DE102012210341B4 - Reibungskupplungsanordnung - Google Patents
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Abstract
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, wobei der Hebelmechanismus (16) aus mehreren plattenförmigen Hebelelementen (17), mit zumindest je einen Haken versehen, ausgeführt ist, wobei die Hebelelemente (17) über Einhängeschlitze (15) im Kupplungskorb (12) mit dem Kupplungskorb (12) verbunden sind.
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
DE10334468A1 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. - Aus der
DE19700936A1 ist eine Einscheiben-Reibkupplung bekannt, welche zur Änderung einer Getriebeübersetzung betätigt wird. Diese Kupplungsanordnung weist keinen Kupplungskorb auf. - In der
US200402006555A1 - 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, wobei der Hebelmechanismus (
16 ) aus mehreren plattenförmigen Hebelelementen (17 ), mit zumindest je einen Haken versehen, ausgeführt ist, wobei die Hebelelemente (17 ) über Einhängeschlitze (15 ) im Kupplungskorb (12 ) mit dem Kupplungskorb (12 ) verbunden sind. - 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.
- Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass Toleranz- und 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.
- 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 Verteilergetriebes1 mit Deckel2 und Gehäuse3 dargestellt. In diesem Verteilergetriebe1 ist eine Reibungskupplungsanordnung11 mit einem Kupplungskorb12 und einer Reibungskupplung13 untergebracht. Bei diesem Kupplungstyp handelt es sich um eine sogenannte hang-on Kupplung, wobei motorisch über einen Antrieb31 eine Axialverstelleinrichtung betätigt wird. Die Betätigung erfolgt meist über ein Untersetzungsgetriebe, welches ein Stirnradgetriebe oder ein Schneckengetriebe ist. Durch motorische Verdrehung einer Druckscheibe20 und/oder Stützscheibe22 gegeneinander, wobei mehrere Kugeln21 , die in Kugelrampenpaaren angeordnet sind laufen, und wobei die Kugelrampen24 ,25 in einander zugewandten Stirnflächen der Druckscheibe20 und Stützscheibe22 mit über dem Umfang gegensinnig veränderliche Tiefen gebildet sind, erfolgt eine axiale Verstellung. Druckscheibe20 und Stützscheibe22 sich je über ein Axiallager26 an einer Druckplatte19 bzw. Stützplatte23 ab. Die Stützplatte23 ist mit einer Welle4 verbunden. Ein Hebelmechanismus16 bestehend aus mehreren Hebelelementen17 überträgt die von der Verstelleinrichtung verursachte Axialkraft von der Druckplatte19 über zumindest eine Sicke27 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche (in2 dargestellt) des Hebelelements17 über eine weitere zumindest eine Sicke28 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche des Hebelelements17 (s.2 ) auf eine Kupplungsplatte14 . Das Hebelelement17 stützt sich über zumindest einen Haken18 , über im Kupplungskorb12 vorgesehene Einhängeschlitze15 im Kupplungskorb12 ab. - In
2 wird eine mögliche Anordnung des Hebelmechanismus16 bzw. der Hebelelemente17 dargestellt. Eine Abstützung der Hebelelemente17 erfolgt über Sicken27 und28 an der Druckplatte19 und an der Kupplungsplatte14 . Die Hebelelemente17 sind über Haken18 mit dem Kupplungskorb12 verbunden. Die Haken18 werden über Einhängeschlitze15 im Kupplungskorb12 eingehängt. - In
3 wird eine weitere erfindungsgemäße Darstellung eines Verteilergetriebes1 mit Deckel2 und Gehäuse3 dargestellt, wobei nur die obere Hälfte der Seitenansicht dargestellt ist. In diesem Verteilergetriebe ist eine Reibungskupplungsanordnung11 mit einem Kupplungskorb12 und einer Reibungskupplung13 untergebracht. Durch motorische Verdrehung einer Druckscheibe20 gegen eine Stützplatte23 , wobei mehrere Kugeln21 , die in Kugelrampenpaaren angeordnet sind laufen, und wobei die Kugelrampen24 ,25 in einander zugewandten Stirnflächen der Druckscheibe20 und Stützplatte23 mit über dem Umfang gegensinnig veränderliche Tiefen gebildet sind, erfolgt eine axiale Verstellung. Die Druckscheibe20 stützt sich über ein Axiallager26 an einer Druckplatte19 ab. Die Stützplatte23 ist mit dem Gehäuse3 verbunden und stützt sich am Gehäuse3 ab. Ein Hebelmechanismus16 bestehend aus mehreren Hebelelementen17 überträgt die von der Verstelleinrichtung verursachte Axialkraft von der Druckplatte19 über zumindest eine erste Sicke27 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche (in2 dargestellt) des Hebelelements17 über eine weitere zumindest eine zweite Sicke28 als Kontaktpunkt bzw. Kontaktfläche des Hebelelements17 (s.2 ) auf eine Kupplungsplatte14 . Das Hebelelement17 stützt sich über zumindest einen Haken18 , über im Kupplungskorb12 vorgesehene Einhängeschlitze15 im Kupplungskorb12 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
Claims (13)
- 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, wobei der Hebelmechanismus (16 ) aus mehreren plattenförmigen Hebelelementen (17 ), mit zumindest je einen Haken versehen, ausgeführt ist, wobei die Hebelelemente (17 ) über Einhängeschlitze (15 ) im Kupplungskorb (12 ) mit dem Kupplungskorb (12 ) verbunden sind. - 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 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 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17 ) über zumindest eine Sicke (27 ) mit der Druckplatte (19 ) verbunden sind. - Reibungskupplungsanordnung (
11 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17 ) über zumindest eine Sicke (28 ) mit einer Kupplungsplatte (14 ) verbunden sind. - Reibungskupplungsanordnung (
11 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (17 ) steif ausgeführt ist. - Reibungskupplungsanordnung (
11 ) nach Anspruch 1, 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 10 oder 11, 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.
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