DE102011086009A1

DE102011086009A1 - Selbstnachstellende Kupplung

Info

Publication number: DE102011086009A1
Application number: DE201110086009
Authority: DE
Inventors: Dietrich Prause; Valeri Kotljarow
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-05-16

Abstract

Selbstnachstellende Kupplung mit einer Tellerfeder, die zwischen einem Verstellring und einer Sensorfeder angeordnet ist, wobei der Verstellring einen ersten Kontaktbereich aufweist, mit dem dieser zumindest bei entlasteter Tellerfeder in Kontakt mit der Tellerfeder steht, wobei der Verstellring zumindest einen zweiten Kontaktbereich umfasst, mit dem dieser bei Überschreiten eines ersten Ausrückweges mit der Tellerfeder in Kontakt zu bringen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstnachstellende Kupplung mit einer Tellerfeder, die zwischen einem Verstellring und einer Sensorfeder angeordnet ist, wobei der Verstellring einen ersten Kontaktbereich aufweist, mit dem dieser zumindest bei entlasteter Tellerfeder in Kontakt mit der Tellerfeder steht sowie einen Verstellring zur Verwendung in einer solchen Kupplung.
Eine derartige Kupplung ist als Einscheiben-Trockenkupplung beispielsweise aus der WO/1994/001692 bekannt. Die Sensorfeder (Sensor-Tellerfeder) weist in ihrer Kennlinie einen ausreichend langen Verformungsbereich mit fast konstanter Kraft auf, im Gegensatz zu der stark degressiven Tellerfeder (Haupttellerfeder). Der horizontale Bereich in der Kennlinie der Sensorfeder wird gerade etwas über der gewünschten Ausrückkraft eingestellt und als Haltekraft bezeichnet. Solange die Ausrückkraft kleiner ist als die Haltekraft der Sensorfeder, bleibt die Drehlagerung der Tellerfeder, dies ist der Kontaktbereich zwischen Tellerfeder und Sensorfeder, beim Ausrücken an der gleichen Stelle. Wenn sich jedoch durch Verschleiß der Beläge die Ausrückkraft erhöht, dies erfolgt durch die degressive Kennlinie der Tellerfeder, wird die Gegenkraft der Sensorfeder überschritten und die Drehlagerung weicht in Richtung Schwungscheibe aus, und zwar genau so weit, bis die Ausrückkraft wieder auf die Sensorkraft abgesunken ist. Zwischen der Drehlagerung und dem Kupplungsdeckel entsteht bei ausweichender Sensortellerfeder ein Spalt, der durch den federvorbelasteten Nachstellring und dessen Rampenanordnung mit dem Kupplungsdeckel ausgeglichen wird.
Die selbstnachstellenden Kupplungen weisen einen deutlichen Abfall der Ausrückkraft auf, wenn der Ausrückweg den Betriebspunkt deutlich überschreitet. Zur Begrenzung dieses sogenannten Drop-Offs sind im Stand der Technik Zusatzfedern vorgesehen, wie diese beispielsweise in 1, die eine selbstnachstellende Kupplung aus dem Stand der Technik darstellt, dargestellt ist. Die Zusatzfeder ist an dem Kupplungsdeckel aufgenietet. Die Zusatzfeder hebt die minimale Betätigungskraft nach dem Abfall bei überschreiten des Betriebspunktes an und führt somit zu einer flacheren Gesamtkennlinie. Die Zusatzfeder wie in 1 dargestellt wirkt direkt auf das Ausrücklager und beeinflusst nur die Betätigungskraft-Kennlinie, nicht jedoch die inneren Kräfte der Kupplung und wirkt damit auch nicht auf den Nachstellmechanismus bzw. die Nachstellfunktion der selbstnachstellenden Kupplung. Dadurch, dass die Tellerfederzungen bei Verschleiß in Richtung Kupplungsscheibe bzw. Motor wandern, bleibt die maximale Betätigungskraft nur bis zur einer bestimmten Belagverschleißgrenze in etwa konstant. Bei noch größerem Verschleiß nimmt die Betätigungskraft leicht zu.
Die Zusatzfedern sind im Stand der Technik an einem Federring angeordnet, der am Kupplungsdeckel angenietet wird. Dieses zusätzliche Bauteil muss gestanzt gehärtet, kugelgestrahlt und angelassen werden. Es handelt sich also um ein Bauteil, das mit mehreren teils aufwändigen Arbeitsschritten hergestellt werden muss. Zudem muss dieses Bauteil bei der Montage der Kupplung in einem Arbeitsschritt mit mehreren, meist drei oder vier, Nietverbindungen mit dem Kupplungsdeckel vernietet werden. Dies bedeutet einen zusätzlichen Montageaufwand in der Herstellung, nämlich das Einlegen des zusätzlichen Bauteils und der zusätzliche Vernietungsprozess. Der Federring wird zudem aus einem relativ teuren kaltgewalzten Federstahl, der oberflächenhärtbar sein muss, beispielsweise 58CrV4 oder dergleichen, hergestellt. Sowohl das vergleichsweise teurere Ausgangsmaterial als auch die aufwändige Fertigung und der aufwändige Einbau sollen durch die Erfindung kostengünstiger werden.
