DE102011018593B4

DE102011018593B4 - Reibungskupplung mit weggesteuerter Verschleißkompensation

Info

Publication number: DE102011018593B4
Application number: DE102011018593.3A
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert; Sibylle HAHN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: DE112011101755A5; DE102011018593A1; CN102884333A; CN102884332B; CN102884332A; DE102011018592A1; DE112011101764A5; WO2011147393A1; CN102884333B; WO2011147394A1; DE112011101764B4; DE112011101755B4; DE102011018591A1

Abstract

Reibungskupplung (1) zumindest bestehend aus einem Gehäuse (2) mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte (6), die von einer sich am Gehäuse (2) abstützenden Tellerfeder (5) 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 Tellerfeder (5) angeordneten Verstellrings (8) verbundenen Ritzel (10) und einer am Gehäuse (2) elastisch unter Vorspannung in Richtung Anpressplatte (6) 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, wobei ein Axialweg (21) der Antriebsklinke (11) gegenüber dem Ritzel (10) mittels eines gegenüber der Antriebsklinke (11) wirksamen, an dem Verstellring (8) angeordneten Axialanschlags (22) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (22) am Verstellring (8) fest angebracht oder aus dem Verstellring (8) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer weggesteuerten Verschleißkompensation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 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 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 Weise 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 Tellerfeder und Gehäuse vorgesehen, 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.
Weiterhin ist aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 045 791 A1 eine abgeänderte Reibungskupplung bekannt, bei der ein Axialabstand zur Begrenzung des Axialweges der Antriebsklinke gegenüber dem Ritzel erfolgt, indem ein Abstandsstift mit vorgegebenen Axialabstand an der Tellerfeder platziert wird. Dieser Abstandsstift ist an einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Vorspannfeder, der auch die Antriebsklinke axial in Richtung des Gehäuses vorspannt befestigt. Wird bei einem Öffnungsvorgang der Reibungskupplung der eingestellte Axialweg zwischen Abstandsstift und Tellerfeder aufgebraucht, kommt dieser zur Anlage an die Tellerfeder und diese nimmt die Vorspannfeder mittels des Abstandsstifts mit, so dass die Antriebsklinke gemeinsam mit dem auf der Anpressplatte angeordneten Spindeltrieb und damit dem Ritzel verlagert wird und eine Verstellung des Verstellrings unterbleibt, solange die Tellerfeder auf dem Verstellring kontaktiert bleibt. Hebt die Anpressplatte mit dem Verstellring beispielsweise infolge Schwingungen dieser von der Tellerfeder ab, entsteht ein Relativweg zwischen Antriebsklinke und dem Hub der Anpressplatte, so dass die Antriebsklinke um einen weiteren Zahn des Ritzels bewegt wird und damit eine unkontrollierte Nachstellung sensieren kann, so dass der Verstellring ohne vorhandenen Verschleiß beim Schließen der Reibungskupplung nachstellen kann.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Reibungskupplung mit weggesteuerter Verschleißkompensation dahingehend weiterzubilden, dass unkontrollierte Nachstellvorgänge vermieden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reibungskupplung gemäß Patentanspruch 1 gelöst, zumindest bestehend aus einem Gehäuse mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte, die von einer sich am Gehäuse abstützenden Tellerfeder 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 Gegendruckplatte ein Formschluss zwischen einem mit einer Spindel eines an der Anpressplatte angeordneten Spindeltriebs zum Drehantrieb eines zwischen Anpressplatte und Tellerfeder angeordneten Verstellrings verbundenen Ritzel und einer am Gehäuse elastisch unter Vorspannung in Richtung Anpressplatte befestigten Antriebsklinke gebildet wird, während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte gegenüber dem Gehäuse nach einem Verdrehen des Ritzels mittels der Antriebsklinke gelöst wird und ein Axialweg der Antriebsklinke gegenüber dem Ritzel mittels eines gegenüber der Antriebsklinke wirksamen, an dem Verstellring angeordneten Axialanschlags begrenzt wird.
Durch die Anordnung des Axialanschlags für die Antriebsklinke an dem Verstellring ist die Einstellung des Axialwegs zwischen Antriebsklinke und Ritzel unabhängig von der Bewegung der Tellerfeder. Der Axialanschlag am Verstellring stellt dabei einen über die Lebensdauer konstanten Bezugspunkt dar, von dem sich die Anpressplatte mit zunehmender Anzahl von Nachstellvorgängen axial wegbewegt. Die Abhubbewegungen der Tellerfeder sind für den Axialanschlag an dem Verstellring ohne Einfluss. Weiterhin sind der Verstellring und damit auch der an diesem fest angebrachte oder aus diesem gebildete Axialanschlag gegenüber Schwingungen unempfindlich.
