DE102010051150A1

DE102010051150A1 - Selbstnachstellende Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102010051150A1
Application number: DE102010051150A
Authority: DE
Inventors: Ali Slim
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer zwischen einer Gegendruckplatte und einem an dieser fest angeordneten Deckel drehfest und entgegen der Wirkung von am Deckel angeordneten Blattfedern axial verlagerbar angeordneten Anpressplatte sowie einer im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung zwischen Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte angeordnete Reibbeläge einer Kupplungsscheibe verspannenden Tellerfeder, welche gegenüber dem Deckel mittels eines in Umfangsrichtung federbelasteten Verstellrings mit in Umfangsrichtung angeordneten, mit Gegenrampen des Deckels eine einen Verschleiß der Reibbeläge kompensierende Nachstelleinrichtung bildenden Rampen anschlagsbegrenzt ist und bei einer axialen Belastung radial innen angeordneter Tellerfederzungen mittels eines Ausrücksystems gegenüber einer sich axial am Deckel abstützenden Sensorfeder abgestützt ist. Um die Hysterese der Sensorfeder zu begrenzen, wird diese radial außen zur Beaufschlagung der Tellerfeder mit einer Kuppe versehen und stützt sich radial innerhalb eines Stülppunktes an der axial gegenüberliegenden Seite der Kuppe am Deckel ab.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer zwischen einer Gegendruckplatte und einem an dieser fest angeordneten Deckel drehfest und entgegen der Wirkung von am Deckel angeordneten Blattfedern axial verlagerbar angeordneten Anpressplatte sowie einer im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung zwischen Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte angeordnete Reibbeläge einer Kupplungsscheibe verspannenden Tellerfeder, welche gegenüber dem Deckel mittels eines in Umfangsrichtung federbelasteten Verstellrings mit in Umfangsrichtung angeordneten, mit Gegenrampen des Deckels eine einen Verschleiß der Reibbeläge kompensierende Nachstelleinrichtung bildenden Rampen anschlagsbegrenzt ist und bei einer axialen Belastung radial innen angeordneter Tellerfederzungen mittels eines Ausrücksystems gegenüber einer sich axial am Deckel abstützenden Sensorfeder abgestützt ist.
Gattungsgemäße Reibungskupplungen mit einer selbstnachstellenden Nachstelleinrichtung sind beispielsweise aus der DE 42 39 291 B4 bekannt. Hierbei verspannt eine sich am Deckel abstützende Tellerfeder die Anpressplatte gegenüber der Gegendruckplatte und bildet mit dieser einen Reibschluss mit zwischen diesen verspannten Reibbelägen einer Kupplungsscheibe. Die Tellerfeder verspannt im neuen oder nachgestellten Zustand die Anpressplatte gegenüber der Gegendruckplatte an einem vorgegebenen Betriebspunkt. Die Tellerfeder wird an deren Innenumfang beispielsweise in Form von Tellerfederzungen axial durch ein Ausrücksystem beaufschlagt und weist entlang dieses Ausrückwegs eine Kennlinie mit vorgegebener Tellerfederkraft unter Ausbildung eines Maximums auf. In der Zusammenwirkung mit der die Reibbeläge axial elastisch beabstandenden, gegen die Tellerfederkraft wirkenden Belegfederung sowie der die Anpressplatte gegenüber dem Deckel drehfest und axial verlegerbar haltenden Blattfederung, die ebenfalls entgegen der Tellerfederkraft wirksam ist, ergibt sich eine Ausrückkraftkennlinie über den Ausrückweg, die bei beginnender Trennung der Reibungskupplung stark ansteigend und am Übergang oder im Bereich des Betriebspunktes idealerweise ein Plateau bildet oder sogar leicht abfallend ist. Auf diese Weise kann ein für einen das Betätigungssystem mittels eines Pedals betätigenden Fahrer günstiger Kraftverlauf erzielt werden.