Zudem ist bei der selbstnachstellenden Kupplung nach Stand der Technik wie in 1 dargestellt die Drop-off-Reduzierung über der Lebensdauer nicht konstant, da der Eingriffspunkt der Zusatzfeder fix ist und somit kein gleichbleibender Abstand zwischen der Tellerfeder zu dem Federring über den gesamten Verschleißbereich der Kupplung gewährleistet werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine selbstnachstellende Kupplung anzugeben, bei der die Reduzierung des Drop-Offs der Ausrückkraft über die Lebensdauer beziehungsweise über den Verschleißbereich der Kupplung konstant gehalten wird. Eine weitere Aufgabe ist es, eine kostengünstigere Herstellung der selbstnachstellenden Kupplung zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, den Eingriffspunkt des zusätzlichen Federmittels möglichst unabhängig vom Verschleißzustand der Kupplung zu machen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine selbstnachstellende Kupplung mit einer Tellerfeder, die zwischen einem Verstellring und einer Sensorfeder angeordnet ist, wobei der Verstellring einen ersten Kontaktbereich aufweist, mit dem dieser zumindest bei entlasteter Tellerfeder in Kontakt mit der Tellerfeder steht, wobei der Verstellring zumindest einen zweiten Kontaktbereich umfasst, mit dem dieser bei Überschreiten eines ersten Ausrückweges mit der Tellerfeder in Kontakt zu bringen ist. Das zusätzliche Federelement ist erfindungsgemäß also in dem Verstellring integriert. Dadurch kann ein Bauteil, nämlich der Federring mit den Zusatzfedern, entfallen. Dies bedeutet auch, dass neben dem Federring auch die drei bis vier Nietbolzen zu dessen Befestigung entfallen können. Durch die Integration der Zusatzfeder in den Verstellring kann ein kostengünstigerer Werkstoff als bei dem bisherigen zusätzlichen Federring verwendet werden. Die Reduzierung des Drop-Offs bleibt bei der erfindungsgemäßen Lösung über die Lebensdauer der Kupplung konstant, da der Kontaktabstand zwischen der Tellerfeder und dem Verstellring über die gesamte Lebensdauer gleich bleibt.
Der Verstellring umfasst in einer Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich einen dritten Kontaktbereich, mit dem dieser bei Überschreiten eines zweiten Ausrückweges mit der Tellerfeder in Kontakt zu bringen ist.
Durch diese Maßnahme wird der zuvor zweistufige Kennlinienbereich in einen dreistufigen Bereich erweitert. Dies bewirkt eine Erhöhung der Überlebenssicherheit der Kupplung. Insgesamt kann mit der erfindungsgemäßen Maßnahme eine Erhöhung des gesamten Wirkungsgrades der Ausrück-Vorrichtung bewirkt werden. Da kein Nietwerkzeug mehr für die Montage der Zusatzfedern benötigt wird, reduzieren sich die Werkzeugkosten zur Herstellung der Kupplung. Dadurch, dass auf ein zusätzliches Bauteil bei der Montage, nämlich die Zusatzfedern an dem Federring, verzichtet werden kann, reduzieren sich durch den Wegfall eines Arbeitsschrittes ebenfalls die Montagekosten.
Die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht eine Drop-off-Reduzierung in der Größenordnung von ca. 200 Newton. Die Erfindung liefert eine optimierte Geometrie des Verstellrings. Während des Ausrückvorgangs kommt es zum Kontakt der Tellerfeder mit dem äußeren Bereich des Verstellringes, so dass eine erste Stufe der Anhebung der Federkraft erreicht wird. Bei weiterer Betätigung kommt es zur Anlage in einem weiteren Bereich des Verstellringes, so dass eine zweite Stufe der Anhebung der Federkraft bewegt wird. Diese Mehrstufigkeit ermöglicht ein harmonisches Anheben des Kraftminimums durch unterschiedliche Statikkeiten der einzelnen Stufen. Die Statikkeit der einzelnen Stufen ist durch die Bauteilgeometrie in weiten Bereichen nahezu beliebig wählbar.
