DE102010053551A1

DE102010053551A1 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102010053551A1
Application number: DE102010053551A
Authority: DE
Inventors: Mathias Girnus; Thomas Janz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-16

Abstract

Eine Reibungskupplung, insbesondere für eine Anfahrkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, weist ein um eine Drehachse drehbares Schwungrad zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments und eine mit dem Schwungrad verbundene Anpressplatte zur Weiterleitung des Drehmoments auf. Ferner ist eine Kupplungsscheibe zur Aufnahme und Weiterleitung des Drehmoments und mindestens ein Reibbelag zur reibschlüssigen Übertragung des Drehmoments von der Anpressplatte zur Kupplungsscheibe vorgesehen. Die Reibungskupplung weist ferner eine Belagfederung zur axialen Federung des Reibbelags auf. Erfindungsgemäß ist die Belagfederung beabstandet zum Reibbelag zwischen dem Schwungrad und der Anpressplatte angeordnet. Dadurch, dass die Belagfederung nicht direkt mit dem Reibbelag verbunden ist, sondern lediglich mittelbar über die Anpressplatte, kann die Befestigung der Belagfederung zu dem Reibbelag beabstandet erfolgen. Der Reibbelag kann dadurch beispielsweise großflächig mit der Anpressplatte verklebt werden, ohne dass ein Teil des Befestigungsmittels in den Reibbelag hineinragen muss. Dies ermöglicht es, die Dicke des Reibbelags in axialer Richtung zu reduzieren und den Bauraum für die Reibungskupplung zu reduzieren, wobei über die zwischen dem Schwungrad und der Anpressplatte angeordneten Belagfederung der Anfahrkomfort beim Schließen der Reibungskupplung nicht signifikant reduziert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, die insbesondere als Anfahrkupplung in einem Antriebsstrang verwendet werden kann und mit dessen Hilfe ein Drehmoment von einer Eingangswelle, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, an einer Ausgangswelle, beispielsweise einer Eingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, weitergeleitet werden kann.
Aus DE 197 46 281 B4 ist eine Reibungskupplung bekannt, die ein um eine Drehachse drehbares Schwungrad zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments aufweist. Mit dem Schwungrad ist eine Anpressplatte zur Weiterleitung des Drehmoments fest verbunden. Die Anpressplatte kann über einen Reibbelag das Drehmoment von der Anpressplatte an eine Kupplungsscheibe reibschlüssig übertragen. Der Reibbelag ist mit einer Belagfederung zur axialen Federung des Reibbelags vernietet. Die Belagfederung erstreckt sich nach radial innen aus dem Bereich des mit der Belagfederung fest verbundenen Reibbelags heraus und ist mit der in radialer Richtung zu dem Reibbelag beabstandeten Kupplungsscheibe fest verbunden. Durch die Belagfederung wird erreicht, dass bei einem Schließen der Kupplung der Reibbelag in axialer Richtung, das heißt parallel zur Drehachse, nachgeben kann, so dass ein Schließen der Kupplung nicht mit einem plötzlichen Ruck erfolgt, sondern die Kraft in axialer Richtung sich allmählich progressiv erhöht.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis, den für die Reibungskupplung erforderlichen Bauraum zu reduzieren, ohne den Anfahrkomfort beim Schließen der Reibungskupplung zu beeinträchtigen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Reibungskupplung zu schaffen, mit dessen Hilfe ein geringerer Bauraum ermöglicht wird, ohne den Anfahrkomfort beim Schließen der Reibungskupplung signifikant zu reduzieren.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Reibungskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Reibungskupplung, insbesondere für eine Anfahrkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, weist ein um eine Drehachse drehbares Schwungrad zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments und eine mit dem Schwungrad verbundene Anpressplatte zur Weiterleitung des Drehmoments auf. Ferner ist eine Kupplungsscheibe zur Aufnahme und Weiterleitung des Drehmoments und mindestens ein Reibbelag zur reibschlüssigen Übertragung des Drehmoments von der Anpressplatte zur Kupplungsscheibe vorgesehen. Die Reibungskupplung weist ferner eine Belagfederung zur axialen Federung des Reibbelags auf. Erfindungsgemäß ist die Belagfederung beabstandet zum Reibbelag zwischen dem Schwungrad und der Anpressplatte angeordnet.
