DE102011082633A1

DE102011082633A1 - Kupplungsvorrichtung mit Ausgleichselement

Info

Publication number: DE102011082633A1
Application number: DE201110082633
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-03-14

Abstract

Eine Kupplungsvorrichtung mit einem Gehäuse und zumindest einer in axialer Richtung durch ein Hebelelement ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung mit mindestens einer Anpressplatte und mindestens einer Verschleißnachstelleinrichtung, die zumindest einen bewegbaren Verstellring, zumindest einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke anpressplattenseitig angeordnet ist und durch eine gehäuseseitig angeordnete Vorspannfeder in axialer Richtung vorgespannt ist, wobei zwischen der Antriebsklinke und der Vorspannfeder ein Ausgleichselement mit einer variablen wirksamen Höhe angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung mit dem Ausgleichselement kann der Eingriff der Antriebsklinke in das Antriebsritzel und die axiale Vorspannkraft mit zunehmendem Verschleiß im Wesentlichen konstant gehalten werden. Dadurch kann die Nachstellgenauigkeit der Kupplungsvorrichtung, insbesondere bei zunehmendem Verschleiß, verbessert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung mit einem Ausgleichselement.
Aus der DE 10 2009 035 225 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, die eine im eingerückten Zustand reibschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung aufweist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung durch Betätigung einer Tellerfeder in axialer Richtung ausrückbar ist. Darüber hinaus weist die Kupplungsvorrichtung eine Verschleißnachstelleinrichtung mit einem drehbaren und durch die Tellerfeder zeitweise klemmbaren Verstellring auf. Die Verschleißnachstelleinrichtung besitzt ferner einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall. Die Antriebsklinke weist einen Federabschnitt auf, durch den die Antriebsklinke in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung vorgespannt ist. Mit zunehmender Nachstellung der Verschleißnachstelleinrichtung wird der Abstand der Antriebsklinke zu dem Antriebsritzel des Spindeltriebes verändert, wodurch die Genauigkeit der Verschleißnachstellung verschlechtert werden kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung bereitzustellen, die eine mit einer Verschleißnachstelleinrichtung anzugeben, die eine verbesserte Nachstellgenauigkeit ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüche angegeben.
Eine erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung mit einem Gehäuse und zumindest einer in axialer Richtung durch ein Hebelelement ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung mit mindestens einer Anpressplatte und mindestens einer Verschleißnachstelleinrichtung, die zumindest einen bewegbaren Verstellring, zumindest einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke anpressplattenseitig angeordnet ist und durch eine gehäuseseitig angeordnete Vorspannfeder in axialer Richtung vorgespannt ist, wobei zwischen der Antriebsklinke und der Vorspannfeder ein Ausgleichselement mit einer variablen wirksamen Höhe angeordnet ist.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung kann zumindest eine Anpressplatte, zumindest eine Gegendruckplatte und zumindest eine in axialer Richtung zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte angeordnete Kupplungsscheibe aufweisen. Die Anpressplatte kann drehfest in einem Gehäuse der Kupplungsvorrichtung angeordnet sein und bezüglich der Gegendruckplatte in axialer Richtung begrenzt verlagerbar sein, während die Gegendruckplatte gehäusefest angeordnet ist. Wenn die Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte verspannt ist, erfolgt eine reibschlüssige Übertragung des Drehmoments von der Eingangsseite der Kupplungsvorrichtung, beispielsweise vom Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, über die Anpressplatte und die Gegendruckplatte auf die Kupplungsscheibe, und von der Kupplungsscheibe auf die Ausgangsseite der Kupplungsvorrichtung, beispielsweise auf die Eingangswelle eines Getriebes. Durch eine auf das Hebelelement wirkende Aktoreinrichtung kann die Drehmomentübertragungseinrichtung eingerückt bzw. ausgerückt werden. Bei dem Hebelelement kann es sich um eine Tellerfeder, wie sie üblicherweise bei normal-eingerückten Kupplungsvorrichtungen zum Einsatz kommt, oder um eine Hebelfeder, wie sie üblicherweise bei normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtungen zum Einsatz kommt, handeln. Bei eine Kupplungsvorrichtung, die als normal-eingerückte Kupplungsvorrichtung ausgebildet ist, überwiegt die Kraft der einrückenden Tellerfeder, die auf die Anpressplatte wirkt, im betätigungsfreien Zustand die Kraft von ausrückenden Blattfedern, die auf die Anpressplatte wirken. Bei der Betätigung wird die Tellerfeder durch die Aktoreinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Kupplung ausgerückt wird. Andererseits kann die Kupplungsvorrichtung aber auch als normal-ausgerückte Kupplungsvorrichtung ausgebildet sein, das heißt als Kupplung, bei der die Kraft der ausrückenden Blattfedern, die auf die Anpressplatte wirken, im betätigungsfreien Zustand die Kraft der Hebelfeder, die auf die Anpressplatte wirkt, überwiegt. Bei der Betätigung wird die Hebelfeder durch die Aktoreinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Kupplung eingerückt wird. Die Kupplungsvorrichtung kann gleichermaßen als gedrückte Kupplungsvorrichtung, das heißt als Kupplungsvorrichtung, bei der die Aktoreinrichtung eine drückende Kraft auf die Tellerfeder bzw. die Hebelfeder ausübt, oder als gezogene Kupplungsvorrichtung, das heißt als Kupplungsvorrichtung, bei der die Aktoreinrichtung eine ziehende Kraft auf die Tellerfeder bzw. die Hebelfeder ausübt, ausgebildet sein. Ferner kann die Kupplungsvorrichtung einerseits als Trockenkupplung und andererseits als Nasskupplung ausgebildet sein.