Nach Überschreiten des ersten Ausrückweges werden in einer Ausgestaltung der Erfindung bei weiterer Erhöhung des Ausrückweges Teile des Verstellringes verformt. Diese Teile sind in einer Ausgestaltung der Erfindung Fortsätze an Blechfahnen des Verstellringes. Nach Überschreiten des zweiten Ausrückweges werden in einer Ausgestaltung der Erfindung bei weiterer Erhöhung des Ausrückweges keine weiteren Teile des Verstellringes wesentlich verformt. Nach Überschreiten des zweiten Ausrückweges liegt die Tellerfeder bei weiterer Erhöhung des Ausrückweges an dem dritten Kontaktbereich des Verstellringes an, wobei der Verstellring nur unwesentlich weiter verformt wird.
Die obengenannten Aufgaben werden auch gelöst durch einen Verstellring für eine selbstnachstellende Kupplung mit einer Tellerfeder, die zwischen einem Verstellring und einer Sensorfeder angeordnet ist, wobei der Verstellring einen ersten Kontaktbereich aufweist, mit dem dieser zumindest bei entlasteter Tellerfeder in Kontakt mit der Tellerfeder steht, wobei der Verstellring eine Ringscheibe mit einem ersten Kontaktbereich umfasst sowie zumindest einen radial außerhalb des ersten Kontaktbereichs angeordneten zweiten Kontaktbereich. Neben erstem und zweitem Kontaktbereich umfasst der Verstellring einen radial außerhalb des zweiten Kontaktbereichs liegenden dritten Kontaktbereich.
Der erste Kontaktbereich ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine zumindest teilweise umlaufende Sicke. Statt einer Sicke kann auch ein Drahtring oder dergleichen an dem Verstellring befestigt sein. Die Sicke bzw. der Drahtring bildet das Lager, mit dem sich die Tellerfeder an dem Verstellring abstützt. Der zweite Kontaktbereich umfasst zumindest einen sich radial nach außen erstreckenden Fortsatz. Der Fortsatz ist in einer Ausführungsform an zumindest einer von mehreren sich radial nach außen erstreckenden Blechfahnen angeordnet.
Die Blechfahnen sind in einer Ausführungsform der Erfindung mit Verbindungsstegen untereinander verbunden, wobei zumindest Teile der Verbindungsstege den dritten Kontaktbereich bilden. Erreicht der Ausrückweg einen bestimmten Wert, dieser Wert ist hier als zweiter Ausrückweg bezeichnet, liegt die Tellerfeder an dem dritten Kontaktbereich bzw. an den Verbindungsstegen an. Wird der Ausrückweg weiter erhöht, so bildet der dritte Kontaktbereich bzw. die Verbindungsstege das Lager, an dem sich die Tellerfeder gehäuseseitig abstützt. Eine weitere Ausrückbewegung der Tellerfederzungen bewirkt nur noch eine sehr geringe oder keine Abhubbewegung der Anpressplatte, statt dessen wird die Tellerfeder oder gar die Sensorfeder elastisch verformt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Schnitt durch Teile einer selbstnachstellenden Kupplung nach Stand der Technik;
2 Teile eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung in einer räumlichen Darstellung;
3 das Ausführungsbeispiel der 2 bei abgenommenem Kupplungsdeckel;
4 den Verstellring in Einzeldarstellung;
5 einen Ausschnitt aus dem Verstellring und der Tellerfeder in einer räumlichen Darstellung;
6 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel von Teilen einer selbstnachstellenden Kupplung;
7 ein Diagramm von Kraft- und Weggrößen über dem Ausrückweg für eine Kupplung nach Stand der Technik und für eine erfindungsgemäße Kupplung.
1 zeigt Teile eines Ausführungsbeispiels einer selbstnachstellenden Einscheiben-Trockenkupplung, nachfolgend auch kurz Kupplung genannt, nach Stand der Technik im Schnitt. Dargestellt ist ein Kupplungsdeckel 1 mit einer Anpressplatte 2 sowie den zur Betätigung der Anpressplatte 2 mit dem Kupplungsdeckel 1 verbundenen nachfolgend beschriebenen weiteren Bauteilen. Die Kupplung umfasst weitere an sich bekannte Bauteile, die für das Verständnis der Erfindung aber nicht maßgebend sind und deshalb nicht dargestellt sind.
Die Anpressplatte 2 umfasst eine Reibfläche 3, die bei vollständig montierter Kupplung mit einer nicht dargestellten Kupplungsschreibe in Kontakt ist. Der Kupplungsdeckel 1 umfasst einen Flansch 4 zur Befestigung einer nicht dargestellten Schwungscheibe. Die Schwungscheibe umfasst ebenfalls eine Reibfläche, die mit der der Reibfläche 3 der Anpressplatte 2 abgewandten Seite der Kupplungsscheibe in Kontakt ist. Der Kupplungsdeckel 1 ist mit der nicht dargestellten Schwungscheibe fest verbunden, beispielsweise verschraubt oder vernietet, dies ist durch eine Mittellinie 5 für die Niete bzw. Schrauben in 1 dargestellt. Die nicht dargestellte Schwungscheibe ist in an sich bekannter Weise mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden. In 1 ist die Seite, an der der Reibbelag 3 angeordnet ist, die motorzugewandte Seite, dies entspricht in der Zeichenebene der 1 einer Blickrichtung von links auf die Anordnung. Die gegenüberliegende Seite, also die Seite, die der Reibfläche 3 abgewandt ist, ist die getriebezugewandte Seite, an der in Einbaulage der Reibungskupplung das Schaltgetriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Auf dieser Seite ist auch eine Ausrückvorrichtung, beispielsweise ein Zentralausrücker, angeordnet.