Um Zerstörungen oder Beschädigungen des Axialanschlags, der Klinke oder den Gegenanschlag des Axialanschlags bildende Bauteile, die zu einer Fehlfunktion der Nachstelleinrichtung führen, zu vermeiden, wird der Axialanschlag axial elastisch ausgeführt. Hierzu kann die Antriebsklinke nach Erreichen des Axialanschlags gemeinsam mit dem Ritzel axial gegenüber dem Gehäuse entgegen der Wirkung einer Vorspannfeder verlagert werden. Hierzu kann die Vorspannfeder als einseitig außerhalb des Gehäuses befestigte und axial gegen das Gehäuse vorgespannte Blattfeder ausgebildet sein. An der Vorspannfeder sind die Antriebsklinke und ein Abstandsblech befestigt, die jeweils das Gehäuse axial durchgreifen.
Der an dem Verstellring angeordnete Axialanschlag kann direkt aus diesem gebildet sein, beispielsweise aus diesem ausgestellt oder angeformt sein. Alternativ kann der Axialanschlag durch Materialauftrag oder Befestigung eines entsprechenden Materialstücks wie Blechstück beispielsweise durch Nieten, Schrauben oder Schweißen erfolgen.
Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine Reibungskupplung mit einer weggesteuerten Verschleißkompensation am Arbeitspunkt,
2 einen Teilschnitt durch die Reibungskupplung der 1 bei maximalem Abhub der Anpressplatte und noch anliegender Tellerfeder und
3 einen Teilschnitt durch die Reibungskupplung der 1 und 2 bei maximalem Abhub und von dem Verstellring abhebender Tellerfeder.
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 der 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 6 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 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 14 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 Nachstellzyklus ist abgeschlossen.
Um den Weg der Antriebsklinke 11 zu begrenzen, um beispielsweise eine schrittweise Nachstellung vorzugeben oder das wegen Rostansatzes klemmende 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 Abstandsblechs 20 dann gegen ihre Vorspannung gegen die Antriebsklinke 11 verlagert, wenn der Axialweg 21, der zumindest einer Teilung des Außenprofils 18 entspricht, zwischen dem direkt an dem Verstellring 8 befestigten Axialanschlag 22 und dem Abstandsblech 20 aufgebraucht ist. Dabei verlagert sich bei einer Abhubbewegung der Anpressplatte 6 von der Gegendruckplatte 3 nach Aufbrauch des Axialwegs 21 die Antriebsklinke 11 mit dem Ritzel 10. Ist die Anpressplatte im geöffneten Zustand beispielsweise Axialschwingungen unterworfen und hebt dabei von der Tellerfeder 5 ab, wird die Antriebsklinke 11 mit der Anpressplatte durch den Axialanschlag 22 und das Abstandsblech 20 entgegen der Wirkung der Vorspannfeder 19 mitverlagert, so dass keine Relativbewegung zwischen Antriebsklinke 11 und Ritzel 10 entsteht, die zu einer ungewollten Nachstellung führen könnte.
2 zeigt die Reibungskupplung 1 der 1 im geöffneten Zustand mit zwischen Anpressplatte 6 und Gegendruckplatte 3 entspannten Reibbelägen 7. Der Axialweg 21 zwischen Abstandsblech 20 und Axialanschlag 22 ist aufgebraucht, so dass die Relativbewegung zwischen Ritzel 10 und Antriebsklinke 11 kurzgeschlossen ist. Der Zustand der Antriebsklinke 11 auf dem Außenprofil 18 wird dabei zwischengespeichert, bis die Anpressplatte 6 wieder in Schließrichtung bewegt wird. Ist die Antriebsklinke 11 bei erkanntem Verschleiß zwischen zwei Zähnen des Außenprofils 18 eingerastet, erfolgt beim nächsten Schließen der Reibungskupplung 1 eine definierte Verdrehung des Ritzels 10 um einen vorgegebenen Winkel und damit eine Verdrehung des Verstellrings 8 um einen durch die nachfolgende Übersetzung vorgegebenen Verdrehwinkel, der einen vorgegebenen Hub der Anpressplatte 6 gegenüber dem Verstellring 8 bewirkt. Ist die Antriebsklinke 11 nicht in das Außenprofil 18 eingerastet und damit kein Verschleiß sensiert, erfolgt auch keine Nachstellung während dieses Öffnungsvorgangs.
In 3 ist die geöffnete Reibungskupplung 1 der 1 und 2 bei schwingender Anpressplatte 6 gezeigt. Hierbei kann sich zwischen der Tellerfeder 5 und dem Verstellring 8 ein Spalt 23 bilden. Durch die Abstützung der Antriebsklinke 11 direkt an dem Axialanschlag 22 des Verstellrings 8 sind diese Relativbewegungen zwischen Tellerfeder 5 und Anpressplatte 6 für die Position der Antriebsklinke 11 gegenüber dem Ritzel 10 unerheblich, so dass eine Verschleißkompensation des Verschleißes der Reibbeläge 7 robuster gegenüber in die Reibungskupplung 1 eingetragener Schwingungen, durch die die mittels Blattfedern an dem Gehäuse 2 aufgehängte Anpressplatte 6 im geöffneten Zustand zu Axialschwingungen angeregt wird, ausgebildet werden kann. Der Axialanschlag 22 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus dem mit dem Verstellring 8 verschraubten Anschlagteil 24 gebildet, welches alternativ mit dem Verstellring vernietet, verschweißt oder verklebt oder aus diesem einstückig gebildet wie ausgestellt oder ausgeformt sein kann.
Bezugszeichenliste

