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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer um eine Drehachse verdrehbaren Gegendruckplatte, einer gegen diese mittels eines Betätigungssystems axial vorspannbar und drehfest an dieser aufgenommenen Anpressplatte und einer Kupplungsscheibe mit zwischen der Gegendruckplatte und Anpressplatte verspannbaren Reibbelägen.
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Reibungskupplungen mit einer beispielsweise mit einem Schwungrad einer Brennkraftmaschine verbundenen Gegendruckplatte und einer gegenüber dieser drehfest und mittels einer Betätigungsvorrichtung axial verlagerbaren Anpressplatte sowie zwischen diesen verspannbaren Reibbelägen sind als aufgedrückte, aufgezogene, zugedrückte oder zugezogene Reibungskupplungen in einfacher Ausbildung oder als Doppelkupplung seit langem bekannt. Hierbei wird je nach Ausbildung der Reibungskupplung die Anpressplatte beispielsweise mittels einer Tellerfeder gegen die Gegendruckplatte vorgespannt und damit die Reibungskupplung geschlossen und mittels des auf die Tellerfeder einwirkenden Betätigungssystems geöffnet oder eine geöffnete Reibungskupplung geschlossen, indem von dem Betätigungssystem mittels einer Hebelvorrichtung die Anpressplatte gegen die Gegendruckplatte verspannt wird. All diesen Ausführungsformen ist gemein, dass bei einem Verschleiß der Reibbeläge der Arbeitspunkt der Anpressplatte bei geschlossener Reibungskupplung in Richtung der Gegendruckplatte verlagert wird und damit der Betätigungsweg des Betätigungssystems verlängert und gegebenenfalls die notwendigen Betätigungskräfte vergrößert werden. Es werden daher je nach Ausbildung der Reibungskupplung unterschiedliche Kompensationsvorrichtungen vorgeschlagen, welche von außen oder selbsttätig einen Verschleiß der Reibbeläge erfassen und eine Nachführung der Anpressplatte unter Beibehaltung der Geometrie des Betätigungssystems im Neuzustand bewirken. Ausführungsbeispiele derartiger Reibungskupplungen mit Kompensationseinrichtungen des Reibbelagsverschleißes sind beispielsweise aus den Dokumenten
DE 10 2008 051 100 A1 ,
DE 10 2008 028 179 A1 ,
DE 43 22 677 A1 bekannt. Hierbei wird jeweils quasikontinuierlich, das heißt schrittweise nachgestellt. Der Verschleiß wird beispielsweise anhand der zunehmenden Betätigungswege oder der steigenden Betätigungskräfte indirekt ermittelt, so dass entsprechende Sensorfedern oder andere mechanische Sensoren eingesetzt werden müssen. Die Nachführung erfolgt über Verstellringe mit Rampen. Infolge der großen Anzahl von Bauteilen sind diese Nachstelleinrichtungen kostenaufwendig und mit großen Toleranzketten behaftet. Weiterhin können Fehlfunktionen durch Schwingvorgänge und dergleichen hervorgerufen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Reibungskupplung vorzuschlagen, bei der ein Verschleiß der Reibbeläge direkt an den Reibbelägen erkannt und kompensiert wird.
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Die Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die diesem untergeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsbeispiele wieder.