Mit der Anpressplatte 2 sind Stufenbolzen 6 fest vernietet. Die Stufenbolzen umfassen einen Bolzenteil 6a mit kleinerem Durchmesser und einen Bolzenteil 6b mit größerem Durchmesser, der Übergang zwischen beiden bildet eine Stufe. Die Stufenbolzen 6 ragen durch Bohrungen 7 des Kupplungsdeckels 1. Auf der Seite der Reibfläche 3 sind Nietköpfe 8 der Stufenbolzen 6 versenkt angeordnet, sodass sie nicht über die Reibfläche 3 hinausragen. Der Bolzenbereich 6a mit kleinerem Durchmesser ragt durch eine Bohrung in der Anpressplatte 2, der Bolzenbereich 6b mit größerem Durchmesser ragt durch die Bohrung 7 des Kupplungsdeckels 1. Zwischen dem Bolzenteil 6a mit kleinerem Durchmesser, der durch die Anpressplatte 2 ragt, und dem Bolzenteil 6b mit größerem Durchmesser, der durch die Bohrung 7 des Kupplungsdeckels 1 ragt, ist eine Spannscheibe 9 angeordnet, die den Stufenbolzen 6 axial gegenüber der Druckplatte 2 vorspannt und einen axial spielfreien Halt des Stufenbolzens 6 an der Anpressplatte 2 gewährleistet. Der Stufenbolzen 6 ist in der Bohrung 7 in axialer Richtung, dies ist die Richtung entlang der mit R bezeichneten Rotationsachse der Kupplung, verlagerbar angeordnet. Radial zur Rotationsachse R und in Umfangsrichtung der Rotationsachse R sind die Bolzen 6 nicht beweglich, sodass die Anpressplatte 2 in diese Richtung festgelegt ist. Im Ergebnis ist die Anpressplatte 2 also in axialer Richtung gegenüber dem Kupplungsdeckel 1 verlagerbar.
Wird die Anpressplatte 2 in Richtung auf die nicht dargestellte Schwungscheibe gedrückt, dies ist durch einen Pfeil 10 in 1 bezeichnet, so wird die nicht dargestellte Kupplungsscheibe zwischen der Schwungscheibe und der Anpressplatte 2 eingeklemmt und reibschlüssig mitgenommen. Die Schwungscheibe und damit der Kupplungsdeckel 1 ist fest mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden, die Kupplungsscheibe ist fest mit einer Getriebeeingangswelle des Untersetzungs- bzw. Schaltgetriebes im Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges verbunden. Durch Verlagern der Anpressplatte 2 in Richtung des Pfeiles 10 wird also die Momentenübertragung im Antriebsstrang geschlossen, es wird ein Antriebsmoment von der Kurbelwelle auf die Getriebeeingangswelle übertragen. Wird die Anpressplatte 2 in die Gegenrichtung des Pfeiles 10 bewegt, so wird die Verbindung zwischen der Schwungscheibe und der Anpressplatte 2 mit der Kupplungsscheibe gelöst, sodass die Drehmomentenübertragung unterbunden wird.
Die Reibungskupplung umfasst eine Tellerfeder 11, die im Stand der Technik auch als Hebelfeder oder Haupt-Tellerfeder bezeichnet wird. Die Tellerfeder 11 stützt sich zum Einen an der Anpressplatte 2 und zum Anderen an dem Kupplungsdeckel 1 ab. Die Anpressplatte 2 umfasst dazu eine ringförmig umlaufende Anpressnocke 12, die mit der Tellerfeder 11 in Kontakt ist. Zwischen dem Kupplungsdeckel 1 und der Tellerfeder 11 ist ein Verstellring 13 angeordnet, an dem sich die Tellerfeder 11 gegenüber dem Kupplungsdeckel 1 abstützt. Der Verstellring 13 ist radial weiter innen angeordnet als die Anpressnocke 12. Die Auflage der Tellerfeder 11 an dem Verstellring 13 wird durch eine umlaufende Sicke des Verstellrings 13 gebildet. Auf der dem Verstellring 13 abgewandten Seite der Tellerfeder 11, also der dem Motorblock bzw. der Schwungscheibe zugewandten Seite, ist eine Sensorfeder 15 angeordnet. Diese stützt sich in ihrem radial inneren Bereich an Zentrierbolzen 16 ab, die durch Öffnungen der Tellerfeder 11 ragen und fest mit dem Kupplungsdeckel 1 vernietet sind. Die Sensorfeder 15 stützt sich mit Zentrierklauen 18 an Nietköpfen 19 der Zentrierbolzen 16 ab.