Die Verschleißnachstelleinrichtung kann beispielsweise in Form einer wegbasierten Verschleißnachstelleinrichtung ausgebildet sein und einen rampenartigen Verstellring aufweisen. Der Verstellring kann beispielsweise auf der Anpressplatte bewegbar gelagert sein und durch seine rampenförmige Ausgestaltung bei einer Verstellung einen axialen Versatz durch Verschleiß ausgleichen. Der Verstellring kann durch einen Spindeltrieb verstellt werden, wobei der Verstellring beispielsweise rotatorisch, um eine Mittelachse, und/oder in einer radialen Richtung verstellbar sein kann. Der Spindeltrieb weist ein Antriebsritzel auf, in welches eine Antriebsklinke formschlüssig zum Verdrehen des Antriebsritzels bei einer Kupplungsbetätigung eingreift. Die Antriebsklinke kann beispielsweise als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei der Antriebsklinke um ein Bauteil, dessen Material bei den in einer Verschleißnachstelleinrichtung üblicherweise auftretenden Kräften und Wegstrecken in seinem elastischen Bereich verformt wird. Die Antriebsklinke ist beispielsweise als Blechbauteil ausgebildet und kann eine Vorspannkraft in axialer Richtung und eine Anpresskraft in im Wesentlichen radialer Richtung aufweisen. Zur Verstärkung insbesondere der axialen Vorspannung der Antriebsklinke, weist die Verschleißnachstelleinrichtung mindestens eine Vorspannfeder auf, die mit der Antriebsklinke zur Vorspannung in axialer Richtung in Anlage bringbar ist. Die Vorspannfeder kann als Blechbauteil ausgebildet sein und deckelseitig angeordnet sein. Die Anlage der Vorspannfeder an das Antriebsritzel kann zeitweise unterbrochen sein, insbesondere wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung ausgerückt ist. Die Vorspannfeder ist beispielsweise an dem Gehäuse der Kupplungsvorrichtung, insbesondere an dem Gehäusedeckel, befestigt. Die Vorspannfeder und die Antriebsklinke sind als separate Bauteile ausgebildet, wobei zwischen der Vorspannfeder und der Antriebsklinke ein Ausgleichselement angeordnet ist. Das Ausgleichselement überträgt die Vorspannkraft der Vorspannfeder im Wesentlichen in axialer Richtung auf die Antriebsklinke. Das Ausgleichselement weist zwischen einem Kontakt mit der Vorspannfeder und einem Kontakt mit der Antriebsklinke eine wirksame Höhe auf. Bei zunehmendem Verschleiß und zunehmender Nachstellung nimmt der Abstand zwischen der anpressplattenseitig angeordneten Antriebsklinke und der gehäuseseitig angeordneten Vorspannfeder zu, wodurch die Vorspannkraft in axialer Richtung abnehmen kann. Die wirksame Höhe des Ausgleichselements ist variierbar, wobei mit zunehmender Nachstellung des Verschleißes die wirksame Höhe des Ausgleichselementes zunehmen kann, wodurch der zunehmende Abstand zwischen Vorspannfeder und Antriebsklinke ausgeglichen werden kann. Das Ausgleichselement kann beispielsweise keilförmig ausgebildet sein. Die Veränderung der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes kann im Wesentlichen einer Nachstellung der Verschleißnachstelleinrichtung in axialer Richtung entsprechen. Die Zustellung des Ausgleichselementes kann in Abhängigkeit und zusammen mit einer Nachstellung der Verschleißnachstelleinrichtung erfolgen. Dadurch kann die Übertragung einer im Wesentlichen konstanten Vorspannkraft von der Vorspannfeder auf die Antriebsklinke gewährleistet werden. Durch die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung mit dem Ausgleichselement kann der Eingriff der Antriebsklinke in das Antriebsritzel und die axiale Vorspannkraft mit zunehmendem Verschleiß im Wesentlichen konstant gehalten werden. Dadurch kann die Nachstellgenauigkeit der Kupplungsvorrichtung, insbesondere bei zunehmendem Verschleiß, verbessert werden. Zudem kann eine Montage von Deckel und Anpressplatte unproblematisch und ohne die Gefahr einer Beschädigung beispielsweise der Antriebsklinke oder Verschleißnachstelleinrichtung erfolgen, wobei die Funktion der Verschleißnachstelleinrichtung, insbesondere der Antriebsklinke und dem Spindeltrieb mit Verstellring, unproblematisch überprüft werden kann. Somit kann durch die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung mit dem Ausgleichselement eine einfache und funktionssichere Gestaltung der Bauteile und der Verschleißnachstelleinrichtung gewährleistet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgleicheinheit an dem Verstellring, insbesondere radial außenseitig, angeordnet. Durch die Anordnung des Ausgleichselementes an dem Verstellring der Verschleißnachstelleinrichtung kann die Bewegung und/oder Zustellung des Ausgleichselementes an die Bewegung des Verstellringes gekoppelt werden. Dadurch kann die Zustellung des Ausgleichselementes, und damit eine Zunahme der wirksamen Höhe, an die Nachstellung