Dadurch, dass die Belagfederung nicht direkt mit dem Reibbelag verbunden ist, sondern lediglich mittelbar über die Anpressplatte, kann die Befestigung der Belagfederung zu dem Reibbelag beabstandet erfolgen. Eine Befestigung, beispielsweise Verschraubung oder Vernietung, der Belagfederung erfolgt somit mit dem Schwungrad und/oder mit der Anpressplatte, so dass das Befestigungsmittel nicht in den Reibbelag hineinragen muss. Der Reibbelag kann dadurch beispielsweise großflächig mit der Anpressplatte verklebt werden, ohne dass ein Teil des Befestigungsmittels in den Reibbelag hineinragen muss. Dies ermöglicht es, die Dicke des Reibbelags in axialer Richtung zu reduzieren und gleichzeitig eine geforderte Verschleißreserve einzuhalten und/oder zu vergrößern. Dies ermöglicht es, den Bauraum für die Reibungskupplung zu reduzieren, und über die zwischen dem Schwungrad und der Anpressplatte angeordnete Belagfederung den Anfahrkomfort beim Schließen der Reibungskupplung nicht signifikant zu reduzieren. Da eine großflächige Verbindung des Reibbelags mit der Anpressplatte, insbesondere durch Kleben und/oder stoffschlüssige Verfahren möglich ist, ist es nicht erforderlich, in axialer Richtung verlaufende Öffnungen in den Reibbelägen vorzusehen, um zusätzliche Befestigungsmittel zur Verbindung des Reibbelags mit der Anpressplatte vorzusehen. Die entsprechenden Öffnungen können eingespart werden, so dass die Herstellung der Reibbeläge vereinfacht ist und sich die effektive Reibfläche vergrößert. Ferner ist es möglich, die Reibbeläge solange zu benutzen, bis die Reibbeläge bis kurz vor der Kontaktfläche zwischen dem Reibbelag und der Anpressplatte verschlissen sind. Die Lebensdauer des Reibbelags und damit der Reibungskupplung kann dadurch vergrößert werden und deutlich größere Wartungsintervalle zum Austausch der Reibbeläge vorgesehen werden. Ferner ist die Belagfederung sehr nah zu den Reibbelägen positioniert, so dass bei einem Schließen der Reibungskupplung lediglich die vergleichsweise geringe träge Masse der Anpressplatte bei einem axialen Nachfedern der Belagfederung bewegt wird. Ein plötzlicher Ruck beim Schließen der Reibungskupplung wird dadurch vermieden.
Insbesondere ist die Anpressplatte mit dem Schwungrad verliersicher über ein Befestigungsmittel, insbesondere eine Vernietung, verbunden, wobei das Befestigungsmittel eine axiale Verschiebung der Anpressplatte relativ zum Schwungrad zulässt. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Anpressplatte relativ zum Schwungrad kann die Anpressplatte die Belagfederung in axialer Richtung problemlos komprimieren und damit eine axiale Federung des Reibbelags ermöglichen. Gleichzeitig wird durch die verliersichere Ausbildung des Befestigungsmittels die Entspannung der Belagfederung begrenzt. Insbesondere bei einer Vernietung wird durch die beiden Nietköpfe jeweils ein an dem Schwungrad und an der Anpressplatte anliegender Anschlag ausgebildet, der ein Auseinanderfallen verhindert. Gleichzeitig kann die Anpressplatte an dem Nietschaft der Vernietung entlang gleiten, um beim Schließen der Reibungskupplung axial verschoben werden zu können und die Belagfederung zu komprimieren.
Besonders bevorzugt weist die Anpressplatte eine zum Reibbelag weisende Anpressfläche auf. Die Anpressplatte weist eine Vertiefung zur Aufnahme eines Teils eines Befestigungsmittels auf, wobei die Vertiefung derart zur Anpressfläche zurück springt, dass sich im montierten Zustand das Befestigungsmittel in axialer Richtung auf den Reibbelag zu maximal bis zum Niveau der Anpressfläche erstreckt. Der Reibbelag ist mit der Anpressfläche der Anpressplatte, vorzugsweise durch Kleben und/oder Stoffschluss verbunden. Durch die Vertiefung kann sichergestellt werden, dass das Befestigungsmittel sich nicht in den Bereich des Reibbelags hinein erstrecken kann. Stattdessen kann der Reibbelag flächig mit der Anpressfläche verbunden werden, so dass der Reibbelag bis zum Erreichen der Anpressflächen verschlissen werden kann, ohne dass eine Beeinträchtigung der Reibungswirkung des Reibbelags auftritt. Das Befestigungsmittel kann auch zum Reibbelag beabstandet sein, so dass sich zwischen dem Befestigungsmittel und dem Reibbelag ein Luftspalt ergibt. Der Reibbelag kann insbesondere durch Aufprägen entsprechend hoher Temperaturen an die Anpressfläche der Anpressplatte angebacken werden, so dass sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Anpressplatte und dem Reibbelag ergibt. Durch den großflächigen Kontakt ist ferner eine Wärmeabfuhr der beim Kuppeln auftretenden Wärme in den Reibbelägen über die Anpressplatte leichter möglich.