In ihrem radial äußeren Bereich stützt sich die Sensorfeder 15 mit einer Sicke 17 an der Tellerfeder 11 ab. Die Sicke 14 des Verstellrings 13 und die Sicke 17 der Sensorfeder 15 sind in radialer Richtung gesehen in etwa gegenüberliegend angeordnet, sodass die Tellerfeder 11 zwischen den beiden Sicken 14, 17 in axialer Richtung festgelegt ist. Die beiden Sicken 14, 17 bilden somit den Stülpmittelpunkt S der Tellerfeder 11. Bei einer Betätigung der Tellerfeder dreht sich der radial äußere Bereich entgegengesetzt zu dem radial inneren Bereich der Tellerfeder um den kreisförmig umlaufenden Stülpmittelpunkt.
Die Tellerfeder 11 ist so vorgespannt, dass der radial äußere Bereich in Richtung des Pfeiles 10 gedrückt wird, wobei sich der radial innere Bereich an der Sicke 14 des Verstellrings abstützt. Dadurch wird die Anpressplatte 2 in Richtung des Pfeiles 10 gedrückt und die Kupplung geschlossen. Werden radial nach innen ragende Lamellen 20 der Tellerfeder 11 in Richtung des Pfeiles 21 gedrückt, so wird der radial äußere Bereich der Tellerfeder 11 im Bereich der Anpressnocke 12 entgegen der Pfeilrichtung 10 bewegt, sodass die Anpressplatte 2 entlastet wird und die Kupplung geöffnet wird. Dabei stützt sich die Tellerfeder im Bereich ihres Stülpmittelpunktes S an der Sicke 17 der Sensorfeder 15 ab. Es wird also eine Kraft in Richtung des Pfeiles 10 auf die Sicke 17 der Sensorfeder 15 ausgeübt. Die radial inneren Bereiche der Lamellen werden als Tellerfederzungen 23 bezeichnet. Eine Ausrückvorrichtung, beispielsweise ein Zentralausrücker, drückt über ein Ausrücklager bei einer Kupplungsbetätigung gegen die Tellerfederzungen 23. Die Sensorfeder 15 ist ebenfalls eine Tellerfeder, diese könnte also auch als Sensor-Tellerfeder bezeichnet werden. Die Kraft-/Wegkennlinie der Tellerfeder 11 ist degressiv, die der Sensorfeder 15 etwa konstant. Vergrößert sich der Ausrückweg der Kupplung durch Verschleiß der Reibbeläge, verlagert sich die Stellung der Tellerfeder 11 so, dass der radial äußere Bereich weiter zur Kupplungsscheibe und der radial innere Bereich weiter von der Kupplungsscheibe entfernt liegt. Durch die degressive Kennlinie vergrößert sich die Ausrückkraft und übertrifft schließlich die Kraft der Sensorfeder, mit der diese die Tellerfeder 11 an dem Verstellring andrückt.
Bei Überschreiten einer bestimmten Ausrückkraft wird die Sensorfeder 15 so weit in Richtung des Pfeiles 10 gedrückt, dass die Tellerfeder 11 von der Sicke 14 des Verstellrings 13 abhebt. Der Verstellring 13 ist nun mit einer Rampenanordnung drehbar gegenüber Kupplungsdeckel 1 gelagert. Mittels einer Zugfeder 22 wird der Verstellring 13 so vorgespannt, dass die hier nicht dargestellte Rampenanordnung die Sicke 14 des Verstellrings 13 in Richtung des Pfeiles 10 drückt. Hebt also die Tellerfeder 11 von der Sicke 14 des Verstellrings 13 ab bzw. ist die Anpresskraft so gering, dass diese durch die Rampenanordnung überwunden werden kann, so stellt die Rampenanordnung nach. Die Rampen sind selbsthemmend, sodass eine axiale Kraft diese nicht wieder zurückstellt. Dadurch wird effektiv der Stülpmittelpunkt S in Richtung des Pfeiles 10 verlagert.
Der Kupplungsdeckel 1 geht in seinem radial inneren Bereich in Stege 25 über, die einen Anschlagring 26 bilden. Mit Hilfe der Zentrierbolzen 16 ist ein Federring 27 an dem Kupplungsdeckel 1 befestigt. Der Federring 27 umfasst Zusatzfedern 28, die sich radial nach innen und axial in Richtung des Anschlagringes erstrecken. Die Zusatzfedern 28 greifen dabei mit radial inneren Bereichen 29 unter die Tellerfederzungen 23.
