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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Gehäuse, einer mit diesem fest verbundenen Gegendruckplatte mit einer Gegenreibfläche, einer gegenüber dieser mittels radial außen über den Umfang verteilt angeordneten Haltenocken und Blattfedern drehfest und axial verlagerbar angeordneten, mit einer zu der Gegenreibfläche komplementären Reibfläche ausgebildeten Anpressplatte sowie einem sich an dem Gehäuse abstützenden und zumindest einem Auflagenocken der Anpressplatte beaufschlagenden Hebelelement.
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Gattungsgemäße Reibungskupplungen sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt und werden millionenfach in Kraftfahrzeugen zur Trennung der Brennkraftmaschine von dem Getriebe eingesetzt. Hierbei wird eine Gegendruckplatte, beispielsweise ein mit der Kurbelwelle direkt verbundenes Schwungrad, eine Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads, eine zentrale Gegendruckplatte einer Doppelkupplung oder dergleichen mit einem Gehäuse verbunden und zwischen diesen eine Anpressplatte aus Guss aufgenommen, die mittels Blattfedern drehfest und axial verlagerbar an dem Gehäuse und/oder der Gegendruckplatte befestigt ist. Dabei weist die Anpressplatte eine Reibfläche und die Gegendruckplatte eine Gegenreibfläche auf, die einander zugewandt zwischen sich Reibbeläge einer Kupplungsscheibe aufnehmen, die mit einer Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbunden ist. Bei axialer Verlagerung der Anpressplatte gegenüber der Gegendruckplatte kann dabei ein Reibschluss zwischen Anpressplatte und Gegendruckplatte einerseits und der Kupplungsscheibe andererseits ausgebildet und die Funktion der Reibungskupplung erzielt werden. Hierzu wird die Anpressplatte an einem ringförmigen oder mehreren, über den Umfang verteilten, ringsegmentförmigen Auflagenocken gegenüber dem Gehäuse mittels eines radial innen von einem Betätigungssystem beaufschlagbaren Hebelelements verspannt. Je nach Ausführung der Hebelgeometrie ist dabei die Anpressplatte im kraftfreien Zustand gegen die Gegendruckplatte mittels eines als Tellerfeder ausgebildeten Hebelelements verspannt, wodurch eine durch das Betätigungssystem zwangsweise geöffnete Reibungskupplung ausgebildet wird, oder im kraftfreien Zustand reibungsfrei gegenüber den Reibbelägen offen gehalten ist und eine durch Verspannung der Anpressplatte gegen die Gegendruckplatte mittels des durch das Betätigungssystem beaufschlagten Hebelelements Reibmoment aufgebaut und damit eine zwangsweise geschlossene Reibungskupplung ausgebildet wird. Je nach Kraftangriff des Betätigungssystems können diese Reibungskupplungen gezogen oder gedrückt, also aufgezogen oder aufgedrückt beziehungsweise zugedrückt oder zugezogen sein.
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Zur Kostenreduzierung werden dabei unter Anderem einteilige Anpressplatten aus Stahl hergestellt, die aus Blech mittels Umformverfahren hergestellt werden. Dabei wird der zumindest eine Auflagenocken in Form eines ringförmigen oder mehrerer, über den Umfang verteilter, ringsegmentförmiger Auflagenocken durch Umformungen und Anprägungen an der Anpressplatte hergestellt, indem beispielsweise am Außenumfang der Anpressplatte befindliche Materialanhäufungen nach radial innen umgelegt oder angeprägt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass insbesondere bei kleinen Reibungskupplungen ungünstige Ziehverhältnisse, die Umformbarkeit des typischerweise verwendeten Stahls und dergleichen die Herstellbarkeit einer einteiligen Anpressplatte einschränken. Insbesondere bei erwünschten hohen Kupplungsübersetzungen beispielsweise bezüglich hoher Vorspannungen der Anpressplatte mit einem hohen übertragbaren Moment, die eine radiale Verlagerung der Auflagenocken gegenüber der Anlage des Hebelelements am Gehäuse nach innen erfordern, ist die Darstellung der Auflagenocken schwierig. Weiterhin können bei einem Topfen der Anpressplatte bei radial weit außen durch das Hebelelement beaufschlagter Anpressplatte Änderungen des Betriebspunkts auftreten, die zu einem Komfortverlust führen können.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Weiterbildung einer Reibungskupplung zur kostengünstigen Herstellung bei erweitertem Einsatzbereich insbesondere für das Niederpreissegment. Eine derartige Reibungskupplung soll kostengünstig herstellbar und insbesondere gegenüber einer Auslegung mit hohen Kupplungsübersetzungen tolerant sein und/oder eine geringe Anfälligkeit gegen Topfvorgänge der Anpressplatte aufweisen.
