DE102012210341A1

DE102012210341A1 - Reibungskupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102012210341A1
Application number: DE201210210341
Authority: DE
Inventors: Manfred Rahm
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: DE102012210341B4

Abstract

Reibungskupplungsanordnung umfassend eine Reibungskupplung mit einem Kupplungskorb und eine Axialverstellvorrichtung in Form einer Kugelrampenanordnung mit einer über eine Stützplatte axial abgestützten Stützscheibe und einer axial verschiebbaren Druckscheibe, welche sich axial an einer Druckplatte abstützt, wobei die Druckscheibe und die Stützscheibe in ihren zugewandten Flächen Kugelrampen mit über ihren Umfang gegensinnig veränderliche Tiefen aufweisen, wobei in den Kugelrampenpaarungen jeweils eine Kugel läuft, über die sich die Stützscheibe und die Druckscheibe axial aneinander abstützen, wobei die Druckscheibe relativ zur Stützscheibe verdrehbar ist, und die Druckscheibe und/oder die Stützscheibe motorisch antreibbar ist, wobei die Druckscheibe bei relativer Verdrehung zur Stützscheibe über die Druckplatte auf einen Hebelmechanismus wirkt, wobei der Hebelmechanismus zwischen der Druckplatte und einer Kupplungsplatte angeordnet ist und wobei die Reibungskupplung vom Hebelmechanismus betätigbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibungskupplungsanordnung für einen Antriebsstrang mit einer Axialverstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Axialverstelleinrichtung als Kugelrampenanordnung ausgeführt ist mit einer axial abgestützten Stützscheibe sowie einer axial verschiebbaren Druckscheibe, die in ihren einander zugewandten Stirnflächen Kugelrampen mit über dem Umfang gegensinnig veränderliche Tiefe haben, wobei in Paaren von Kugelrampen jeweils Kugeln laufen, wobei die Druckscheibe und/oder die Stützscheibe relativ zueinander motorisch verdrehbar sind.
Stand der Technik
Kupplungsanordnungen dieser Bauart sind in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen als hang-on Kupplungen bekannt und werden zum bedarfsweisen Antreiben einer zusätzlichen Antriebsachse verwendet. Solche Kupplungsanordnungen werden auch als Sperrkupplungen für Differentialgetriebe eingesetzt. Das Anwendungsgebiet ist jedoch nicht auf diese Einsatzbereiche beschränkt. Eine der gegeneinander verdrehbaren Scheiben wird zumindest elektromotorisch angetrieben, wobei zumeist Stirnraduntersetzungsgetriebe oder Schneckenantriebe eingesetzt werden. Nachteilig entstehen hierbei hohe Axialbelastungen für die eingesetzten Axiallager zur Abstützung bzw. Druckübertragung an der Stützscheibe bzw. Druckscheibe. Ebenfalls nachteilig sind die extrem hohen Druckbelastungen an den wenigen abstützenden Kugeln in den Kugelrampen.
Eine Reibungskupplungsanordnung der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 10334468 A1 bekannt. In diesem System wird eine Tellerfeder zwischen einer ersten Druckfeder und einer zweiten Druckfeder angeordnet, und die an ihrem Außenumfang axial im Kupplungskorb festgelegt ist, mit einem Zwischendurchmesser auf die zweite Druckplatte einwirkt und an ihrem Innenrand an der ersten Druckplatte anliegt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kräfte zu reduzieren und somit kleinere Bauteile zum Einsatz zu bringen.