der Verschleißnachstelleinrichtung gekoppelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Änderung der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes durch eine im Wesentlichen translatorische Bewegung des Ausgleichselementes in radialer Richtung. Das Ausgleichselement kann, insbesondere radial außenseitig, an dem Verstellring angeordnet sein. Der Verstellring kann bei einer Nachstellung des Verschleißes eine im Wesentlichen nach radial außen gerichtete Nachstellbewegung durchführen. Durch die Anordnung an dem Verstellring kann eine im Wesentlichen nach radial außen gerichtete, im Wesentliche translatorische Zustellbewegung des Ausgleichselementes erfolgen, wobei durch eine keilförmige Ausgestaltung des Ausgleichselementes mit einer in radialer Richtung variierenden Höhe, die wirksame Höhe zwischen der Vorspannfeder und der Antriebsklinke vergrößert werden kann. Dadurch kann bei zunehmender Verschleißnachstellung eine Übertragung einer im Wesentlichen konstanten Vorspannkraft gewährleistet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Änderung der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes durch eine im Wesentlichen rotatorische Bewegung des Ausgleichselementes. Das Ausgleichselement kann, insbesondere radial außenseitig, an dem Verstellring angeordnet sein. Der Verstellring kann bei einer Nachstellung des Verschleißes eine rotatorische Nachstellbewegung, beispielsweise um eine Mittelachse, durchführen, wobei eine Verschleißnachstellung in axialer Richtung erfolgt. Durch die Anordnung an dem Verstellring kann das Ausgleichselement eine rotatorische Bewegung, beispielsweise um die Mittelachse, durchführen. Das Ausgleichselement kann dabei beispielsweise in Form eines rampenförmigen Ringes oder Kreisbogens ausgebildet sein, welche eine variable Höhe in axialer Richtung aufweist. Durch die variable Höhe des Ausgleichselementes kann bei einer Verstellung des Verstellringes die wirksame Höhe des Ausgleichselementes zwischen der Vorspannfeder und der Antriebsklinke erhöht werden. Dadurch kann bei zunehmender Verschleißnachstellung eine Übertragung einer im Wesentlichen konstanten Vorspannkraft gewährleistet werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Ausgleichselement eine erste der Vorspannfeder zugewandte Seite und eine zweite der Antriebsklinke zugewandte Seite auf, wobei die erste Seite im Wesentlichen plan ausgebildet ist und die zweite Seite rampenförmig ausgebildet ist. Die erste plane Seite erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung und kann die Vorspannfeder kontaktieren. Durch die im Wesentliche plane Ausgestaltung kann bei zunehmender Zustellung des Ausgleichselementes eine im Wesentlichen in axialer Richtung gerichtete Kraftübertragung von der Vorspannfeder auf das Ausgleichselement gewährleistet werden, wodurch Kraftkomponenten in radialer Richtung vermindert werden können, wodurch eine Abstützung der Vorspannfeder in radialer Richtung vermieden werden kann. Die zweite Seite ist rampenförmig ausgebildet, wobei die zweite Seite nach radial innen in axialer Richtung, in Richtung der Anpressplatte, ansteigt, wodurch bei einer nach radial außen gerichteten Zustellung des Ausgleichselementes eine Zunahme beispielsweise der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes bewirkt werden kann. Dadurch kann bei zunehmender Verschleißnachstellung der zunehmende Abstand zwischen der Vorspannfeder und der Antriebsklinke in axialer Richtung ausgeglichen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Seite des Ausgleichselementes stufenförmig ausgebildet. Die stufenförmig ausgebildete zweite Seite des Ausgleichselementes kann einen oder mehrere Stufen oder Absätze aufweisen, welche im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufen, so dass bei einer radialen Zustellung des Ausgleichselementes keine oder nur eine sehr geringe Vergrößerung der wirksamen Höhe eintritt. Die Stufen oder Absätze können durch Schrägen verbunden sein, um ein störungsfreies zustellen des Ausgleichselementes, insbesondere in radialer Richtung, zu gewährleisten. Eine stufenförmige Ausgestaltung der zweiten Seite des Ausgleichselementes ermöglicht eine präzise Anpassung der Veränderung der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes über den gesamten Nachstellbereich der Verschleißnachstelleinrichtung. Dadurch können weitere vorhaltbaren Einflüsse auf die Kupplungsvorrichtung berücksichtigt werden. Vorhaltbare Einflüsse können zu einer nachstellbaren Verschleißhöhe beispielsweise das Warmsetzen von Bauteilen, Elastizitäten, Verschleiß, Eingriffsverhältnisse am Antriebsritzel, Eingriffsverhältnisse an dem Spindeltrieb und/oder Eingriffsverhältnisse einer Spindelmutter an dem Verstellring sein.