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Die vorgeschlagene Reibungskupplung enthält eine um eine Drehachse verdrehbare Gegendruckplatte, eine gegen diese mittels eines Betätigungssystems axial vorspannbar und drehfest an dieser aufgenommenen Anpressplatte und eine Kupplungsscheibe mit zwischen der Gegendruckplatte und Anpressplatte verspannbaren Reibbelägen. Hierunter sind aufgezogene und aufgedrückte Reibungskupplungen (normally closed) und zugedrückte beziehungsweise zugezogene Reibungskupplungen (normally open) zu verstehen. Zwei derartige Reibungskupplungen können in beliebiger Kombination zu einer Doppelkupplung, beispielsweise mit einer gemeinsamen, beidseitig oder radial übereinander eine Reibfläche für die Reibbeläge der beiden Reibungskupplungen ausbildenden Gegendruckpatte gefügt sein. Die Reibbeläge sind hierbei über den Umfang zu Reibbelagsegmenten segmentiert und im Querschnitt nach radial außen konisch spitz zulaufend ausgebildet sowie radial verlagerbar an der Kupplungsscheibe am Außenumfang gegen einen Anschlag vorgespannt aufgenommen. Infolge der Beteiligung einer Reibfläche der im Querschnitt konusförmig spitz zulaufenden Reibbelagsegmente nimmt mit Abrieb der Reibfläche zusätzlich deren Außenumfang ab, so dass sich die Reibbelagsegmente der Reibbeläge bei Verschleiß kontinuierlich und stufenlos fliehkraftunterstützt und/oder unter Einwirkung eines nach radial außen wirksamen Energiespeichers nach radial außen gegen den Anschlag anlegen. Hierbei wird der axiale Anteil des Abriebs der Reibbeläge durch den mit abnehmendem Radius zunehmenden Belagstärke der im Querschnitt konisch ausgebildeten Reibbeläge kompensiert. Hierzu ist ein Konuswinkel der Reibbeläge, der den axialen Zuwachs der Reibbelagstärke abhängig von einem verschleißabhängigen Umfangsverlust in den Neuzustand der Reibbeläge abbildet, entsprechend ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Reibbeläge beidseitig der Kupplungsscheibe parallel zueinander aufgenommen sein. Hierbei bilden die Reibbeläge beziehungsweise deren Reibbelagsegmente und die Gegendruckplatte beziehungsweise die Anpressplatte zueinander jeweils komplementäre Reibflächen aus, die konisch ausgebildet sind. In alternativen Ausführungsformen können die Reibbeläge gegenüber der zu der Drehachse errichteten Normalen mit einem Anstellwinkel nach radial außen öffnend ausgebildet sein. Hierbei können die Reibflächen der Reibbeläge und der Gegendruckplatte beziehungsweise Anpressplatte konisch oder entlang der Normalen zu der Drehachse der Reibungskupplung ausgebildet sein.
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Die Verlagerung der Reibbelagsegmente entlang der Kupplungsscheibe beziehungsweise entlang eines an dieser radial nach außen erweiterten Flanschs kann in radiale Richtung erfolgen. Hierzu können die Reibbelagsegmente an radial ausgerichteten Führungen der Kupplungsscheibe radial verlagerbar aufgenommen sein. Alternativ können die Reibbelagsegmente einseitig in eine Drehrichtung nach radial außen verschwenkbar an der Kupplungsscheibe befestigt sein. Bei einer Anordnung der Drehrichtung entgegen einer Drehrichtung der Gegendruck- und Anpressplatte kann infolge des radialen Anteils der konischen Ausbildung der Reibflächen ein selbstverstärkender Effekt des bei sich schließender Reibungskupplung aufbauenden Reibmoments erzielt werden.
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Im einfachsten Fall können die Reibbelagsegmente ausschließlich durch Fliehkraft gegen den Anschlag vorgespannt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen den Reibbelagsegmenten und der Kupplungsscheibe ein auf die Reibbelagsegmente nach radial außen wirkender Energiespeicher, beispielsweise Blattfedern, Drahtfedern oder dergleichen vorgesehen sind.
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Die Reibbelagsegmente können einteilig aus Reibmetall gebildet sein. In diese können die Führungs- oder Drehpunktelemente zur radial verlagerbaren oder verschwenkbaren Aufnahme an der Kupplungsscheibe beispielsweise als Metallteile integriert sein. Weiterhin können Federelemente zur Ausbildung einer Belagfederung gegenüber der Kupplungsscheibe aufgenommen sein. In alternativer Weise können die Reibbelagsegmente aus einer die Reibfläche ausbildenden Reibschicht mit hohem Reibwert und einer die radial verlagerbare oder verschwenkbare Aufnahme der Reibbelagsegmente an der Kupplungsscheibe wahlweise belagsgefedert übernehmenden Trägerschicht mit hoher Festigkeit gebildet sein. Die Reibfläche der Reibbelagsegmente kann gegenüber konventionellen Reibbelägen mit einem größeren Verschleiß bedingenden Reibwert ausgebildet sein, da infolge der im Querschnitt konischen Ausbildung eine Verschleißreserve der Reibbelagsegmente radial innerhalb der Reibfläche vorgehalten werden kann, die durch Verschleiß und Abnahme des Außenumfangs in Verbindung mit dann nach radial außen verlagerten Reibbelagsegmenten sukzessive nachgeführt wird.