Vorzugsweise ist die Belagfederung über mindestens ein Befestigungsmittel mit dem Schwungrad oder mit der Anpressplatte verbunden, wobei die Belagfederung durch das Befestigungsmittel in axialer Richtung vorgespannt ist. Durch das Ausmaß der Vorspannung der Belagfederung mit Hilfe des Befestigungsmittels kann die Federkennlinie der Belagfederung beeinflusst werden. Bei einer geringeren Vorspannung ergibt sich eine weichere Federung, während sich bei einer stärkeren Vorspannung eine härtere Federung ergibt. Das Federverhalten der Belagfederung kann durch die Art der Befestigung mit Hilfe des Befestigungsmittels individuell, beispielsweise an unterschiedliche Einbausituationen angepasst werden.
Insbesondere steht die Kupplungsscheibe unmittelbar mit dem Reibbelag zur Übertragung der Drehmomente in Wirkverbindung. Zwischengeschaltete Elemente, wie insbesondere eine Belagfederung, sind nicht erforderlich. Die Kupplungsscheibe erstreckt sich nach radial außen, insbesondere so weit, dass die Kupplungsscheibe im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung die gesamte Reibfläche des Reibbelags überdeckt.
Vorzugsweise ist ein erster Reibbelag insbesondere unmittelbar mit der Anpressplatte und ein zweiter Reibbelag insbesondere unmittelbar mit der Kupplungsscheibe verbunden. Der erste Reibbelag und der zweite Reibbelag können vor dem Schließen der Reibungskupplung mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, so beim Schließen der Reibungskupplung ein Schlupf zwischen dem ersten Reibbelag und dem zweiten Reibbelag auftritt. Ein Schlupf zwischen Reibbelag und Metall wird dadurch vermieden. Durch den Schlupf zwischen dem ersten Reibbelag und dem zweiten Reibbelag kann ein besonders hoher Reibungsbeiwert erreicht werden, der besonders schnell ein Angleichen der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl ermöglicht. Ein schlupffreier Zustand zwischen dem ersten Reibbelag und dem zweiten Reibbelag kann dadurch schneller erreicht werden.
Besonders bevorzugt ist die Belagfederung in Umfangsrichtung gewellt ausgeführt. Durch die in Umfangsrichtung verlaufenden Wellen der Belagfederung wird eine axiale Federung ermöglicht, da die Wellen bei einer axialen Kraft, wenn die Reibungskupplung geschlossen wird, ganz oder teilweise plattgedrückt werden können. Gleichzeitig kann in Umfangsrichtung eine im Wesentlichen drehsteife Verbindung gewährleistet werden, so dass die Übertragung von Drehmomenten durch die Belagfederung nicht beeinträchtigt ist. Die wellige Ausgestaltung der Belagfederung lässt sich besonders einfach durch ein Metallblech erreichen, das durch spanlose Umformverfahren, wie beispielsweise Pressen oder Biegen, insbesondere ohne zusätzliche Wärmeeinwirkung, kostengünstig umgeformt wird.
Besonders bevorzugt sind mehrere Belagfederungen in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet. Durch die mehreren, insbesondere ringsegmentartig in Umfangsrichtung verteilten Belagfederungen wird eine Ausdehnung der Belagfederung in Umfangsrichtung bei einer Komprimierung in axialer Richtung ermöglicht, ohne dass die Belagfederung in Umfangsrichtung an einer anderen Belagfederung anstößt. Eine plötzliche Versteifung der Belagfederung wird dadurch vermieden. Ferner ist eine besonders weiche Federung durch die Belagfederung möglich.