In einer weiteren Ausführungsgestaltung der Erfindung ist ein erster Anschlag für die Vorspannfeder vorgesehen, wobei der erste Anschlag deckelseitig angeordnet ist. Der erste Anschlag begrenzt die Bewegung der Vorspannfeder in axialer Richtung in Richtung der Antriebsklinke und kann bei die Vorspannkraft, welche in axialer Richtung von der Vorspannfeder auf die Antriebsklinke wirkt begrenzen. Durch den ersten Anschlag ist eine Anstand zwischen Antriebsklinke und Vorspannfeder einstellbar, ab dem kein Vorspannkraft von der Vorspannfeder auf die Antriebsklinke wirkt, da die Vorspannfeder von dem ersten Anschlag in ihrer axialen Ausdehnung begrenzt ist. Der erste Anschlag kann deckelseitig angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Anschlag für die Antriebsklinke und/oder das Ausgleichselement vorgesehen, wobei der zweite Anschlag anpressplattenseitig angeordnet ist. Der zweite Anschlag begrenzt die Bewegung der Antriebsklinke in axialer Richtung und ist anpressplattenseitig angeordnet und befestigt. Der zweite Anschlag kann beispielsweise in Form einer Auskragung in axialer Richtung an der Anpressplatte in Richtung der Antriebsklinke ausgebildet sein. Der zweite Anschlag kann in Form einer Auskragung oder eines Vorsprunges, beispielsweise in radialer Richtung, an der Antriebsklinke ausgebildet sein, wobei der zweite Anschlag beispielsweise auf der Anpressplatte zur Begrenzung einer axialen Bewegung der Antriebsklinke und/oder des Ausgleichselementes gegen die Antriebsklinke und/oder das Ausgleichselement anschlagen kann. Durch den zweiten Anschlag kann eine Relativbewegung in axialer Richtung zwischen Antriebsklinke und/oder dem Ausgleichselement und dem Antriebsritzel begrenzt werden, wodurch ein Nachstellschritt und somit die Nachstellung bei einer Kupplungsbetätigung begrenzt werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Kupplungsvorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Durch die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung mit dem Ausgleichselement kann der Eingriff der Antriebsklinke in das Antriebsritzel und die axiale Vorspannkraft mit zunehmendem Verschleiß im Wesentlichen konstant gehalten werden. Dadurch kann die Nachstellgenauigkeit der Kupplungsvorrichtung, insbesondere bei zunehmendem Verschleiß, verbessert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Es zeigen:
1: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung mit einer Verschleißnachstelleinrichtung und einem Ausgleichselement;
2: eine schematische Schnittansicht der in 1 dargestellten Kupplungsvorrichtung mit einer Anpressplatte in Abhublage;
3: eine schematische Schnittansicht der in 1 dargestellten Kupplungsvorrichtung an einem Verschleißbereichsende;
4: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung;
5: eine schematische Schnittansicht der in 4 dargestellten Kupplungsvorrichtung mit der Anpressplatte in Abhublage;
6: eine schematische Schnittansicht der in 4 dargestellten Kupplungsvorrichtung an dem Verschleißbereichsende;
7: eine schematische Schnittansicht der in 4 dargestellten Kupplungsvorrichtung mit einem Ausgleichselement mit einer stufenförmigen zweiten Seite.
Die in 1 dargestellte Kupplungsvorrichtung 10 weist eine Drehmomentübertragungseinrichtung 12 auf. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 weist zumindest eine Anpressplatte 14, zumindest eine Gegendruckplatte 16 und zumindest eine in axialer Richtung A zwischen der Anpressplatte 14 und der Gegendruckplatte 16 angeordnete Kupplungsscheibe 18 auf. Die Anpressplatte 14 ist an einem Gehäuse 20 drehfest gelagert und in axialer Richtung A der Kupplungsvorrichtung 10 begrenzt verlagerbar. Insbesondere kann die Anpressplatte 14 mittels mehrerer Blattfedern drehfest im Gehäuse 16 befestigt und von der Gegendruckplatte 16 weg vorgespannt sein. Darüber hinaus weist die Kupplungsvorrichtung 10 ein Hebelelement 22 auf, das gehäuseseitig abgestützt ist und durch eine Aktoreinrichtung betätigbar ist. Das Hebelelement 22 kann als Tellerfeder ausgebildet sein. Über einen Verstellring 24, der einer Verschleißnachstelleinrichtung 26, vorzugsweise einer wegbasierten Verschleißnachstelleinrichtung, zuzuordnen ist, wirkt das Hebelelement 22 mittelbar auf die Anpressplatte 14.