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Der Anschlag kann fest an der Kupplungsscheibe aufgenommen werden, beispielsweise aus einem zweiteiligen ausgangsseitigen Flanschteil der Kupplungsscheibe beidseitig axial umgelegt werden oder bei einem einteiligen Flanschteil durch wechselseitiges Umlegen von Umfangssegmenten in beide axiale Richtungen hergestellt werden. Weiterhin können mit der Kupplungsscheibe zusätzliche Ring- oder Ringsegmentteile mit axialem Ansatz verbunden werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der Anschlag gegenüber der Kupplungsscheibe beziehungsweise einem die Reibbeläge aufnehmenden Flanschteil schwimmend und formschlüssig an den Reibbelägen aufgenommen sein. Hierzu kann ein entsprechendes Ringteil an den beiden sich gegenüberliegenden Reibbelägen eingehängt sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Teilschnittdarstellung einer Reibungskupplung mit konischen Reibbelägen,
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2 eine gegenüber der Reibungskupplung der 1 mit schwimmend auf der Kupplungsscheibe aufgenommenem Anschlag,
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3 ein Detail eines gegenüber der 2 geänderten Anschlags,
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4 eine gegenüber der Reibungskupplung der 1 mit zweiteiligen Reibbelagsegmenten versehene Reibungskupplung,
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5 eine Teilansicht der Reibungskupplung der 1 in schematischer Darstellung mit radial verlagerbar an der Kupplungsscheibe aufgenommenen Reibbelagsegmenten,
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6 eine gegenüber der Reibungskupplung der 5 mit verschwenkbar an der Kupplungsscheibe aufgenommenen Reibbelagsegmenten in Teilansicht,
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7 eine schematische Teilschnittdarstellung einer gegenüber der Reibungskupplung der 1 mit konisch gegenüber einer Normalen der Drehachse angestellten Reibbelagsegmenten mit entlang der Normalen ausgerichteten Reibflächen versehenen Reibungskupplung
und
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8 eine schematische Teilschnittdarstellung einer gegenüber der Reibungskupplung der 7 mit konisch gegenüber einer Normalen der Drehachse angestellten Reibbelagsegmenten und konisch zu der Normalen ausgerichteten Reibflächen versehenen Reibungskupplung.
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1 zeigt in schematischer Teildarstellung den oberen Teil der um die Drehachse X verdrehbaren Reibungskupplung 1 mit der beispielsweise mit einem Schwungrad oder einer Sekundärschwungmasse drehfest verbundenen Gegendruckplatte 2 und eine gegenüber dieser drehfest und mittels eines nicht dargestellten Betätigungssystems axial verlagerbaren Anpressplatte 3. Zwischen Gegendruckplatte 2 und Anpressplatte 3 ist die beispielsweise mit einer um die Drehachse X angeordneten Getriebeeingangswelle drehfest verbundene Kupplungsscheibe 4 mit den gegeneinander angeordneten Reibbelägen 5 angeordnet. Die Reibbeläge 5 sind aus über den Umfang segmentiert und verteilt angeordneten Reibbelagsegmenten 6 gebildet, die an der Kupplungsscheibe 4 mittels nicht dargestellter Energiespeicher in Richtung der Pfeile 7 gegen den am Außenumfang der Kupplungsscheibe 4 fest angeordneten Anschlag 8 verlagerbar vorgespannt aufgenommen sind. Die Reibbelagsegmente 6 sind im dargestellten Querschnitt in Richtung Anschlag 8 konisch spitz zulaufend ausgebildet wobei die Reibflächen 9, 10 der Reibbelagsegmente 6 und der Gegendruckplatte 2 beziehungsweise der Anpressplatte 3 zueinander komplementär konisch ausgebildet sind, während die Reibbelagsegmente 6 entlang der Normalen N zur Drehachse X an der Kupplungsscheibe angeordnet sind.