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Die Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Gehäuse, einer mit diesem fest verbundenen Gegendruckplatte mit einer Gegenreibfläche, einer gegenüber dieser mittels radial außen über den Umfang verteilt angeordneten Haltenocken und Blattfedern drehfest und axial verlagerbar angeordneten, mit einer zu der Gegenreibfläche komplementären Reibfläche ausgebildeten Anpressplatte sowie einem sich an dem Gehäuse abstützenden und zumindest einem Auflagenocken der Anpressplatte beaufschlagenden Hebelelement gelöst, wobei die Anpressplatte zweiteilig aus einem Stahlring mit der Reibfläche und den Haltenocken und einem drehfest und axial schwimmend an dem Stahlring aufgenommenen Nockenring mit dem zumindest einen Auflagenocken gebildet ist.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die Reibungskupplung eine einfache, beispielsweise auf einem Schwungrad aufgenommene Reibungskupplung, zumindest eine von zwei Reibungskupplungen einer Doppelkupplung, eine auf einer Sekundärmasse aufgenommene Reibungskupplung oder dergleichen sein. Die Reibungskupplung kann eine aufgedrückte oder aufgezogene Reibungskupplung unter Verwendung einer ein zweiarmiges Hebelelement bildenden Tellerfeder sein, die im nicht vom Betätigungssystem beaufschlagten Zustand die Anpressplatte mittels des Nockenrings gegenüber dem Gehäuse verspannt. Alternativ kann die Reibungskupplung eine zugedrückte oder zugezogene Reibungskupplung mit einem einen einarmigen Hebel ausbildenden Hebelelement wie Hebelfeder oder dergleichen sein, die sich radial außen am Gehäuse abstützt und die Anpressplatte bei Beaufschlagung durch das radial innen angreifende Betätigungssystem mittels des Nockenrings gegen die Gegendruckplatte verspannt. Zum Ausgleich eines Axialverschleißes der Reibbeläge kann die Anlagefläche des Hebelelements an dem Gehäuse dem Gehäuse mittels einer selbstnachstellenden oder im Servicefall nachgestellten Verschleißkompensationseinrichtung durch axiale Abstandsmittel, beispielsweise eine relativ zwischen Gehäuse und Hebelelement um die Drehachse verdrehbare Rampeneinrichtung dem Axialverschleiß nachgeführt werden, so dass der Anstellwinkel des Hebelelements an den Auflagenocken im Wesentlichen über die Lebensdauer der Reibbeläge konstant bleibt.
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Unter dem zumindest einen Auflagenocken kann ein einziger umlaufender Ringnocken verstanden werden, der gegenüber der Anpressplatte eine axial erweiterte Anlagefläche für das Hebelelement bildet. In gleicher Weise können mehrere über einen Kreisumfang verteilte Segmente mit Auflageflächen vorgesehen sein, die eine über den Umfang segmentierte Auflagerung des Hebelelements ermöglichen.
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Während die Auflagenocken den Anlagekontakt zu dem Hebelelement ausbilden und daher ballig ausgebildet sein können, sind an der gegenüber liegenden Seite der Auflagenocken zur Fixierung und zentrierten Aufnahme des Nockenrings auf der Anpressplatte Mittel vorgesehen, die eine schwimmende Lagerung des Nockenrings gegenüber der Anpressplatte erlauben. Hierbei ist eine axial schwimmende Lagerung einerseits durch die Anlage des Nockenrings an dem Hebelelement und andererseits durch die Vorspannung der Anpressplatte gegenüber dem Hebelelement durch die zwischen den Haltenocken der Anpressplatte und dem Gehäuse angeordneten Blattfedern vorgegeben. Eine derartige Anordnung ist insbesondere bei Topfvorgängen der Anpressplatte vorteilhaft, wenn der Nockenring die Auflagenocken enthält und diese daher gegenüber dem Hebelelement im Wesentlichen und insbesondere in radiale Richtung konstant bleiben. Während sich die Anpressplatte topft, bleibt so der Auflagedurchmesser des Hebelelements gegenüber dem Nockenring und damit gegenüber der Anpressplatte konstant, so dass eine Änderung des Betriebspunkts der Reibungskupplung in radiale Richtung und damit eine Änderung der Übersetzung der Reibungskupplung bezogen auf die Hebelgeometrie unterbleibt.