Bei einer normal-eingerückten Kupplungsvorrichtung 10 überwiegt die wirksame Kraft des als Tellerfeder ausgebildeten Hebelelements 22 die Gegenkraft der Blattfedern, während bei einer normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtung 10 die Gegenkraft der Blattfedern die wirksame Kraft des als Hebelfeder ausgebildeten Hebelelements 22 überwiegt. Dementsprechend führt eine Betätigung der Tellerfeder einer normal-eingerückten Kupplungsvorrichtung 10 durch eine Aktoreinrichtung zum Ausrücken der Kupplungsvorrichtung 10, das heißt zum Abhub der Anpressplatte 14 und zur Entfernung der Anpressplatte 14 von der Gegendruckplatte 16, während eine Betätigung der Hebelfeder durch eine Aktoreinrichtung bei einer normalausgerückten Kupplungsvorrichtung 10 zum Einrücken der Kupplungsvorrichtung 10 führt. Bei eingerückter Kupplung wird ein Drehmoment von der Eingangsseite der Kupplungsvorrichtung 10, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs oder von einem durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Zweimassenschwungrad über das Gehäuse 20 und sowohl die Gegendruckplatte 16 als auch die Anpressplatte 14 reibschlüssig auf eine Kupplungsscheibe 18 übertragen. Von der Kupplungsscheibe 18, die reibschlüssig zwischen der Gegendruckplatte 16 und der Anpressplatte 14 geklemmt ist, wird das Drehmoment zur Ausgangsseite der Kupplungsvorrichtung 10 übertragen, beispielsweise zu einer Eingangswelle eines Getriebes. Da aufgrund des Reibschlusses sowohl die Reibflächen der Gegendruckplatte 16 und der Anpressplatte 14 als auch die Reibbeläge der Kupplungsscheibe 18 einem Verschleiß unterworfen sind, muss über die Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung 10 die Anpressplatte 14 immer näher an die Gegendruckplatte 16 heran bewegt werden, um die Abnahme der Stärke der Reibflächen und der Dicke der Reibbeläge in axialer Richtung A zu kompensieren und den Reibschluss herzustellen bzw. die Kupplungsvorrichtung 10, genauer gesagt die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 der Kupplungsvorrichtung 10, einrücken zu können. Hierzu ist in der Kupplungsvorrichtung 10 die Verschleißnachstelleinrichtung 26 vorgesehen und vorzugsweise als wegbasierte Verschleißnachstelleinrichtung ausgebildet.
Die Verschleißnachstelleinrichtung 26 weist zumindest eine Antriebsklinke 28 auf, wobei die Antriebsklinke 28, die vorzugsweise als Blechbauteil, insbesondere als Stanzteil, ausgebildet sein kann, in die Außenverzahnung eines Antriebsritzels 30 eingreift. Die Antriebsklinke 24 ist insbesondere in axialer Richtung A und/oder in radialer Richtung R der Kupplungsvorrichtung 10 gegen das Antriebsritzel 30 vorgespannt. Die Antriebsklinke 28 ist mit der Anpressplatte 14 verbunden und insbesondere in axialer Richtung A und radialer Richtung R elastisch gegen das Antriebsritzel 30 vorgespannt. Das Antriebsritzel 30 ist drehfest auf dem Spindeltrieb 32, insbesondere auf einer Achse des Spindeltriebs 32 angeordnet. Hierbei kann der Spindeltrieb 32 als einteiliges Bauteil ausgebildet sein, das heißt, dass das Antriebsritzel 30 in den Spindeltrieb 32 integriert ist. Jedoch kann das Antriebsritzel 30 auch als separates Bauteil ausgebildet sein, das beispielsweise auf die Achse des Spindeltriebs 32 drehfest aufgepresst ist. Der gesamte Spindeltrieb 32 ist drehbar an der Anpressplatte 14 gelagert. Ein freies Ende der Antriebsklinke 28 ist ausgebildet, im Wesentlichen formschlüssig in die Verzahnung des Antriebsritzels 30 eingreifen zu können. Um den Eingriff am Antriebsritzel 30 zu verbessern, weist das freie Ende beispielsweise einen oder mehrere Bereiche auf, die in radialer Richtung R zum Antriebsritzel 30 vorspringen.