1: Reibungskupplung
2: Gehäuse
3: Gegendruckplatte
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: Abstandsblech
21: Axialweg
22: Axialanschlag
23: Spalt
24: Anschlagteil

Claims

Reibungskupplung (1) zumindest bestehend aus einem Gehäuse (2) mit einer drehfest und axial begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte (6), die von einer sich am Gehäuse (2) abstützenden Tellerfeder (5) 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 Tellerfeder (5) angeordneten Verstellrings (8) verbundenen Ritzel (10) und einer am Gehäuse (2) elastisch unter Vorspannung in Richtung Anpressplatte (6) 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, wobei ein Axialweg (21) der Antriebsklinke (11) gegenüber dem Ritzel (10) mittels eines gegenüber der Antriebsklinke (11) wirksamen, an dem Verstellring (8) angeordneten Axialanschlags (22) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (22) am Verstellring (8) fest angebracht oder aus dem Verstellring (8) gebildet ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsklinke (11) nach Erreichen des Axialanschlags (22) gemeinsam mit dem Ritzel (10) axial gegenüber dem Gehäuse (2) entgegen der Wirkung einer Vorspannfeder (19) verlagert wird.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (19) eine einseitig außerhalb des Gehäuses (2) befestigte und axial gegen das Gehäuse (2) vorgespannte Blattfeder ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorspannfeder (19) die Antriebsklinke (11) und ein Abstandsblech (20) befestigt sind, die jeweils das Gehäuse (2) axial durchgreifen.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (22) mittels eines am Außenumfang des Verstellrings (8) befestigten Anschlagsteils (24) gebildet ist.