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Die Mittel zur axial schwimmenden, gegenüber der Anpressplatte zentrierten Aufnahme des Nockenrings werden vorteilhafterweise gebildet, indem der Nockenring auf der dem zumindest einen Auflagenocken gegenüberliegenden Seite über den Umfang verteilte, axial erweiterte Mitnahmenocken aufweist, die axial in komplementär angeordnete Öffnungen des Stahlrings eingreifen. Dabei übernehmen die Mitnahmenocken eine Zentrierung in radiale Richtung und eine Drehmitnahme in Umfangsrichtung und erlauben zugleich insbesondere beim Topfen der Anpressplatte eine stabile Ausbildung des Anlagekontakts der Auflagenocken gegenüber dem Hebelelement. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Topfkreis des Stahlrings, um den die Anpressplatte wie Stahlring topft, in einem Durchmesserbereich des zumindest einen Auflagenockens vorgesehen ist. Auf diese Weise ist die Relativverlagerung der Anpressplatte gegenüber dem Nockenring gering und ein gegebenenfalls bestehender Einfluss auf die Auflageflächen des Hebelelements auf die Auflagenocken am geringsten.
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Am Rande bemerkt ist unter dem Topfen der Anpressplatte eine Formänderung der Anpressplatte unter Wärmeeinfluss durch die Reibvorgänge zwischen Reibfläche und Reibbeläge insbesondere bei schlupfender Reibungskupplung zu verstehen, die zu einer Winkeländerung der Reibfläche gegenüber den Reibbelägen führt, wobei die vorgesehene, vorzugsweise plane Anlage zwischen Reibfläche und zugewandtem Reibbelag zumindest vorübergehend nicht mehr eingehalten wird.
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Gemäß dem erfinderischen Gedanken können die Mitnahmenocken in Sacklöcher eingreifen, wobei eine geschlossene Reibfläche der Anpressplatte erhalten bleibt. Um eine eindeutige Anlage des Nockenrings zu gewährleisten, können die Sacklöcher kalibrierte Tiefen aufweisen, an denen die Stirnflächen der Mitnahmenocken einen Anlagekontakt bilden. Einfacher ist jedoch, die Stirnflächen gegenüber den Sacklöchern mit Spiel einzubringen, wodurch die Stegflächen des Nockenrings zwischen den Mitnahmenocken eine kalibrierte Anlage gegenüber der Anpressplatte bilden. In besonders einfacher und vorteilhafter Weise werden die Öffnungen der Anpressplatte während der Herstellung der Anpressplatte bevorzugt werkzeugfallend durchgestellt. Hierbei können die Mitnahmenocken die Öffnungen vollständig gegebenenfalls mit einem geringen Spiel zu dem in Kontakt mit der Reibfläche tretenden Reibbelag durchgreifen.
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Nach dem erfinderischen Gedanken können mittels des zweiteiligen Aufbaus der Anpressplatte mit schwimmend gelagertem Nockenring Durchmesser von Anpressplatten vorgesehen werden, die zudem besonders günstige Übersetzungsverhältnisse ermöglichen. Beispielsweise können Verhältnisse eines Außendurchmessers der Reibfläche zu einem Durchmesser des zumindest einen Auflagenockens größer gleich 1,08 vorgesehen werden. Weiterhin können vorteilhafterweise Verhältnisse eines Axialabstands der Reibfläche zu einer Kontaktfläche des zumindest einen Auflagenockens und einem Außendurchmesser der Reibfläche größer gleich 0,1 eingestellt werden.