Erfindungsgemäß weist die Reibungskupplungsanordnung eine motorisch betätigbare Kugelrampeneinrichtung auf, wobei eine Druckscheibe und eine Stützscheibe in ihren zugewandten Flächen Kugelrampen mit über ihren Umfang gegensinnig veränderlichen Tiefen aufweisen, und wobei in den Kugelrampenpaarungen jeweils eine Kugel läuft, über die sich die Stützscheibe und die Druckscheibe axial aneinander abstützen, wobei die Druckscheibe relativ zur Stützscheibe verdrehbar ist, und die Druckscheibe und/oder die Stützscheibe motorisch betätigbar ist, wobei die Druckscheibe bei relativer Verdrehung zur Stützscheibe, über eine Druckplatte auf einen Hebelmechanismus wirkt, wobei der Hebelmechanismus zwischen der Druckplatte und einer Kupplungsplatte angeordnet ist, und wobei die Reibungskupplung vom Hebelmechanismus betätigbar ist.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass Toleranzund Wärmedehnungseinflüsse im Betätigungssystem reduziert werden können. Die Lösung hierfür besteht darin, einen Hebelmechanismus zum Einsatz zubringen, wobei eine Druckscheibe den Hebelmechanismus axial verschiebt so dass dieser über eine Kupplungsplatte die Kupplung betätigt.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Hebelmechanismus über ein vorgegebenes Hebelverhältnis auf die Reibungskupplung wirkt. Je größer das Hebelverhältnis, desto geringer sind die axialen Kräfte die auf die Axialverstelleinrichtung wirken.
Besonders günstig ist, wenn das Übersetzungsverhältnis des Hebelmechanismus zwischen 2 und 5, bevorzug 3,5 beträgt.
In einer konstruktiven Ausführung wird der Hebelmechanismus über Einhängeschlitze im Kupplungskorb mit dem Kupplungskorb verbunden. Auf diese Weise ist eine einfache und schnelle Verbindung zwischen dem Hebelmechanismus und dem Kupplungskorb realisierbar.
Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor eine als Hebelmechanismus mehrere Hebelelemente als Platten mit zumindest je einen Haken versehen ausgeführt, welche in den Einhängeschlitzen des Kupplungskorbs eingehängt werden können, wobei sich die Haken des Hebelmechanismus bei motorischer Verdrehung der Druckscheibe und/oder der Stützscheibe in den Einhängeschlitzen abstützen, und sich das andere Ende des Hebelmechanismus an der Druckplatte abstützt. Der Drehpunkt des Hebelsystems befindet sich hierbei auf der Kupplungsplatte, wobei diese zwischen den zuvor genannten Abstützpunkten angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich eine besonders kompakte Reibungskupplungsanordnung realisieren.
Vorzugsweise sieht eine Ausführungsform zumindest eine Sicke vor, mit welcher das Hebelelement in Kontakt mit der Druckplatte ist. Bevorzugt weist das Hebelelement in diesem Bereich zwei Sicken auf.
Vorteilhaft ist, wenn das Hebelelement zumindest eine Sicke vorsieht, mit welcher das Hebelelement in Kontakt mit der Kupplungsplatte ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hebelelement als Blechumformteil ausgeführt. Diese Lösung erlaubt eine besonders günstige Herstellung des Bauteils.
Aufgrund der geringeren Axialkräfte kann der Neigungswinkel zwischen 5° und 9°, bevorzugt 7° betragen.
In einer Ausführungsform ist die Stützplatte mit einem Gehäuse verbunden. Diese Ausführungsform erlaubt den Entfall eines Axiallagers.
In einer anderen Ausführungsform ist die Stützplatte mit einer Welle verbunden.
Es versteht sich für beide Ausführungsformen, dass die Verbindung kraft-, reibungs- und/oder formschlüssig erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Reibungskupplung als Lamellenkupplung ausgeführt sein, wobei die Lamellen der Lamellenkupplung abwechselnd mit dem Kupplungskorb und mit einer Welle verbunden sind, wobei sich das Lamellenpaket axial am Kupplungskorb abstützt.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht (Prinzipdarstellung) einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungsanordnung.
2 ist eine Detaildarstellung einer Seitenansicht gemäß 1, welche einen Kupplungskorb und mehrere Hebelelemente zeigt.
3 zeigt eine Schnittansicht (Prinzipdarstellung) einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungsanordnung.