Die Vorspannung der Antriebsklinke 30 kann in axialer Richtung A und in radialer Richtung R durch eine zusätzliche Vorspannfeder 34 verstärkt werden. Die Vorspannfeder 34 weist einen ersten Vorspannabschnitt 36 und einen zweiten Vorspannabschnitt 38 auf, wobei der erste Vorspannabschnitt 36 im Wesentlichen radial an dem Gehäuse 20, insbesondere dem Gehäusedeckel, angeordnet ist und der zweite Vorspannabschnitt 38 im Wesentlichen in axialer Richtung angeordnet ist. Die Vorspannfeder 34 kontaktiert, insbesondere mit dem zweiten Vorspannabschnitt 38, ein Ausgleichselement 40, welches zwischen der Vorspannfeder 34 und der Antriebsklinke 30 angeordnet ist. Eine Vorspannkraft der Vorspannfeder 34 kann über das Ausgleichselement 40 auf die Antriebsklinke 28 übertragen werden, wodurch die Antriebsklinke 28 in axialer Richtung durch die Vorspannfeder mit einer Vorspannkraft beaufschlagbar ist. Das Ausgleichselement 40 ist radial außen an dem Verstellring 24 angeordnet und in axialer Richtung elastisch mit dem Verstellring 24 verbunden. Das Ausgleichselement 40 kann die Vorspannfeder 34 und die Antriebsklinke 28 kontaktieren, wobei das Ausgleichselement 40 zwischen dem Kontakt mit der Vorspannfeder 34 und dem Kontakt mit der Antriebsklinke in axialer Richtung eine wirksame Höhe aufweist. Die wirksame Höhe kann bei einer Zustellung des Ausgleichselementes 40 vergrößert werden, beispielsweise in Abhängigkeit einer Verschleißnachstellung, und somit eine Abstandsvergrößerung zwischen der Vorspannfeder 34 und der Antriebsklinke 28 ausgleichen, wodurch beispielsweise das Antriebsritzel 28 in einer konstanten Höhe zum Antriebsritzel 30 gehalten werden kann. Das Ausgleichselement 40 ist rampenförmige ausgebildet und durch den Verstellring 24 betätigbar. Bei einer Drehbewegung des Verstellringes 24 führt das Ausgleichselement 40 ebenfalls eine an den Verstellring 24 gekoppelte Drehbewegung aus, wobei die wirksame Höhe aufgrund der rampenförmigen Ausgestaltung des Ausgleichselementes 40 zunehmen kann.
Über eine Spindelmutter (nicht dargestellt) ist der Spindeltrieb 32 mit dem Verstellring 24 verbunden, wobei eine Drehbewegung des Spindeltriebs 32 in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter umgesetzt wird, und die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine Drehbewegung des Verstellrings 24 umgesetzt wird. Vorzugsweise ist der Verstellring 24 als Rampenring ausgebildet. Die Rampen des Verstellrings 24 sind gleit-beweglich auf Gegenrampen angeordnet, die auf der, der Kupplungsscheibe 18 abgewandten Seite der Anpressplatte 14 ausgebildet sind, insbesondere in die Anpressplatte 14 eingelassen sind. Wird die Kupplungsvorrichtung 10 eingerückt, bewegt sich die Anpressplatte 14 auf die Gegendruckplatte 16 zu. Hierbei gleitet das freie Ende der Antriebsklinke 28 über eine Zahnflanke des Antriebsritzels 30. Liegt ein hinreichender Kupplungsverschleiß vor, muss sich die Anpressplatte 14 weiter auf die Gegendruckplatte 16 zubewegen, so dass schließlich ein freies Ende der Antriebsklinke 28 die auf die Zahnflanke folgende Zahnspitze überspringt.
Beim anschließenden Ausrücken in eine Abhublage (2) der Kupplungsvorrichtung 10 rastet das freie der Antriebsklinke 28 in den der übersprungenen Zahnspitze folgenden Zahngrund ein. Während der Ausrückbewegung treibt die Antriebsklinke 28 das Antriebsritzel 30 in einer ersten Drehrichtung an. Mit dem Antriebsritzel 30 dreht sich der gesamte Spindeltrieb 32, der die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter umsetzt. Durch die translatorisch bewegte Spindelmutter wird der Verstellring 24 gedreht, so dass sich die Rampen des Verstellrings 24 an den in die Anpressplatte 14 eingelassenen Gegenrampen hoch bewegen können. Hierdurch vergrößert sich der Abstand zwischen der hebelelementseitigen Kontaktfläche des Verstellrings 24 und der Anpressplatte 14 so weit, bis der Kupplungsverschleiß, bezogen auf das Hebelelement 22, wegmäßig kompensiert worden ist. Während der Betätigung der Kupplungsvorrichtung 10 besteht die Möglichkeit, dass die Antriebsklinke 28 das Antriebsritzel 30 der Verschleißnachstelleinrichtung 26 in die falsche Richtung dreht, das heißt entgegen des eigentlich zu kompensierenden Kupplungsverschleißes. Insbesondere kann diese Problematik bei Einrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 auftreten, beispielsweise wenn die Antriebsklinke 28 in radialer Richtung R zu stark gegen das Antriebsritzel 30 vorgespannt ist. Daher weist die Verschleißnachstelleinrichtung 26 zumindest eine Sperrklinke 42 auf, die ausgebildet und angeordnet ist das Antriebsritzel 30 gegen eine Rückdrehung, das heißt gegen eine Verdrehung entgegen der ersten Drehrichtung, zu sperren.
Wie das Antriebsritzel 30 und die Vorspannfeder 34 ist auch die Sperrklinke 42 vorzugsweise als Blechbauteil, insbesondere als Federblech, ausgebildet. Zur Begrenzung der axialen Vorspannkraft ist deckelseitig ein erster Anschlag 44 vorgesehenen, welcher die axiale Bewegung der Vorspannfeder begrenzt. Zudem ist anpressplattenseitig ein zweiter Anschlag 46 vorgesehen, welcher beispielsweise bei einer Abhublage der Anpressplatte 14 die axiale Bewegung der Antriebsklinke 28 relativ zu dem Antriebsritzel 30 begrenzt. Der zweite Anschlag 46 ist in Form einer Auskragung nach radial außenseitig an dem Antriebsritzel 28 ausgebildet, wobei der zweite Anschlag 46 an die Anpressplatte 14 anschlagen kann zur Begrenzung der axialen Bewegung der Antriebsklinke 28.