Wird durch einen Verschleiß der Reibbeläge oder andere Effekte, beispielsweise Setzvorgänge und dergleichen ein Fehlabstand zwischen Druckplatte und Anpressplatte an deren Betriebspunkt erzeugt, verkippt die Tellerfeder durch ihre geänderte Anstellung zwischen Deckel und Anpressplatte. Hierdurch ändert sich der Kraftverlauf der Ausrückkraft über den Ausrückweg, wobei die Ausrückkräfte zunehmen. Zum Ausgleich des Fehlabstands und Herstellung der ursprünglichen Tellerfederstellung ist zwischen dem Deckel und der Anpressplatte ein Verstellring zwischen mit in Umfangsrichtung ansteigenden Rampen vorgesehen, der von einem in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher angetrieben wird. Die Tellerfeder wird dabei gegenüber dem Deckel mittels einer Sensorfeder verspannt, die im nicht nachstellenden Zustand den Rampenring blockiert. Die Sensorfeder weist eine vorgegebene axiale Steifigkeit auf, so dass diese unter den bei vorliegendem Fehlabstand erhöhten Ausrückkräften axial verlagert wird und damit den Verstellring zur Verdrehung freischaltet. Dabei erfolgt eine Verdrehung des Verstellrings, so dass der durch den Verstellring gebildete Anschlag der Tellerfeder gegenüber dem Deckel axial verlagert und die Tellerfeder wieder in eine dem Neuzustand entsprechende Position gegenüber der Anpressplatte gebracht wird, so dass die ursprünglichen Ausrückkräfte des Neuzustands der Reibungskupplung erzielt werden.
Während der Betätigungsvorgänge der Reibungskupplung mit einer entsprechenden Verkippung der Tellerfeder gegenüber der Sensorfeder und in den Abstützbereichen der Sensorfeder am Deckel tritt Reibung auf, die zu einer entsprechenden Hysterese der Sensorfeder führen, die sich auf die Nachstellung der Reibungskupplung, die abhängig von einem Kräftegleichgewicht unter anderem zwischen der Ausrückkraft und der Vorspannung der Sensorfeder gegenüber der Tellerfeder erfolgt, negativ auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist daher die vorteilhafte Weiterbildung einer selbstnachstellenden Reibungskupplung mit einer auf einer Sensorfeder basierenden Nachstellungeinrichtung insbesondere im Hinblick auf eine verbesserte Hysterese der Sensorfeder.
Die Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung mit einer zwischen einer Gegendruckplatte und einem an dieser fest angeordneten Deckel drehfest und entgegen der Wirkung von am Deckel angeordneten Blattfedern axial verlagerbar angeordneten Anpressplatte sowie einer im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung zwischen Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte angeordnete Reibbeläge einer Kupplungsscheibe verspannenden Tellerfeder, welche gegenüber dem Deckel mittels eines in Umfangsrichtung federbelasteten Verstellrings mit in Umfangsrichtung angeordneten, mit Gegenrampen des Deckels eine einen Verschleiß der Reibbeläge kompensierende Nachstelleinrichtung bildenden Rampen anschlagsbegrenzt ist und bei einer axialen Belastung radial innen angeordneter Tellerfederzungen mittels eines Ausrücksystems gegenüber einer sich axial am Deckel abstützenden Sensorfeder abgestützt ist, gelöst, wobei die Sensorfeder sich radial außen mittels einer Kuppe an der Tellerfeder und radial innerhalb eines Stülppunktes an der axial gegenüberliegenden Seite der Kuppe am Deckel abstützt.
Dabei stützt sich die Sensorfeder axial an dem Deckel entgegen der Wirkung der auf die Kuppe wirkenden Tellerfederkraft ab. Wird die Tellerfeder infolge axialem Verschleiß der Reibbeläge gegenüber der Position im Neuzustand verkippt, resultiert infolge der dadurch geänderten Hebelverhältnisse und die Auswirkung der Kennlinie der Tellerfeder auf den geänderten Betriebspunkt eine höhere Tellerfederkraft an der Kuppe der Sensorfeder, so dass diese entgegen ihrer vorgegebenen Steifigkeit elastisch axial verlagert wird, wodurch die Tellerfeder vom Verstellring abhebt und der Verstellring sich verdrehen kann und zwischen dem Deckel und der Tellerfeder mittels der Rampen und Gegenrampen den entstandenen Fehlabstand ausgleicht.