In 1 ist eine Seitenansicht eines Verteilergetriebes 1 mit Deckel 2 und Gehäuse 3 dargestellt. In diesem Verteilergetriebe 1 ist eine Reibungskupplungsanordnung 11 mit einem Kupplungskorb 12 und einer Reibungskupplung 13 untergebracht. Bei diesem Kupplungstyp handelt es sich um eine sogenannte hang-on Kupplung, wobei motorisch über einen Antrieb 31 eine Axialverstelleinrichtung betätigt wird. Die Betätigung erfolgt meist über ein Untersetzungsgetriebe, welches ein Stirnradgetriebe oder ein Schneckengetriebe ist. Durch motorische Verdrehung einer Druckscheibe 20 und/oder Stützscheibe 22 gegeneinander, wobei mehrere Kugeln 21, die in Kugelrampenpaaren angeordnet sind laufen, und wobei die Kugelrampen 24, 25 in einander zugewandten Stirnflächen der Druckscheibe 20 und Stützscheibe 22 mit über dem Umfang gegensinnig veränderliche Tiefen gebildet sind, erfolgt eine axiale Verstellung. Druckscheibe 20 und Stützscheibe 22 sich je über ein Axiallager 26 an einer Druckplatte 19 bzw. Stützplatte 23 ab. Die Stützplatte 23 ist mit einer Welle 4 verbunden. Ein Hebelmechanismus 16 bestehend aus mehreren Hebelelementen 17 überträgt die von der Verstelleinrichtung verursachte Axialkraft von der Druckplatte 19 über zumindest eine Sicke 27 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche (in 2 dargestellt) des Hebelelements 17 über eine weitere zumindest eine Sicke 28 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche des Hebelelements 17 (s. 2) auf eine Kupplungsplatte 14. Das Hebelelement 17 stützt sich über zumindest einen Haken 18, über im Kupplungskorb 12 vorgesehene Einhängeschlitze 15 im Kupplungskorb 12 ab.
In 2 wird eine mögliche Anordnung des Hebelmechanismus 16 bzw. der Hebelelemente 17 dargestellt. Eine Abstützung der Hebelelemente 17 erfolgt über Sicken 27 und 28 an der Druckplatte 19 und an der Kupplungsplatte 14. Die Hebelelemente 17 sind über Haken 18 mit dem Kupplungskorb 12 verbunden. Die Haken 18 werden über Einhängeschlitze 15 im Kupplungskorb 12 eingehängt.
In 3 wird eine weitere erfindungsgemäße Darstellung eines Verteilergetriebes 1 mit Deckel 2 und Gehäuse 3 dargestellt, wobei nur die obere Hälfte der Seitenansicht dargestellt ist. In diesem Verteilergetriebe ist eine Reibungskupplungsanordnung 11 mit einem Kupplungskorb 12 und einer Reibungskupplung 13 untergebracht. Durch motorische Verdrehung einer Druckscheibe 20 gegen eine Stützplatte 23, wobei mehrere Kugeln 21, die in Kugelrampenpaaren angeordnet sind laufen, und wobei die Kugelrampen 24, 25 in einander zugewandten Stirnflächen der Druckscheibe 20 und Stützplatte 23 mit über dem Umfang gegensinnig veränderliche Tiefen gebildet sind, erfolgt eine axiale Verstellung. Die Druckscheibe 20 stützt sich über ein Axiallager 26 an einer Druckplatte 19 ab. Die Stützplatte 23 ist mit dem Gehäuse 3 verbunden und stützt sich am Gehäuse 3 ab. Ein Hebelmechanismus 16 bestehend aus mehreren Hebelelementen 17 überträgt die von der Verstelleinrichtung verursachte Axialkraft von der Druckplatte 19 über zumindest eine erste Sicke 27 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche (in 2 dargestellt) des Hebelelements 17 über eine weitere zumindest eine zweite Sicke 28 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche des Hebelelements 17 (s. 2) auf eine Kupplungsplatte 14. Das Hebelelement 17 stützt sich über zumindest einen Haken 18, über im Kupplungskorb 12 vorgesehene Einhängeschlitze 15 im Kupplungskorb 12 ab.