Bei einer Betätigung der Kupplung kommen die Tellerfederzungen 23 nach Überwinden eines bestimmten Ausrückweges mit den radial inneren Bereichen 29 der Zusatzfedern 28 in Kontakt. Dadurch wird eine Parallelschaltung der Tellerfeder 11 mit den Zusatzfedern 28 des Federringes 27 bewirkt und die Federkennlinie weist eine höhere Steigung Kraft/Weg auf.
Das Grundprinzip einer derartigen selbstnachstellenden Kupplung und insbesondere die Wirkungsweise der Sensorfeder 15 und des Verstellrings 13 sind beispielsweise aus der DE 4345215 B4 bekannt, sodass hier auch auf die dortigen Ausführungen zur Wirkungsweise einer selbstnachstellenden Kupplung verwiesen wird.
2 zeigt Teile eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer räumlichen Darstellung. Dargestellt ist eine Ansicht auf den Kupplungsdeckel 1 in einer Sicht im Wesentlichen aus Richtung des Getriebes, dies entspricht einer Sicht in Richtung des Pfeiles 21 in 1. Zu sehen sind neben dem Kupplungsdeckel 1 Teile der Tellerfeder 11, die Zugfedern 22 sowie die Köpfe der Zentrierbolzen 16. Ebenfalls zu erkennen sind die kupplungsdeckelseitigen Rampen, die mit den später dargestellten Rampen des Verstellrings 13 zusammenwirken. Die kupplungsdeckelseitigen Rampen sind in 2 mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet. In 2 weiter zu erkennen sind die Stege 25 mit dem Anschlagring 26. Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der 2 fällt der Federring 27 mit den Zusatzfedern 28 wie in 1 dargestellt weg. Gegenüber dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zudem der Verstellring geändert. Nachfolgend werden die erfindungswesentlichen Änderungen gegenüber der Kupplung nach Stand der Technik näher beschrieben.
3 zeigt das Ausführungsbeispiel der 2 bei abgenommenem Kupplungsdeckel 1. Zu sehen ist nun die Tellerfeder 11 sowie der Verstellring 13. Die Tellerfeder 11 weist eine äußere Ringscheibe 30 auf, an die sich radial nach innen die Lamellen 20 mit dem Tellerfederzungen 23 anschließen. Der Verstellring 13 weist ebenfalls eine Ringscheibe 31 auf, die in Umfangsrichtung mit einer Vielzahl von Bohrungen 32 versehen ist. Am Außenumfang der Ringscheibe 31 ist eine Vielzahl von Rampen 33 angeordnet. Die Rampen 33 wirken in Einbaulage mit den Rampen 24 des Kupplungsdeckels 1 zusammen. An der Innenseite der Ringscheibe 31 sind Federgegenlager 34 angeordnet. In die Federgegenlager 34 werden jeweils Zugfedern 22 eingehängt, die dann wiederum in weitere Federgegenlager des Kupplungsdeckels 1, die nicht dargestellt sind, eingehängt werden, so dass der Verstellring 13 über die Zugfedern 22 in Umfangsrichtung federnd vorbelastet ist.
Radial außen an die Ringscheibe 31 schließen sich im Wesentlichen radial verlaufende Blechfahnen 35 an. Die Blechfahnen 35 sind in Umfangsrichtung jeweils mit Blechstegen 36 verbunden. Die radial außen gelegene Kante der Verbindungsstege 36 liegt auf einem einhüllenden Kreis E. Der einhüllende Kreis E ist eine geometrische Hilfsgröße, er bezeichnet also nicht die realen Abmessungen des Verstellrings 13. Einige der Blechfahnen 35 ragen mit einem Fortsatz 37 radial nach außen über den einhüllenden Kreis E hinaus, diese Blechfahnen sind in 3 mit dem Bezugszeichen 35b bezeichnet. Die übrigen Blechfahnen 35 ragen radial nicht über den einhüllenden Kreis E hinaus, haben also Außenradius, der kleiner als der Radius des einhüllenden Kreises E ist. Die Ringscheibe 30 der Tellerfeder 11 hat eine kreisförmige Außenkontur mit einem einhüllenden Kreis T. Der Radius der Außenkontur T der Tellerfeder 11 ist gleich groß oder geringfügig größer als der Radius des einhüllenden Kreises E der Verbindungsstege 36.