Die Sensorfeder wird dabei so ausgestaltet, dass die Tellerfeder an der Kuppe der Sensorfeder abwälzt, wenn die Tellerfeder durch das Ausrücksystem axial belastet wird, um die Anpressplatte aus der gegenüber den Reibbelägen und der Gegendruckplatte verspannten Position zu lösen. Die Sensorfeder hält die Tellerfederkraft in vorteilhafter Weise durch Abstützung an der der Kuppe gegenüber liegenden Seite an dem Deckel gegen, wobei zwischen den beiden Anlageflächen der Sensorfeder ein Stülppunkt beziehungsweise eine über den Umfang der Sensorfeder verlaufende Linie des Stülppunktes vorgesehen ist, um den sich zwei in entgegengesetzte Richtung radial ausgerichtete Hebelarme beziehungsweise ringförmige Hebelflächen der Sensorfeder anordnen, von denen der eine die Tellerfeder an einer ersten Anlagefläche und der zweite Hebel sich mittels einer zweiten Anlagefläche gegenüber dem Deckel abstützt. Dabei kann im Bereich des Stülppunktes ein Kraftrand der Sensorfeder vorgesehen sein, wobei zur Ausbildung zumindest eines Hebelarmes fingerartig radial erweiterte, radial außen die Anlagefläche bildende und über den Umfang verteilte Bereiche vorgesehen sein können.
Die Sensorfeder wird dabei bezüglich ihrer Kennlinie, der Hebelarme und Anlageflächen so ausgelegt, dass sich die an den Anlageflächen in entgegengesetzter Richtung wirksamen Reibmomente größtenteils aufheben und eine flache Hysteresekurve der Sensorfeder resultiert, so dass diese den Nachstellvorgang nicht durch Reibung beeinflusst. Dabei ergibt sich eine Hysterese aus den Reibkräften in Richtung der Verspannung der Sensorfeder mit einer auf die Kuppe der Sensorfeder wirkenden Tellerfederkraft auf den Deckel wirkenden Abstützkraft. Die Summe dieser Reibkräfte bildet jeweils beim Öffnen und Schließen der Reibungskupplung die Hysteresekurve, so dass eine differentielle Reibkraft die Fläche der Hysteresekurve vorgibt und diese und damit die Hysterese selbst bei gegenseitiger zumindest teilweise erfolgender Aufhebung der entgegen gerichteten Reibkräfte flach ausgestaltet werden kann.
Um die zweite Anlagefläche entgegen von der Tellerfeder auf die erste Anlagefläche ausgeübten Tellerfederkraft auf der anderen Seite der Sensorfeder am Deckel abstützen zu können, werden über den Umfang verteilte Abstützflächen für die Sensorfeder aus die Tellerfeder durchgreifenden, in den Deckel eingebrachten Stufenbolzen gebildet. Dabei sind die Stufenbolzen endseitig radial unter Ausbildung der Abstützflächen erweitert, so dass diese die zweiten Anlageflächen der Sensorfeder axial abstützen. Die Hebelarme der Sensorfeder können dabei so ausgebildet sein, dass jeweils zwei von diesen jeweils einen Stufenbolzen eingabeln.
Alternativ können einteilig an dem Deckel über den Umfang verteilte Abstützflächen für die Sensorfeder vorgesehen werden, die aus die Tellerfeder durchgreifenden Abstützhaken, die beispielsweise aus dem Deckel ausgestellt sind, gebildet sind.
Zum Abgleich der in Spann- und Entspannrichtung vorliegenden Reibkräfte beziehungsweise Reibmomente hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein zwischen der ersten Anlagefläche der Sensorfeder und dem Stülppunkt vorgesehener erster Hebelarm kürzer als ein zwischen der zweiten Anlagefläche und dem Stülppunkt vorgesehener zweiter Hebelarm ist. Hierdurch kann beispielsweise eine gegebenenfalls höhere Steifigkeit des ersten Hebelarms kompensiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Anlagefläche kleiner als die zweite Anlagefläche ausgebildet werden.
Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine selbstnachstellende Reibungskupplung und
2 die Sensorfeder der Reibungskupplung der 1 im Teilschnitt.
1 zeigt einen Teilschnitt der um ihre Drehachse 2 rotationssymmetrischen Reibungskupplung 1, von der die Gegendruckplatte und die Kupplungsscheibe mit den von der Anpressplatte 3 gegen die Gegendruckplatte verspannten Reibbelägen nicht dargestellt sind. Die Anpressplatte 3 ist mittels der Blattfedern 4 drehfest und axial verlagerbar an dem Deckel 5 aufgenommen. Zur axialen Verlagerung der Anpressplatte 3 und damit der Betätigung der Reibungskupplung zwischen einem geschlossenen und einem geöffneten Zustand ist die Tellerfeder 6 vorgesehen. Im geschlossenen Zustand stützt sich die Tellerfeder 6 axial an dem Verstellring 7 ab und verspannt die Anpressplatte 3 axial entgegen der Wirkung der Blattfedern 4 radial außen gegen die Gegendruckplatte.