Insbesondere ist an der von der Anpressplatte wegweisenden Seite der Kupplungsscheibe eine über eine Einrückeinrichtung axial bewegbare Gegenanpressplatte zum Öffnen und/oder Schließen der Reibungskupplung vorgesehen. Beide Seiten der Kupplungsscheibe können zur Übertragung des Drehmoments verwendet werden. Die Gegenanpressplatte kann über einen Gegenreibbelag mit der Kupplungsscheibe reibschlüssig verbunden werden. An der zum Gegenreibbelag weisenden Seite der Gegenanpressplatte und/oder an der von dem Gegenreibbelag wegweisenden Seite der Gegenanpressplatte kann ebenfalls eine weitere Belegfederung vorgesehen werden, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Mit Hilfe der Einrückeinrichtung kann die Gegenanpressplatte über die Kupplungsscheibe auf die mit dem Schwungrad verbundene Anpressplatte zu bewegt werden, um die Reibungskupplung zu schließen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments mit einer Anfahrkupplung zur Drehmomentübertragung zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und einem Kraftfahrzeuggetriebe, wobei die Anfahrkupplung eine Reibungskupplung aufweist, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Durch die Verlagerung der Belagfederung von einer Position zwischen der Anpressplatte und dem Reibbelag zu einer Position zwischen dem Schwungrad und der Anpressplatte kann die Anfahrkupplung einen geringeren Bauraum aufweisen, ohne dass der Anfahrkomfort beim Schließen der Reibungskupplung signifikant beeinträchtigt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Reibungskupplung,
2 eine schematische Detailansicht der Schnittansicht aus 1,
3 eine schematische Draufsicht einer Belagfederung für die Reibungskupplung aus 1 und
4 eine schematische Schnittansicht der Belagfederung aus 3.
Die in 1 dargestellte Reibungskupplung 10 weist eine Schwungscheibe 12 auf, die mit einer mit einem nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotor verbundenen Antriebswelle 14, insbesondere Kurbelwelle, verbunden ist. Die Antriebswelle 14 und das mit der Antriebswelle verbundene Schwungrad 12 sind um eine gemeinsame Drehachse 16 drehbar. Das Schwungrad 12 ist über ein als Vernietung ausgebildetes erstes Befestigungsmittel 18 mit einer Anpressplatte 20 verbunden. Die Anpressplatte 20 kann über einen Reibbelag 22 ein Drehmoment der Antriebswelle 14 an eine Kupplungsscheibe 24 übertragen. Zum Öffnen und Schließen der Reibungskupplung 10 ist eine Einrückeinrichtung 26 vorgesehen, die in axialer Richtung verschoben werden kann, um über einen schwenkbaren Hebel 28 eine Gegenanpressplatte 30 in axialer Richtung zu bewegen. Die Gegenanpressplatte 30 kann über einen Gegenreibbelag 32 eine axiale Kraft auf die Kupplungsscheibe 24 aufbringen und die Kupplungsscheibe 24 in axialer Richtung gegen die Anpressplatte 20 drücken. Um einen plötzlichen Ruck beim Schließen der Reibungskupplung 10 zu vermeiden, ist zwischen dem Schwungrad 12 und der Anpressplatte 20 eine Belagfederung 34 vorgesehen, die über das erste Befestigungsmittel 18 und einem ebenfalls als Vernietung ausgeführtes zweites Befestigungsmittel 36 mit dem Schwungrad 12 beziehungsweise mit der Anpressplatte 18 verbunden ist.
Wie in 2 dargestellt, weist die Anpressplatte 20 eine Vertiefung 38 auf, die zu einer zum Reibbelag 22 weisenden Anpressfläche 40 so weit zurück gesprungen ist, dass ein Nietkopf 42 des ersten Befestigungsmittels 18 vollständig in der Vertiefung 38 angeordnet ist und nicht in den Reibbelag 22 hineinragt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Reibbelag 22 einen mit der Anpressplatte 20 verbundenen ersten Reibbelag 44 und einen mit der Kupplungsscheibe 24 verbundenen zweiten Reibbelag 46 auf. Entsprechend weist der Gegenreibbelag 32 einen mit der Gegenanpressplatte 30 verbundenen ersten Gegenreibbelag 48 und einen mit der Kupplungsscheibe 24 verbundenen zweiten Gegenreibbelag 50 auf. Die einzelnen Reibbeläge 44, 46, 48, 50 können jeweils flächig durch Kleben und/oder Stoffschluss befestigt sein. Beim Schließen der Reibungskupplung 10 kann die Belagfederung 34 in axialer Richtung komprimiert werden, indem die Anpressplatte 20 bei einer in axialer Richtung wirkenden Kraft an einem Nietschaft 52 des ersten Befestigungsmittels 18 entlang gleitet.