4 zeigt den Verstellring in einer Einzeldarstellung. 5 zeigt einen Ausschnitt aus dem Verstellring 13 und der Tellerfeder 11 in einer räumlichen Darstellung. Die Tellerfeder 11 liegt an der Sicke 14 des Verstellringes 13 an. Die Sicke 14 bildet einen ersten Kontaktbereich des Verstellringes 13 mit der Tellerfeder 11. Bei einer Betätigung der Tellerfeder 11, in der Darstellung der 1 entspricht dies einer Betätigung der Tellerfederzunge 23 in Richtung des Pfeiles 21, bewegt sich der radial äußere Bereich der Tellerfeder 11 in der Darstellung der 5 in Richtung des Pfeiles 38 auf den Verstellring 13 zu. Bei Überschreiten eines bestimmten Ausrückweges tritt der radial äußere Bereich der Tellerfeder 11 mit dem Verstellring 13 in Kontakt. Dabei treten zunächst die Fortsätze 37 in Kontakt mit der Tellerfeder 11 und werden bei einer weiteren Ausrückbewegung elastisch verformt. Fortsätze 37 bilden einen zweiten Kontaktbereich des Verstellringes 13 mit der Tellerfeder 11. Bei einer noch weiteren Ausrückbewegung treten auch die Verbindungsstege 36 mit der Tellerfeder 11 in Kontakt. Die Verbindungsstege 36 bilden einen dritten Kontaktbereich des Verstellringes 13 mit der Tellerfeder 11. Bei einer weiteren Vergrößerung des Ausrückweges muss nun auch der Verstellring 13, sprich die Ringscheibe 31 mit den Blechfahnen 35 und Verbindungsstegen 36, nach Art einer Tellerfeder verformt werden. Der Verstellring 13 weist aber eine derart hohe Steifigkeit auf, dass dieser kaum weiter verformt wird, und statt dessen die Tellerfeder 11 oder die Sensorfeder 15 verformt werden.
Der zuvor beschriebene Vorgang bei der Kupplungsbetätigung hat zur Folge, dass sich drei Bereiche der Kupplungsbetätigung unterscheiden lassen: Zunächst ist dies die Kupplungsbetätigung gegen die Kraft der Tellerfeder 11, bis die Fortsätze 37 an der Tellerfeder 11 anliegen. Danach wird über den weiteren Ausrückweg auch der Verstellring 13 teilweise mit verformt, indem hauptsächlich die Fortsätze 37 verformt werden. Bei einer weiteren Vergrößerung des Ausrückweges liegen auch die Verbindungsstege 36 an der Tellerfeder 11 an. Dadurch können die Fortsätze nicht weiter verformt werden. Insgesamt erfolgt eine mehrstufige Erhöhung der Gesamtfederkonstante, so dass Drop-off der Kupplung wirksam verhindert wird.
6 zeigt das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel der zuvor beschriebenen Kupplung in einer Schnittdarstellung wie in 1. Aus der Schnittdarstellung ist zu erkennen, dass bei der erfindungsgemäßen Kupplung die Zusatzfedern 28 mit dem Federring 27 wegfallen und dass der Verstellring 13 wie zuvor beschrieben ausgestaltet ist und unter anderem die Blechfahnen 35 umfasst.
7 zeigt eine grafische Darstellung der Anpresskraft F_AN sowie der Ausrückkraft F_AUS über dem Ausrückweg S. Die Anpresskraft F_AN sowie die Ausrückkraft F_AUS sind jeweils in Newton [N] dargestellt, der Ausrückweg S ist in Millimeter [mm] dargestellt. Die Anpresskraft F_AN ist die Kraft, mit der die Reibfläche 3 der Anpressplatte 2 in Richtung der Gegendruckplatte auf die Kupplungsscheibe gepresst wird. Die Ausrückkraft F_AUS ist die Kraft, mit der eine Ausrückvorrichtung auf die Tellerfederzungen 23, das sind die radial inneren Bereiche der Lamellen 20, in Richtung des Pfeiles 21 drückt. In 2 ist weiter dargestellt der Abhub Abh der Druckplatte über dem Ausrückweg S.
Bei Überschreiten eines ersten Ausrückweges S1 treten die Fortsätze 37 in Kontakt mit der Tellerfeder 11, sodass die Gesamtsteifigkeit der Ausrückanordnung höher wird, der Quotient Ausrückkraft zu Ausrückweg wird also größer. Bei Überschreiten eines zweiten Ausrückweges S2 treten die Verbindungsstege 36 in Kontakt mit der Tellerfeder 11, sodass die Gesamtsteifigkeit der Ausrückanordnung noch einmal höher wird, der Quotient Ausrückkraft zu Ausrückweg wird also noch einmal vergrößert.