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Die Herstellung der als Stahlring ausgebildeten Anpressplatte erfolgt bevorzugt mittels eines Umformverfahrens, wobei kostengünstige Ausführungsformen erzielt werden, die werkzeugfallend sind und keiner weiteren spanenden Bearbeitung bedürfen. Hierbei werden sowohl die Reibfläche, die Haltenocken, die Öffnungen und die Kalibrierflächen zur kalibrierten Aufnahme des Nockenrings werkzeugfallend dargestellt. Die Herstellung des Stahlrings erfolgt bevorzugt in mehreren Bearbeitungsschritten einer Presse aus Bandstahl, aus dem entsprechende Ronden ausgestanzt und die Funktionselemente gestanzt, geprägt, kalibriert und angeformt werden. Beispielsweise zur Stabilisierung des Stahlrings insbesondere zur Reduzierung des Topfens kann dieser an seinem Innenumfang eine axiale Anprägung beispielsweise in Form eines umlaufenden Ansatzes mit Axialanteil in der der Reibfläche abgewandten Richtung aufweisen.
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Der Nockenring wird zur Vermeidung großer Ronden mit hohem Stanzabfall vorteilhafterweise aus Blech gestanzt, rolliert und bevorzugt endseitig geschlossen, beispielsweise verschweißt. Dabei wird der Nockenring abgesehen von dem stoffschlüssigen Verschließen wie verschweißen ebenfalls werkzeugfallend hergestellt. Insbesondere die Anlageflächen für das Hebelelement und die Anpressplatte, beispielsweise an den Auflagenocken beziehungsweise den Stegen zwischen den Mitnahmenocken können bereits während des Stanzens maßhaltig und kalibriert vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine Reibungskupplung mit zweiteiliger aus Stahl hergestellter Anpressplatte,
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2 ein Stahlteil der Anpressplatte der 1 in Ansicht und
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3 ein Nockenring der 1 im Schnitt.
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1 zeigt die um die Drehachse 2 verdrehbare Reibungskupplung 1 im Schnitt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die als Schwungrad 3 ausgebildete, direkt auf der Kurbelwelle 4 aufgenommene Gegendruckplatte 5 mit der Gegenreibfläche 6 mit dem Gehäuse 7 und der drehfest und axial mittels der Blattfedern 8 an dem Gehäuse 7 aufgenommenen Anpressplatte 9 mit der Reibfläche 10. Das Gehäuse 7 ist mit dem Schwungrad 3 mittels der Niete 11 verbunden. Die Blattfedern 8 sind mittels der Niete 12 an den Haltenocken 13 der Anpressplatte 9 und mittels der Niete 14 mit dem Gehäuse 7 verbunden und spannen die Anpressplatte 9 axial gegenüber dem als Tellerfeder 15 ausgebildeten Hebelelement 16 vor. Die Tellerfeder 15 stützt sich an den aus dem Gehäuse 7 ausgestellten und über den Umfang verteilten Haken 17 an dem Gehäuse 7 ab und wälzt auf dem Gehäuse 7 ab. Die Anpressplatte 9 wird von der Tellerfeder 15 radial außerhalb der Lagerung in Form der Haken 17 axial mittels des Nockenrings 18 gegen die Gegendruckplatte verspannt, wobei zwischen Reibfläche 10 und Gegenreibfläche 6 die Reibbeläge 19 der Kupplungsscheibe 20, die mit der Getriebeeingangswelle 21 drehschlüssig verbunden ist, verspannt werden und einen Reibeingriff mit diesen ausbilden. Durch die Ausbildung eines zweiarmigen Hebels des Hebelelements 16 wie Tellerfeder 15 ist die Reibungskupplung 1 zwangsweise geschlossen und wird durch axiale Beaufschlagung der Tellerfeder 15 an deren Innenumfang geöffnet.