Wie in 3 und in 4 dargestellt ist, ist die Belagfederung 34 im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildet. Die Belagfederung 34 kann aus einem Metallblech 54 hergestellt sein, das zur Ausbildung von in Umfangsrichtung verlaufenden Wellen 56 umgeformt wurde. Die Belagfederung 34 weist ferner Öffnungen 58 für das erste Befestigungsmittel 18 beziehungsweise für das zweite Befestigungsmittel 36 auf.
Bezugszeichenliste

10: Reibungskupplung
12: Schwungrad
14: Antriebswelle
16: Drehachse
18: erstes Befestigungsmittel
20: Anpressplatte
22: Reibbelag
24: Kupplungsscheibe
26: Einrückeinrichtung
28: Hebel
30: Gegenanpressplatte
32: Gegenreibbelag
34: Belagfederung
36: zweites Befestigungsmittel
38: Vertiefung
40: Anpressfläche
42: Nietkopf
44: erster Reibbelag
46: zweiter Reibbelag
48: erster Gegenreibbelag
50: zweiter Gegenreibbelag
52: Nietschaft
54: Blech
56: Welle
58: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19746281 B4 [0002]

Claims

Reibungskupplung, insbesondere für eine Anfahrkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem um eine Drehachse (16) drehbaren Schwungrad (12) zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments, einer mit dem Schwungrad (12) verbundenen Anpressplatte (20) zur Weiterleitung des Drehmoments, einer Kupplungsscheibe (24) zur Aufnahme und Weiterleitung des Drehmoments, mindestens einem Reibbelag (22) zur reibschlüssigen Übertragung des Drehmoments von der Anpressplatte (20) zur Kupplungsscheibe (24) und einer Belagfederung (34) zur axialen Federung des Reibbelags (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Belagfederung (34) beabstandet zum Reibbelag (22) zwischen dem Schwungrad (12) und der Anpressplatte (20) angeordnet ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (20) mit dem Schwungrad (12) verliersicher über ein Befestigungsmittel (18), insbesondere eine Vernietung, verbunden ist, wobei das Befestigungsmittel (18) eine axiale Verschiebung der Anpressplatte (20) relativ zum Schwungrad (12) zulässt.
Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (20) eine zum Reibbelag (22) weisende Anpressfläche (40) aufweist und die Anpressplatte (20) eine Vertiefung (38) zur Aufnahme eines Teils eines Befestigungsmittels (18) aufweist, wobei die Vertiefung (38) derart zur Anpressfläche (40) zurückspringt, dass sich im montierten Zustand das Befestigungsmittel (18) in axialer Richtung auf den Reibbelag (22) zu maximal bis zum Niveau der Anpressfläche (40) erstreckt, und der Reibbelag (22) mit der Anpressfläche (40) der Anpressplatte (20) vorzugsweise durch Kleben und/oder Stoffschluss verbunden ist.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Belagfederung (34) über mindestens ein Befestigungsmittel (18, 36) mit dem Schwungrad (12) und/oder mit der Anpressplatte (20) verbunden ist, wobei die Belagfederung (34) durch das Befestigungsmittel (18, 36) in axialer Richtung vorgespannt ist.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (24) unmittelbar mit dem Reibbelag (22) zur Übertragung des Drehmoments in Wirkverbindung steht.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Reibbelag (44) insbesondere unmittelbar mit der Anpressplatte (20) und ein zweiter Reibbelag (46) insbesondere unmittelbar mit der Kupplungsscheibe (24) verbunden ist.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Belagfederung (34) in Umfangsrichtung gewellt ausgeführt ist.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Belagfederungen (34) in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass an der von der Anpressplatte (20) wegweisenden Seite der Kupplungsscheibe (24) eine über eine Einrückereinrichtung (26) axial bewegbare Gegenanpressplatte (30) zum Öffnen und/oder Schließen der Reibungskupplung (10) vorgesehen ist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments mit einer Anfahrkupplung zur Drehmomentübertragung zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und einem Kraftfahrzeuggetriebe, wobei die Anfahrkupplung eine Reibungskupplung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.