Der Abhub Abh bei einer Kupplung nach Stand der Technik (Linie A_1) vergrößert sich mit zunehmendem Ausrückweg S. Bei der erfindungsgemäßen Kupplung bleibt der Abhub Abh (Linie A_2) ab dem Ausrückweg S2 in etwa konstant. Der Ausrückweg S2 bezeichnet den Ausrückweg, bei dem die mehrstufige Federanordnung des Verstellringes wirksam geworden ist, sodass der weitere Ausrückweg im Wesentlichen in die Verformung der Tellerfeder 11 bzw. der Sensorfeder 15 umgesetzt wird. F_A1 bezeichnet die Ausrückkraftkennline F_AUS bei einer Kupplung nach Stand der Technik und F_A2 die Ausrückkraftkennlinie F_AUS bei einer Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung. Unter Drop-Off wird der Abfall der Ausrückkraft F_AUS über dem Ausrückweg S nach Erreichen eines lokalen Maximums Fmax. verstanden. In 2 ist das lokale Maximum Fmax. und der dazu gehörige Ausrückweg S (F max.) eingezeichnet. Dieses Maximum liegt im Beispiel der 6 beim Ausrückweg von etwa 3,3 mm. Bei einer weiteren Ausrückbewegung der Kupplung fällt die Ausrückkraft F_AUS wieder ab. Wie aus dem Diagramm der 2 zu erkennen ist, wird der Drop-Off durch die Erfindung um etwa 200 N verringert.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsdeckel
2: Anpressplatte
3: Reibfläche
4: Flansch für Schwungscheibe
5: Mittellinie Niet
6: Stufenbolzen
6a, 6b: Bolzenteile
7: Bohrung
8: Nietkopf
9: Spannscheibe
10: Pfeil
11: Tellerfeder
12: Anpressnocke
13: Verstellring
14: Sicke des Verstellrings
15: Sensorfeder
16: Zentrierbolzen
17: Sicke der Sensorfeder
18: Zentrierklaue
18a, 18b: Zentrierlaschen
19: Nietkopf
20: Lamellen
21: Pfeil
22: Zugfeder
23: Tellerfederzungen
24: Rampen Kupplungsdeckel
25: Steg
26: Anschlagring
27: Federring
28: Zusatzfeder
29: innerer Bereich der Zusatzfeder 28
30: Ringscheibe Tellerfeder
31: Ringscheibe Verstellring
32: Bohrung
33: Rampen Verstellring
34: Federgegenlager
35, 35a, 35b: Blechfahne
36: Verbindungsstege
37: Fortsatz
38: Pfeil
E: Einhüllender Kreis Verbindungsstege
T: Außenkontur der Tellerfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 1994/001692 [0002]
DE 4345215 B4 [0033]

Claims

Selbstnachstellende Kupplung mit einer Tellerfeder (11), die zwischen einem Verstellring (13) und einer Sensorfeder (15) angeordnet ist, wobei der Verstellring (13) einen ersten Kontaktbereich (14) aufweist, mit dem dieser zumindest bei entlasteter Tellerfeder (11) in Kontakt mit der Tellerfeder steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (13) zumindest einen zweiten Kontaktbereich (37) umfasst, mit dem dieser bei Überschreiten eines ersten Ausrückweges (S1) mit der Tellerfeder in Kontakt zu bringen ist.
Selbstnachstellende Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (13) zusätzlich einen dritten Kontaktbereich (36) umfasst, mit dem dieser bei Überschreiten eines zweiten Ausrückweges (S2) mit der Tellerfeder (11) in Kontakt zu bringen ist.
Selbstnachstellende Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Überschreiten des ersten Ausrückweges (S1) bei weiterer Erhöhung des Ausrückweges Teile des Verstellringes (13, 37) verformt werden.
Selbstnachstellende Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (11) nach Überschreiten des zweiten Ausrückweges bei weiterer Erhöhung des Ausrückweges an dem dritten Kontaktbereich (36) des Verstellringes anliegt, wobei der Verstellring (13) nur unwesentlich weiter verformt wird.
Verstellring (13) für eine selbstnachstellende Kupplung mit einer Tellerfeder (11), die zwischen einem Verstellring (13) und einer Sensorfeder (15) angeordnet ist, wobei der Verstellring einen ersten Kontaktbereich (37) aufweist, mit dem dieser zumindest bei entlasteter Tellerfeder (11) in Kontakt mit der Tellerfeder (11) steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (13) eine Ringscheibe (31) mit einem ersten Kontaktbereich (14) umfasst sowie zumindest einen radial außerhalb des ersten Kontaktbereichs (14) angeordneten zweiten Kontaktbereich (37).
Verstellring zur Verwendung in einer Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser neben erstem und zweitem Kontaktbereich (14, 37) einen radial außerhalb des zweiten Kontaktbereichs liegenden dritten Kontaktbereich (36) umfasst.
Verstellring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich eine zumindest teilweise umlaufende Sicke (14) ist.
Verstellring nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kontaktbereich zumindest einen sich radial nach außen erstreckenden Fortsatz (37) umfasst.
Verstellring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (37) an zumindest einer von mehreren sich radial nach außen erstreckenden Blechfahnen (35, 35a, 35b) angeordnet ist.
Verstellring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechfahnen (35, 35a, 35b) mit Verbindungsstegen (36) untereinander verbunden sind, wobei zumindest Teile der Verbindungsstege (36) den dritten Kontaktbereich bilden.