Soll die Reibungskupplung 1 geöffnet werden, wird die Tellerfeder 6 am Innenumfang an deren Tellerfederzungen 8 axial in Richtung der Anpressplatte 3 von einem nicht dargestellten Ausrücksystem beaufschlagt. Hierbei stützt sich die Tellerfeder 6 axial an der Kuppe 10 der Sensorfeder 9 ab und verringert die Anpresskraft gegenüber der Anpressplatte 3, so dass diese durch die Blattfedern 4 der radial außen verschwenkenden Tellerfeder nachgeführt und der Reibschluss mit den Reibbelägen sukzessive abgebaut wird. Die Sensorfeder 9 hält dabei die durch die Tellerfeder 6 auf die Kuppe 10 aufgebrachte Tellerfederkraft entgegen und stützt sich dabei mittels der Hebelarme 11 an den Stufenbolzen 12 ab, die die Tellerfeder 6 durchgreifen und mit dem Deckel 5 fest verbunden sind. Die beispielsweise als ringförmige Sicke oder in Form von über den Umfang verteilten Ringsegmenten ausgebildete Kuppe 10 bildet die ersten, über den Umfang segmentierten Anlageflächen 13 der Sensorfeder 9 zur Tellerfeder 6, so dass diese während einer Betätigung der Reibungskupplung 1 ballig auf der Sensorfeder 9 abwälzt. Radial innen sind die zweiten Anlageflächen 14 vorgesehen, die sich an den Abstützflächen 15 der Stufenbolzen 12 abstützen. Die Sensorfeder 9 des gezeigten Ausführungsbeispiels ist dabei aus sich fingerförmigen radial beidseitig erstreckenden Hebelarmen 11, 16 gebildet, wobei sich die Hebelarme 11 über den Umfang mit den Stützarmen 17 zur Sicherung der Sensorfeder 9 an den Stufenbolzen abwechseln.
Tritt an der Reibungskupplung 1 ein Verschleiß der Reibbeläge auf, verlagert sich die Anpressplatte bei geschlossener Reibungskupplung 1 in Richtung der Gegendruckplatte, so dass die Tellerfeder 6 um die Anlagefläche 18 am Verstellring 7 verkippt wird. Infolge der Kennlinie der Tellerfeder 6 resultiert durch diese Kippstellung der Tellerfeder 6 eine erhöhte Ausrückkraft an den Tellerfederzungen 8, die von der Sensorfeder 9 beim Öffnen der Reibungskupplung 1 aufgenommen werden muss. Die Steifigkeit der Sensorfeder 9 ist so ausgelegt, dass die an der Kuppe 10 auftretenden Tellerfederkräfte einer nicht nachstellungsbedürftigen Reibungskupplung 1 abgestützt werden und die Sensorfeder 9 bei einer nachstellungsbedürftigen Reibungskupplung 1 axial ausweicht. Hierdurch wird der Kontakt der Tellerfeder 6 zum Verstellring 7 an der Anlagefläche gelöst, so dass sich der in Umfangsrichtung mittels nicht dargestellter Federn vorgespannte Verstellring 7 verdreht. Hierbei ist der Verstellring 7 mit in Umfangsrichtung ansteigenden Rampen 19 versehen, die auf in den Deckel 5 eingeprägten Gegenrampen 20 aufliegen, so dass bei einer Verdrehung des Verstellrings der gebildete axiale Fehlabstand ausgeglichen wird und die Tellerfeder 6 sich gegenüber dem Deckel 5 axial verlagert, jedoch die ursprüngliche Position zur Anpressplatte 3 wieder hergestellt und damit die Verkippung der Tellerfeder 6 aufgehoben wird, so dass wieder dem Neuzustand entsprechende Ausrückkräfte erzielt werden.