Die Erfindung ermöglicht somit eine besonders einfache und kompakte Bauform sowie relativ geringe Herstellungskosten für eine Reibungskupplungsanordnung in einem Antriebsstrang.
Bezugszeichenliste

1: Verteilergetriebe
2: Deckel
3: Gehäuse
4: Welle
11: Kupplungsanordnung
12: Kupplungskorb
13: Reibungskupplung
14: Kupplungsplatte
15: Einhängeschlitz
16: Hebelmechanismus
17: Hebelelement
18: Haken
19: Druckplatte
20: Druckscheibe
21: Kugel
22: Stützscheibe
23: Stützplatte
24: Kugelrampe
25: Kugelrampe
26: Axiallager
27: erste Sicke
28: zweite Sicke
31: Antrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10334468 A1 [0003]

Claims

Reibungskupplungsanordnung (11) umfassend eine Reibungskupplung (13) mit einem Kupplungskorb (12) und eine Axialverstellvorrichtung in Form einer Kugelrampenanordnung mit einer über eine Stützplatte (23) axial abgestützten Stützscheibe (22) und einer axial verschiebbaren Druckscheibe (20), welche sich axial an einer Druckplatte (19) abstützt, wobei die Druckscheibe (20) und die Stützscheibe (22) in ihren zugewandten Flächen Kugelrampen (24, 25) mit über ihren Umfang gegensinnig veränderliche Tiefen aufweisen, wobei in den Kugelrampenpaarungen jeweils eine Kugel (21) läuft, über die sich die Stützscheibe (22) und die Druckscheibe (20) axial aneinander abstützen, wobei die Druckscheibe (20) relativ zur Stützscheibe (22) verdrehbar ist, und die Druckscheibe (20) und/oder die Stützscheibe (22) motorisch antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (20) bei relativer Verdrehung zur Stützscheibe (22) über die Druckplatte (19) auf einen Hebelmechanismus (16) wirkt, wobei der Hebelmechanismus (16) zwischen der Druckplatte (19) und einer Kupplungsplatte (14) angeordnet ist und wobei die Reibungskupplung (13) vom Hebelmechanismus (16) betätigbar ist.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (16) über ein vorgegebenes Hebelverhältnis auf die Reibungskupplung (13) wirkt.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Hebelmechanismus (16) zwischen 2 und 5, vorzugsweise 3,5, beträgt.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (16) aus mehreren plattenförmigen Hebelelementen (17), mit zumindest je einen Haken versehen, ausgeführt ist.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17) über Einhängeschlitze (15) im Kupplungskorb (12) mit dem Kupplungskorb (12) verbunden sind.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17) über Haken mit dem Kupplungskorb (12) verbunden sind, wobei sich die Haken (18) der Hebelelemente (17) bei motorischer Verdrehung der Druckscheibe (20) und/oder der Stützscheibe (22) in den Einhängeschlitzen (15) abstützen, und sich das andere Ende der Hebelelemente (17) an der Druckplatte abstützt, und wobei sich der Drehpunkt des Hebelelements (17) auf der Kupplungsplatte (14) befindet, und wobei sich der Drehpunkt auf der Kupplungsplatte (14) zwischen den beiden zuvor beschriebenen Abstützpunkten befindet.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17) über zumindest eine Sicke (27) mit der Druckplatte (19) verbunden sind.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17) über zumindest eine Sicke (28) mit einer Kupplungsplatte (14) verbunden sind.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17) steif ausgeführt ist.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17) Blechumformteile sind.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Kugelrampen (24, 25) zwischen 5° und 9°, bevorzugt 7°, beträgt.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (23) direkt mit einem Gehäuse (3) verbunden ist.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (23) direkt mit einer Welle (4) verbunden ist.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung kraft-, reibungs- und/oder formschlüssig erfolgt.
Reibungskupplungsanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (13) eine Lamellenkupplung ist, und das die Lamellen der Lammellenkupplung abwechselnd mit dem Kupplungskorb (12) und mit einer Welle (4) verbunden sind, wobei sich das Lamellenpaket axial am Kupplungskorb (12) abstützt.