Die in 3 dargestellte Kupplungsvorrichtung 10 zeigt eine Anpressplatte 14 in einer Verschleißbereichsendstellung, wobei die Verschleißnachstelleinrichtung 26 maximal in axialer Richtung zum Verschleißausgleich verstellt ist. Das Ausgleichselement 40 ist zusammen mit dem Verstellring 28 in eine Endstellung verfahren, wobei das Ausgleichselement 40 seine maximale wirksame Höhe aufweist.
In 4 ist eine Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung 10 dargestellt, bei der die Verschleißnachstelleinrichtung 26 einen Verstellring 24 aufweist, welche bei einer Verschleißnachstellung mittels eines Spindeltriebes 32 zumindest teilweise nach radial außen über ein Rampensystem bewegbar an der Anpressplatte 14 gelagert ist. An dem Verstellring 24 ist radial außenseitig ein Ausgleichselement 40 angeordnet, welches bei einer nach radial außen gerichteten Nachstellbewegung des Verstellringes 24 ebenfalls eine zumindest teilweise nach radial außen gerichtete Zustellbewegung ausführt, wobei die wirksame Höhe des Ausgleichelementes 40 zwischen der Antriebsklinke 28 und der Vorspannfeder 34 erhöht werden kann. Das Ausgleichselement 40 ist radial innenseitig in einer nutförmigen Führungsbahn gelagert, und in axialer Richtung, in Richtung der Vorspannfeder 34, mit einer Feder druckbeaufschlagt. Radial außenseitig weist das Ausgleichselement einen Querschnitt mit einer dem Gehäusedeckel 20 zugewandten ersten Seite 48 und einer der Anpressplatte 14 zugewandten zweiten Seite 50 auf. Die erste Seite verläuft dabei im Wesentlichen in radialer Richtung und die zweite Seite weist eine nach radial innen zunehmende Steigung in axialer Richtung, insbesondere in Richtung der Anpressplatte 14, auf. Dadurch kann bei einer radialen Zustellung des Ausgleichselementes 40 die wirksame Höhe zwischen der Vorspannfeder 34 und der Antriebsklinke 28 erhöht werden. Das Ausgleichselement 40 ist derart ausgestaltet, dass es die Kraft der Vorspannfeder 34 auf die Antriebsklinke 28 übertragen kann, wobei das Ausgleichselement 40 in axialer Richtung im Wesentlichen unelastisch oder steif sein kann. Das Ausgleichselement 40 kann an der ersten Seite 48 eine Vorspannkraft gegen die Vorspannfeder 34 am Gehäusedeckel 20 aufweisen. An der zweiten Seite 50 liegt die Antriebsklinke 28 ebenfalls mit einer Vorspannkraft an. Somit ergibt sich in Ruhelage eine Schichtung von Vorspannfeder 34, Ausgleichselement 40 und Antriebsklinke 28. Bei der in 1 dargestellten Betriebspunktlage der Anpressplatte 14 ist dadurch die Antriebsklinke 28 über dem Ausgleichselement 40 an der Vorspannfeder 34 angelegt, wodurch die Höhenlage oder der Abstand der Antriebsklinke 28 gegenüber dem Gehäuse 20, insbesondere dem Gehäusedeckel, bestimmt ist. Eine Einstellung des Abstandes kann beispielsweise mittels des Ausgleichselementes 40 erfolgen. Bei auftretendem Verschleiß an der Kupplungsscheibe 18, wird die Lage der Anpressplatte 14 verändert. Das Antriebsritzel 28 nimmt eine axial verschobene Lage gegenüber der Antriebsklinke 30 ein und die Antriebsklinke 28 kann einen Ritzelzahn.
Bei einem nachfolgenden Abhub (5) bewegen sich Anpressplatte 14, Antriebsritzel 28 und Verstellring 24 gemeinsam gegenüber dem Gehäusedeckel 20. Die Vorspannfeder 34 wirkt über Ausgleichselement 40 auf die Antriebsklinke 28 und treibt über das Antriebsritzel 28 den Spindeltrieb 32 zur Verstellung des Verstellringes 24 und damit auch des Ausgleichselementes 40 an. In dieser Situation wird die axiale Beweglichkeit des Ausgleichelementes 40 zum Verstellring 24 wirksam. Bei einem bestimmten Abhubweg, welcher beispielsweise der effektiven Ritzelzahnweite entsprechen kann, wird der zweite Anschlag 50 der Anpressplatte 14 oder des Verstellringes 24 wirksam. Der zweite Anschlag 50 kann in Form einer in axialer Richtung in Richtung des Gehäusedeckels 20 ausgebildeten Auskragung ausgebildet sein und unmittelbar auf die Antriebsklinke 28 oder beispielsweise auf die zweite Seite 50 des Ausgleichselementes 40 wirken. Bei einem in axialer Richtung weiterführendem Abhubweg wird durch den zweiten Anschlag 50 der Relativweg zwischen Antriebsklinke 28 und Antriebsritzel 30 begrenzt, wodurch die erreichte Drehung des Antriebsritzels 30 und damit der Nachstellschritt vorgegeben sind. Erfolgt ein Nachstellschritt, wird bei der Abhubbewegung das Antriebsritzel 30 bis zum Wirksamwerden des zweiten Anschlages 50 verdreht. Über den Spindeltrieb 32 erfolgt das Vorandrehen des Verstellringes 24 um den Verschleiß auszugleichen. Mit dem Verstellring 24 bewegt sich auch das Ausgleichselement 40 in Umfangrichtung und/oder radialer Richtung.