Die Anlageflächen 13, 14 unterliegen bei der Verschwenkung der Tellerfeder 6 während den Betätigungsbewegungen der Reibungskupplung 1 Reibeingriffen gegenüber der Tellerfeder 6 beziehungsweise den Stufenbolzen 12. Dabei werden verminderte Reibmomente bereits durch die ballige Ausbildung der Anlageflächen 13, 14 erzielt. Nachfolgend erläutert die 2 weitere vorteilhafte Ausführungen der Sensorfeder 9.
2 zeigt die Sensorfeder 9 im Teilschnitt. Die Sensorfeder 9 weist zwischen den Hebelarmen 11, 16 den Kraftrand 21 mit dem Stülppunkt 22 auf um die die Hebelarme 11, 16 bei einer Spannung und Entspannung der Sensorfeder 9 verschwenkt werden. Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn ausgehend von dem Stülppunkt die die Kuppe 10 bildenden ersten Hebelarme 16 eine geringere Länge l₁ aufweisen als die Länge l₂ der zweiten Hebelarme 11. Weiterhin sind die ersten Anlageflächen 13 der ersten Hebelarme 16 mit einer geringeren Fläche versehen als die zweiten Anlageflächen 14 der zweiten Hebelarme 11. Hierdurch werden abhängig vom zwischen der Tellerfeder 6 (1) und den ersten Anlageflächen 13 eingestellten Reibkoeffizienten und der hier anliegenden Tellerfederkraft und dem zwischen den Stufenbolzen 12 (1) und den zweiten Anlageflächen 14 eingestellten Reibkoeffizienten und der hier anliegenden Abstützkraft zumindest annähernd gleiche Reibmomente erzielt, so dass die Hysteresekurve der Sensorfeder 9 im eingebauten Zustand flach ausfällt und sich nicht störend auf das Kräftegleichgewicht zur Nachstellung der Reibungskupplung 1 (1) auswirkt.
Bezugszeichenliste

1: Reibungskupplung
2: Drehachse
3: Anpressplatte
4: Blattfeder
5: Deckel
6: Tellerfeder
7: Verstellring
8: Tellerfederzunge
9: Sensorfeder
10: Kuppe
11: Hebelarm
12: Stufenbolzen
13: Anlagefläche
14: Anlagefläche
15: Abstützfläche
16: Hebelarm
17: Stützarm
18: Anlagefläche
19: Rampe
20: Gegenrampe
21: Kraftrand
22: Stülppunkt
l1: Länge
l2: Länge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4239291 B4 [0002]

Claims

Reibungskupplung (1) mit einer zwischen einer Gegendruckplatte und einem an dieser fest angeordneten Deckel (5) drehfest und entgegen der Wirkung von am Deckel (5) angeordneten Blattfedern (4) axial verlagerbar angeordneten Anpressplatte (3) sowie einer im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung (1) zwischen Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte (3) angeordnete Reibbeläge einer Kupplungsscheibe verspannenden Tellerfeder (6), welche gegenüber dem Deckel (5) mittels eines in Umfangsrichtung federbelasteten Verstellrings (7) mit in Umfangsrichtung angeordneten, mit Gegenrampen (20) des Deckels (5) eine einen Verschleiß der Reibbeläge kompensierende Nachstelleinrichtung bildenden Rampen (19) anschlagsbegrenzt ist und bei einer axialen Belastung radial innen angeordneter Tellerfederzungen (8) mittels eines Ausrücksystems gegenüber einer sich axial am Deckel (5) abstützenden Sensorfeder (9) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfeder (9) sich radial außen mittels einer Kuppe (10) an der Tellerfeder (6) und radial innerhalb eines Stülppunktes (22) an der axial gegenüberliegenden Seite der Kuppe (10) am Deckel (5) abstützt.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang verteilte Abstützflächen (15) für die Sensorfeder (9) aus die Tellerfeder (6) durchgreifenden, in den Deckel (5) eingebrachten Stufenbolzen (12) gebildet sind.
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang verteilte Abstützflächen für die Sensorfeder aus die Tellerfeder durchgreifenden, aus dem Deckel ausgestellten Abstützhaken gebildet sind.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen einer ersten Anlagefläche (13) der Sensorfeder (9) an der Tellerfeder (6) und dem Stülppunkt (22) vorgesehener erster Hebelarm (16) kürzer als ein zwischen einer zweiten Anlagefläche (14) zu dem Deckel (5) und dem Stülppunkt (22) vorgesehener zweiter Hebelarm (11) ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (13) kleiner als die zweite Anlagefläche (14) ist.