DE102011084671A1

DE102011084671A1 - Kupplung mit Positionierungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011084671A1
Application number: DE201110084671
Authority: DE
Inventors: Georg Göppert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2013-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welche durch eine Positionierungseinrichtung zur Ausrichtung einer Kupplungsscheibe bei offener Kupplung gekennzeichnet ist, wobei die Kupplungsscheibe auf einer Welle in einer Lagerung gelagert ist, und wobei die Positionierungseinrichtung mindestens ein erstes Element aufweist, das an oder in der Kupplungsscheibe in einem radialen Abstand zur Drehachse vorgesehen ist und eine Kraft kontaktlos ausübt oder entfaltet, die einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe in der Lagerung entgegenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung, und insbesondere eine Kupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Bei geöffneter Kupplung liegt durch Herstellungstoleranzen beziehungsweise geometrische Fehler immer ein gewisses Schleppmoment an der Eingangswelle an. Dieses Moment sollte möglichst klein gehalten werden, damit das Einlegen der Gänge zuverlässig gewährleistet wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen konstruktiven Aufbau einer Kupplung zu schaffen, mit dem entweder das Schleppmoment der Kupplungsscheibe bei gleichbleibendem Luftspiel oder umgekehrt das Luftspiel bei gleichbleibendem Schleppmoment reduziert werden kann.
Die Lösung der Aufgaben erfolgt durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Kupplung bereitgestellt, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Kupplungsscheibe, die auf einer Welle in einer Lagerung gelagert und zur Aufnahme und Übertragung eines Drehmoments ausgebildet ist, wobei die Kupplung durch eine Positionierungseinrichtung zur Ausrichtung der Kupplungsscheibe bei offener Kupplung gekennzeichnet ist, wobei die Positionierungseinrichtung mindestens ein erstes Element aufweist, das an oder in der Kupplungsscheibe in einem radialen Abstand zur Drehachse vorgesehen ist und eine Kraft kontaktlos ausübt oder entfaltet, die einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe in der Lagerung bei offener Kupplung entgegenwirkt. Somit wird eine Maßnahme vorgestellt, mit der ein durch eine Schiefstellung der Kupplungsscheibe erzeugtes Schleppmoment an der Welle bei gleichem Lagerspiel reduziert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine erste Element um die Drehachse der Kupplungsscheibe herum, vorzugsweise in einem konstanten radialen Abstand, vorgesehen. Das "mindestens eine erste Element" kann somit ein einziges längliches Element sein, das sich um die Drehachse herum erstreckt oder alternativ eine Mehrzahl von ersten Elementen, welche um die Drehachse herum verteilt sind. Um der Einfachheit willen wird "das mindestens eine erste Element" hierin auch einfach "das erste Element" genannt, obwohl eine Mehrzahl von ersten Elementen damit gemeint sein kann. Vorzugsweise ist das erste Element an der Kupplungsscheibe angebracht oder in der Scheibe integriert.
Erst durch den radialen Abstand des ersten Elements von der Drehachse kann die durch das erste Element ausgeübte oder entfaltete Kraft überhaupt ein ausrichtendes Moment (also, ein Kippmoment) um die axiale Wellenlagerung erzeugen, das der Schiefstellung der Kupplungsscheibe entgegenwirken soll. Bei einem konstanten radialen Abstand kann das ausrichtende erzeugte Moment dann auch einheitlicher auftreten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Element vorgesehen um einen äußeren Umfang der Kupplungsscheibe herum, und vorzugsweise durchgehend, so dass die ausgeübte oder entfaltete Kraft dann das maximale ausrichtende Moment erzeugen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kraft, die das mindestens eine erste Element entfaltet oder ausübt, eine abstoßende magnetische Kraft und vorzugsweise erzeugt das mindestens eine erste Element ein magnetisches Feld. Somit kann das erste Element beispielsweise ein Magnet sein, wie z.B. ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet, oder mindestens magnetische Eigenschaften entwickeln können. Das erste Element könnte beispielsweise eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes oder aus einem Material sein, das unter bestimmten Bedingungen ein magnetisches Feld erzeugt oder magnetische Eigenschaften entfaltet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Positionierungseinrichtung ferner mindestens ein zweites Element auf, das in Wechselwirkung mit dem ersten Element die besagte Kraft entfaltet, die einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe in der Lagerung bei offener Kupplung entgegenwirkt. Das mindestens eine zweite Element ist nicht in oder an der Kupplungsscheibe vorgesehen aber ist vorzugsweise derart in der Nähe des ersten Elements angeordnet, dass die Wechselwirkung zwischen den ersten und zweiten Elementen die besagte Kraft entfaltet und entgegen einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe in der Lagerung wirkt. Das mindestens eine zweite Element ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des ersten Elements im selben radialen Abstand um die Drehachse der Scheibe herum angeordnet. Wie mit dem ersten Element der Fall, kann "das mindestens eine zweite Element" entweder ein einziges längliches Element sein, das sich um die Drehachse herum erstreckt, oder alternativ auch eine Mehrzahl von zweiten Elementen, die um die Drehachse herum verteilt sind. Um der Einfachheit willen wird "das mindestens eine zweite Element" hierin auch einfach "das zweite Element" genannt, obwohl auch eine Mehrzahl von zweiten Elementen damit gemeint sein kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Element, wie das erste Element, ein magnetisches Feld erzeugen. Somit kann das zweite Element beispielsweise ein Magnet sein, wie z.B. ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet. Das zweite Element könnte beispielsweise eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes oder aus einem Material sein, das unter bestimmten Bedingungen ein magnetisches Feld erzeugt oder magnetische Eigenschaften entfaltet. Durch eine geeignete Auswahl und Anordnung der ersten und zweiten Elementen, insbesondere mit Hinblick auf die Ausrichtung ihrer magnetischen Polen, kann die Positionierungseinrichtung die besagte und gewünschte Kraft kontaktlos ausüben oder entfalten, die einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe in der Lagerung entgegenwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine zweite Element an oder in einem von der Kupplungsscheibe verschiedenen Bauteil der Kupplung vorgesehen. Typischerweise umfasst die Kupplung eine drehbare erste Platte, wie beispielsweise ein Schwungrad oder eine Zentralplatte, zum Einleiten eines Drehmoments in die Kupplung. Das zweite Element kann daher an oder in der ersten Platte vorgesehen sein, bevorzugt im selben radialen Abstand zur Drehachse als das erste Element. Ferner wird die Kupplung typischerweise auch eine Anpressplatte umfassen, die bei geschlossener Kupplung zum Anpressen der Kupplungsscheibe in einen Drehmoment aufnehmenden und übertragenden Kontakt mit der ersten Platte ausgebildet ist. Somit kann das zweite Element ebenfalls an oder in der Anpressplatte vorgesehen sein, bevorzugt im selben radialen Abstand zur Drehachse als das erste Element.
Wie oben schon erwähnt, können die ersten und zweiten Elemente magnetische Felde erzeugen und beispielsweise Magnete sein, wie z.B. Permanent- oder Elektromagnete. Durch eine geeignete Auswahl und Anordnung der ersten und zweiten Elementen, insbesondere mit Hinblick auf die Ausrichtung ihrer magnetischen Polen, kann die besagte Kraft kontaktlos in der Kupplung ausgeübt oder entfaltet werden, die einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe in der Lagerung entgegenwirkt.
Entsprechend der Herstellungstoleranzen beziehungsweise der geometrischen Fehler muss ein gewisses Luftspiel in der Kupplung vorgehalten werden, um über Streuung ein maximales Schleppmoment nicht zu überschreiten. Der maßgebliche geometrische Fehler, der zum Schleppmoment beiträgt, liegt in der Schiefstellung der Kupplungsscheibe. Dieser ist im Wesentlichen durch Lagerspiele bestimmt. Bei einer nicht drehenden Eingangswelle hängt die Scheibe relativ zum Drehzentrum etwas nach unten und erzeugt somit eine Schiefstellung, die zum teilweisen Anlegen des Reibbelags an der Zentralplatte beziehungsweise Anpressplatte führen kann. Um dieser Problematik zu begegnen, kann das Luftspiel zwischen Kupplungsscheibe und Platten erhöht, was jedoch Bauraum in der Kupplung kostet und die Momentenkapazität der Kupplung erniedrigt. Eine Reduktion der Lager-Spiele hingegen, um eine Schiefstellung der Scheibe zu reduzieren, kann zu einer Schwergängigkeit der Lager führen, beispielsweise bei Kälte.
