgiebigkeit
50: zusätzliche lokale Nachgiebigkeit
60: zusätzliche lokale Nachgiebigkeit
80: hydraulische Nachgiebigkeit
81: Druckfeder
82: Zylinder
83: Kolben
84: Druckraum

Claims

Kupplungsanordnung (1) für die Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes, wobei die Kupplungsanordnung (1) eine Reibungskupplung (17) und eine Ausrückvorrichtung (19) aufweist, die Reibungskupplung (17) eine mit der Kurbelwelle verbundene Anpressplatte (9) und eine relativ zu dieser axial verschiebbare Druckplatte (8) sowie eine Kupplungsscheibe (10), die mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist und zwischen Anpressplatte (9) und Druckplatte (8) reibschlüssig einklemmbar ist, umfasst und die Ausrückvorrichtung (19) eine Tellerfeder (7) umfasst, die an einem mit der Anpressplatte (9) verbundenen Kupplungsgehäuse (20) angeordnet ist und eingerichtet ist, eine axiale Relativbewegung der Druckplatte (8) zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (1) ein Mittel zur Reduzierung von Schwankungen einer Anpresskraft der Druckplatte (8) bei einer Abstandsänderungen zwischen Kurbelwelle und Ausrückvorrichtung (19) umfasst.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Reduzierung von Schwankungen der Anpresskraft der Druckplatte (8) eine lokale Nachgiebigkeit (30, 40, 50, 60, 80) in der Kupplungsanordnung (1) ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Nachgiebigkeit (30, 40, 50, 60, 80) nur um einen bestimmten Betriebspunkt wirksam ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Nachgiebigkeit (30, 40, 50, 60, 80) nur über einen bestimmten Teil des Ausrückwegs wirksam ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Nachgiebigkeit (40) zwischen der Tellerfeder (7) und dem Kupplungsdeckel angeordnet ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Nachgiebigkeit (30) zwischen der Tellerfeder (7) und der Druckplatte angeordnet ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Nachgiebigkeit (50) zwischen der Tellerfeder (7) und einem Ausrücklager (6) angeordnet ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (1) ein hydraulisches System zur Betätigung der Ausrückvorrichtung (19) aufweist und die lokale Nachgiebigkeit ein Druckspeicher (80) in dem hydraulischen System ist
Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (80) eine Bohrung aufweist, die abhängig von dem verschobenen Volumen in der hydraulischen Betätigung freigegeben wird.
Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Reduzierung von Schwankungen der Anpresskraft der Druckplatte einen radial verlagerbaren Lagerpunkt (21, a, b) der Tellerfeder (7) umfasst.