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Zur kostengünstigen Ausbildung der Anpressplatte 9 ist diese aus Stahl zweiteilig aus dem Stahlring 22 und dem Nockenring 18 gefertigt. Um die Kupplungsübersetzung erhöhen zu können, ist der Nockenring 18 mit mehreren, über den Umfang verteilten, von der Anpressplatte 9 getrennten Auflagenocken 23 mit den mit der Tellerfeder 15 in Kontakt tretenden Auflageflächen versehen. Durch die getrennte Ausbildung von Auflagenocken 23 und Anpressplatte 9 können – im Gegensatz zu einteiligen, durch infolge kritischer Ziehverhältnisse und unzureichender Umformbarkeit von Standardmaterial wie DD12 begrenzter Herstellfähigkeit eingeschränkten Anpressplatten – Verhältnisse zwischen dem Außendurchmesser DR der Reibfläche 10 und dem mittleren Durchmesser DA der Auflagenocken 23 an der Kontaktfläche zu der Tellerfeder 15 größer gleich 1,08 bis 1,1 vorgesehen werden. Dies entspricht beispielsweise bei einem Außendurchmesser DR von 180 mm einem Durchmesser DA von 164 mm. Im Weiteren können durch die getrennte Ausbildung von Anpressplatte und Nockenring 18 die Gestaltung der Auflagenocken 23 nahezu beliebig und damit bevorzugt in axiale Richtung ausgebildet werden, so dass ein Axialabstand A zwischen der Reibfläche 10 und der Auflagefläche 24 vergleichsweise groß ausgelegt werden kann. Beispielsweise kann ein Verhältnis des Axialabstands A zu dem Außendurchmesser DR größer 0,1 betragen.
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Der Nockenring 18 ist gegenüber dem Stahlring 22 zentriert und axial schwimmend aufgenommen. Hierzu sind aus dem Stahlring 22 bevorzugt werkzeugfallend über den Umfang verteilte Öffnungen 25 ausgenommen, in die komplementär zu diesen am Nockenring 18 vorgesehene Mitnahmenocken 26 axial eingreifen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 25 durchgestellt und durchgreifen diese vollständig.
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Zur Stabilisierung des Stahlrings 22 weist dieser an dessen Innenumfang die ringförmige Anprägung 27 in Form eines axial in abgewandte Richtung der Reibfläche 10 erstreckten Ansatzes auf.
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2 zeigt den Stahlring 22 der 1 in Ansicht. Der im Wesentlichen plan ausgebildete Stahlring 22 enthält werkzeugfallend die radial erweiterten Haltenocken 13 zur drehfesten und axial verlagerbaren Aufnahme an dem Gehäuse, die hier rechteckigen, über den Umfang verteilten Öffnungen 25 zur Aufnahme der Mitnahmenocken 26 (1) sowie der auf der abgewandten Seite vorgesehenen Reibfläche 10. In Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Öffnungen 25 sind jeweils kalibrierte Auflageflächen 28 vorgesehen, an denen Anlageflächen 29 von Stegen 30 des Nockenrings 18 (3) zur Anlage kommen und damit den Axialabstand zwischen Stahlring 22 und Tellerfeder 15 (1) festlegen.
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3 zeigt den Nockenring 18 in Seitenansicht mit dem umlaufenden Auflagenocken 23 mit der Auflagefläche 24 zur Bildung des Aufnahmekontakts mit der Tellerfeder 15 (1). Die Mitnahmenocken 26 greifen axial in die Öffnungen 25 der 2 ein. An den Stegen 30 zwischen den Mitnahmenocken 26 sind die kalibrierten Anlageflächen 29 vorgesehen, mittels derer der Nockenring 18 auf die Auflageflächen 28 des Stahlrings 22 (2) aufgelegt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibungskupplung
- 2
- Drehachse
- 3
- Schwungrad
- 4
- Kurbelwelle
- 5
- Gegendruckplatte
- 6
- Gegenreibfläche
- 7
- Gehäuse
- 8
- Blattfeder
- 9
- Anpressplatte
- 10
- Reibfläche
- 11
- Niet
- 12
- Niet
- 13
- Haltenocken
- 14
- Niet
- 15
- Tellerfeder
- 16
- Hebelelement
- 17
- Haken
- 18
- Nockenring
- 19
- Reibbelag
- 20
- Kupplungsscheibe
- 21
- Getriebeeingangswelle
- 22
- Stahlring
- 23
- Auflagenocken
- 24
- Auflagefläche
- 25
- Öffnung
- 26
- Mitnahmenocken
- 27
- Anprägung
- 28
- Auflagefläche
- 29
- Anlagefläche
- 30
- Steg
- A
- Axialabstand
- DA
- Durchmesser
- DR
- Außendurchmesser