Mit der vorliegenden Erfindung kann das unerwünschte Anlegen der Scheibe bei offener Kupplung durch die magnetische Abstoßung der ersten und zweiten magnetischen Elemente – beispielsweise gleicher Permanentmagnete, oder besser, magnetischer Ringe – um die Kupplungsscheibe und Anpress- bzw. Zentralplatte realisiert werden. Diese magnetische Abstoßung hat keine torsionale Komponente und ist somit verlustfrei. Somit wird eine Maßnahme vorgestellt, mit der das Schleppmoment der offenen Kupplung bei gleichem Luftspiel reduziert wird. Mit anderen Worten, eine Reduktion des Schleppmomentes bei offener Kupplung.
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 Seitenansicht einer auf einer Welle gelagerten Drehscheibe in einer herkömmlichen Kupplung.
2 eine schematische Seitenansicht einer auf einer Welle gelagerten Drehscheibe in einer erfindungsgemäßen Kupplung.
Die in 1 schematisch dargestellte, herkömmliche Kupplung 1 umfasst eine erste Platte 2, die als Zentralplatte oder Schwungrad ein Drehmoment in die Kupplung einleitet, eine Dreh- oder Kupplungsscheibe 3 zur Aufnahme und Übertragung des Drehmoments und eine Anpressplatte 4, die bei geschlossener Kupplung die Kupplungsscheibe 3 in einen Drehmoment aufnehmenden und übertragenden Kontakt mit der Zentralplatte 2 drückt. Die Kupplungsscheibe 3 ist auf einer Eingangswelle 5 eines Getriebes 6 in einem Wellenlager 7 gelagert beziehungsweise montiert und zum Drehen um die Drehachse A der Welle 5 ausgebildet.
Wenn die Kupplung 1 offen ist, wie in 1 gezeigt, liegt durch geometrische Fehler, die im Wesentlichen durch Lagerspiele bestimmt sind, ein gewisses Schleppmoment an der Welle 5 an. Das heißt, bei offener Kupplung hängt die Scheibe 3 auf der nicht drehenden Eingangswelle 5 relativ zum Drehzentrum der Lagerung 7 etwas nach unten und erzeugt somit eine Schiefstellung, die zum teilweisen Anlegen der Kupplungsscheibe 3 oder deren Reibbelags an der Zentralplatte 2 beziehungsweise an der Anpressplatte 4 führen kann. Dieses Schleppmoment soll möglichst klein gehalten werden, damit das Einlegen der Gänge im Getriebe 6 zuverlässig gewährleistet wird.
Die in 2 schematisch dargestellte, erfindungsgemäße Kupplung 1 umfasst die gleichen Bauteile wie die Kupplung der 1. Diese Bauteile der in 2 dargestellten Kupplung 1 sind daher mit denselben Bezugszeichen wie in 1 identifiziert und werden nicht wiederholt beschrieben. Die erfindungsgemäße Kupplung 1 in 2 umfasst jedoch zusätzlich eine Positionierungseinrichtung 8, die eine Maßnahme vorstellt, mit der das durch eine Schiefstellung der Kupplungsscheibe 3 erzeugtes Schleppmoment an der Welle 5 bei gleichem Lagerspiel reduziert werden kann. In diesem Zusammenhang weist die Positionierungseinrichtung 8 ein erstes Element 9 in der Form eines magnetischen Ringes um einen äußeren Umfang der Kupplungsscheibe 3 auf. Das erste ringförmige Element 9 erstreckt sich somit in einem radialen Abstand R um die Drehachse A der Scheibe 3 herum. Ferner weist die Positionierungseinrichtung 8 zweimal ein zweites Element 10 in Form eines magnetischen Ringes auf. Eines von den beiden zweiten Elementen 10 erstreckt sich um die Achse A und um einen Umfang der Zentralplatte 2 herum im selben radialen Abstand R, wie beim ersten Element 9 der Fall ist. In ähnlicher Weise erstreckt sich das andere der beiden zweiten Elemente 10 um einen Umfang der Anpressplatte 4 auch im radialen Abstand R.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Elemente 9, 10 als Permanentmagnete ausgeführt. Die ersten und zweiten Elemente 9, 10 sind somit in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet und derart ausgerichtet, dass die magnetischen Pole (Nord N – Süd S) des ersten Elements 9 direkt gegenüber den gleichen magnetische Polen (N und S) der jeweiligen benachbarten zweiten Elemente 10 liegen. Auf dieser Weise entsteht eine Wechselwirkung zwischen den ersten und zweiten Elementen 9, 10, die eine abstoßende magnetische Kraft zwischen der Kupplungsscheibe 3 und der Zentralplatte 2 einerseits und zwischen der Kupplungsscheibe 3 und der Anpressplatte 4 anderseits kontaktlos ausübt beziehungsweise entfaltet. Diese Kraft wirkt bei offener Kupplung einer Schiefstellung der Scheibe 3 im Lager 7 (wie in 1) entgegen, so dass eine Reduktion des Schleppmomentes an der Welle 5 bei offener Kupplung erreicht wird.