6 zeigt eine Kupplungsvorrichtung 10 an ihrem Verschleißbereichsende, mit maximal zugestellter Verschleißnachstelleinrichtung 26 und Ausgleichselement 40 mit maximaler wirksamer Höhe zwischen der Vorspannfeder 34 und der Antriebsklinke 28.
Ein Ausgleichselement 40 mit einer stufenartigen zweiten Seite 50 ist in 7 dargestellt. Das Ausgleichselement 40 ist zwischen der Vorspannfeder 34 und der Antriebsklinke 28 angeordnet. Der Abstand zwischen der Vorspannfeder 34 und der Antriebsklinke 28 entspricht der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes 40. Die erste Seite weist eine im Wesentlichen konstante Höhe auf, parallel zur Reibfläche. Die zweite Seite 50 kontaktiert die Antriebsklinke 28 weist mehrere Stufen oder Absätze auf, welche über Schrägen verbunden sind. Die Stufen oder Absätze können derart ausgestaltet sein, dass bei einer radialen Zustellung des Ausgleichselementes 40 eine geringe oder keine Veränderung der wirksamen Höhe in axialer Richtung erfolgt. Dadurch können neben einem Ausgleich der nachgestellten Verschleißhöhe weitere vorhaltbaren Einflüsse, beispielsweise Warmsetzen von Teilen, Elastizitäten, Eingriffsverhältnisse am Antriebsritzel 30, oder Muttereingriffsverhältnisse am Verstellring 24 erfolgen.
Bezugszeichenliste

10: Kupplungsvorrichtung
12: Drehmomentübertragungseinrichtung
14: Anpressplatte
16: Gegendruckplatte
18: Kupplungsscheibe
20: Gehäuse
22: Hebelelement
24: Verstellring
26: Verschleißnachstelleinrichtung
28: Antriebsklinke
30: Antriebsritzel
32: Spindeltrieb
34: Vorspannfeder
36: erster Vorspannabschnitt
38: zweiter Vorspannabschnitt
40: Ausgleichselement
42: Sperrklinke
44: erster Anschlag
46: zweiter Anschlag
48: erste Seite
50: zweite Seite
A: axiale Richtung
R: radiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009035225 A1 [0002]

Claims

Kupplungsvorrichtung mit einem Gehäuse (20) und zumindest einer in axialer Richtung (A) durch ein Hebelelement (22) ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung (12) mit mindestens einer Anpressplatte (14) und mindestens einer Verschleißnachstelleinrichtung (26), die zumindest einen bewegbaren Verstellring (24), zumindest einen auf den Verstellring (24) wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb (32) mit einem Antriebsritzel (30) sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel (30) in Eingriff bringbare Antriebsklinke (28) zur Drehung des Spindeltriebs (32) im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke (28) anpressplattenseitig angeordnet ist und durch eine gehäuseseitig angeordnete Vorspannfeder (34) in axialer Richtung vorgespannt ist, wobei zwischen der Antriebsklinke (28) und der Vorspannfeder (34) ein Ausgleichselement (40) mit einer variablen wirksamen Höhe angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleicheinheit (40) an dem Verstellring (24), insbesondere radial außenseitig, angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes (40) durch eine im Wesentlichen translatorische Bewegung des Ausgleichselementes (40) in radialer Richtung erfolgt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der wirksamen Höhe des Ausgleichselementes (40) durch eine im Wesentlichen rotatorische Bewegung des Ausgleichselementes (40) erfolgt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (40) eine erste der Vorspannfeder (34) zugewandte Seite (48) und eine zweite der Antriebsklinke (14) zugewandte Seite (50) aufweist, wobei die erste Seite (48) im Wesentlichen plan ausgebildet ist und die zweite Seite (50) rampenförmig ausgebildet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Seite (50) des Ausgleichselementes (40) stufenförmig ausgebildet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Anschlag (44) für die Vorspannfeder (34) vorgesehen ist, wobei der erste Anschlag (44) deckelseitig angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Anschlag (46) für die Antriebsklinke (28) und/oder das Ausgleichselement (40) vorgesehen ist, wobei der zweite Anschlag (46) anpressplattenseitig angeordnet ist.
Antriebsstrang mit wenigstens einer Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.