Bezugszeichenliste

1: Kupplung
2: Erste Platte bzw. Zentralplatte
3: Kupplungsscheibe
4: Anpressplatte
5: Eingangswelle
6: Getriebe
7: Wellenlager
8: Positionierungseinrichtung
9: erstes Element
10: zweites Element
A: Drehachse
R: Radialer Abstand

Claims

Kupplung (1), insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Kupplungsscheibe (3), die auf einer Welle (5) in einer Lagerung (7) gelagert und zur Aufnahme und Übertragung eines Drehmoments ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine Positionierungseinrichtung (8) zur Ausrichtung der Kupplungsscheibe (3) bei offener Kupplung, wobei die Positionierungseinrichtung (8) mindestens ein erstes Element (9) aufweist, das an oder in der Kupplungsscheibe (3) in einem radialen Abstand (R) zur Drehachse (A) vorgesehen ist und eine Kraft kontaktlos ausübt oder entfaltet, die einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe (3) in der Lagerung (7) bei offener Kupplung entgegenwirkt.
Kupplung (1) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine erste Element (9) um die Drehachse (A) der Kupplungsscheibe (3) herum, bevorzugt in einem konstanten radialen Abstand (R) und besonders bevorzugt um einen äußeren radialen Umfang der Kupplungsscheibe (3) herum, vorgesehen ist.
Kupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine erste Element (9) ein magnetisches Feld erzeugt und eine abstoßende magnetische Kraft entfaltet oder ausübt.
Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Positionierungseinrichtung (8) ferner mindestens ein zweites Element (10) aufweist, das in Wechselwirkung mit dem mindestens einen ersten Element (9) die besagte Kraft entfaltet, die einer Schiefstellung der Kupplungsscheibe (3) in der Lagerung (7) bei offener Kupplung entgegenwirkt.
Kupplung (1) nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine zweite Element (10) an oder in einem von der Kupplungsscheibe (3) verschiedenen Bauteil der Kupplung (1) vorgesehen ist.
Kupplung (1) nach Anspruch 5, umfassend eine drehbare erste Platte (2) zum Einleiten eines Drehmoments, wobei das mindestens eine zweite Element (10) an oder in der ersten Platte (2) vorgesehen ist, bevorzugt im selben radialen Abstand (R) zur Drehachse (A) als das erste Element (9).
Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, umfassend eine Anpressplatte (4), die bei geschlossener Kupplung zum Anpressen der Kupplungsscheibe (3) in einen Drehmoment aufnehmenden und übertragenden Kontakt mit einer Drehmoment einleitenden ersten Platte (2) ausgebildet ist, wobei das mindestens eine zweite Element (10) an oder in der Anpressplatte (4) vorgesehen ist, bevorzugt im selben radialen Abstand (R) zur Drehachse (A) als das erste Element (9).
Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Wechselwirkung zwischen den ersten und zweiten Elementen (9, 10) eine abstoßende magnetische Kraft entfaltet oder ausübt.
Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die ersten und zweiten Elemente (9, 10) als Magnete, vorzugsweise Permanentmagnete, ausgebildet sind.