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Die in der Darstellung der 1 dargestellte geöffnete Position der Reibungskupplung 1 wird in den geschlossenen Zustand überführt, indem die Anpressplatte 3 mittels des erwähnten Betätigungssystems axial gegen die Gegendruckplatte 2 unter Bildung eines Reibeingriffs der Reibflächen 9, 10 vorgespannt wird. Aufgrund von Verschleiß der Reibbeläge 5 werden die Reibflächen 9 der Reibbeläge 5 aufgrund der konischen Anstellung in radiale und axiale Richtung abgetragen. Dies führt zu einer Verringerung des Außenumfangs der Reibbeläge 5, so dass die Reibbelagsegmente stufenlos abhängig vom Verschleiß nach radial außen verlagert werden. Durch entsprechende Einstellung des Konuswinkels α bleibt dabei über den Verschleiß der Arbeitspunkt der Anpressplatte 3 im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung 1 und damit deren Abstand zu der Gegendruckplatte entsprechend dem Neuzustand über den auftretenden Verschleiß konstant, so dass weitere Nachstelleinrichtungen entfallen können und eine direkte und kurze Toleranzkette vorgesehen werden kann.
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Im Unterschied zur Ausbildung eines fest an der Kupplungsscheibe 4 angeordneten Anschlags 8 der Reibungskupplung 1 der 1 ist in 2 der Anschlag 8a der teilweise und schematisch dargestellten Reibungskupplung 1a schwimmend angeordnet und an den Reibbelägen 5a – in der Darstellung ist lediglich ein Reibbelag 5a gezeigt – zentriert aufgenommen. Hierbei sind zwei geschlossene Ringteile 19a vorgesehen, die die Reibbeläge 5a radial nach innen übergreifen.
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Die 3 zeigt ein Detail der 1 im Bereich des Anschlags 8. In Abänderung der Kupplungsscheibe 4 der 1 ist in der Kupplungsscheibe 4a die hier geometrisch überzeichnete Nut 18 im Bereich der Reibbelagsegmente 6 vorgesehen. Durch die fehlende axiale Abstützung der Reibbelagsegmente 6 ist ein besseres Abscheren der Reibbelagsegmente 6 bei durch Verschleiß verringerter Belagstärke durch die Gegendruckplatte 2 und entsprechende auf der anderen Seite bei entsprechender Ausbildung der Nut 18 mittels der Anpressplatte möglich.
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4 zeigt die gegenüber der Reibungskupplung 1 der 1 mit zweiteiligen Reibbelägen 5a respektive Reibbelagsegmenten 6b versehene Reibungskupplung 1b. Die Reibbelagsegmente 6b sind aus der mechanisch belastbaren Trägerschicht 11 und der auf einen hohen Reibwert ausgelegten Reibschicht 12 gebildet. Die Trägerschicht 11 kann aus gegenüber der Reibschicht 12 verändertem Material oder durch ein zumindest teilweise in dasselbe Material der Reibschicht 12 eindringendes Festigungsmaterial, beispielsweise eine Lackierung oder dergleichen gebildet sein.
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Die 5 zeigt die Kupplungsscheibe 4 der Reibungskupplung 1 der 1 in Teilansicht mit dem Anschlag 8 und lediglich einem dargestellten Reibbelagsegment 6 des Reibbelags 5. Auf der Kupplungsscheibe 4 sind die Führungen 13 für die Reibbelagsegmente 6 vorgesehen, die eine feste Verbindung in Umfangsrichtung und eine radiale Verlagerung in Richtung des Anschlags 8 erlauben. Die Reibbelagsegmente 6 sind radial gegen den Anschlag 8 mittels der Energiespeicher 14 vorgespannt.
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Die 6 zeigt in Abänderung der Kupplungsscheibe 4 die Kupplungsscheibe 4c in Teilansicht mit dem aus den über den Umfang angeordneten Reibbelagsegmenten 6c gebildeten Reibbelag 5c. Im Unterschied zu den Reibbelagsegmenten 6 der 5 sind die Reibbelagsegmente 6c um die Befestigungspunkte 15c verschwenkbar angeordnet und gegen den Anschlag 8c mittels der Energiespeicher 14c vorgespannt. Aufgrund der verschwenkenden Verlagerung der Reibbelagsegmente 6c bildet sich an den Reibflächen zu der Gegendruckplatte beziehungsweise Anpressplatte ein in Umfangsrichtung zunehmendes, durch die Pfeile 16, 16a, 16b angedeutetes Reibmoment aus, wenn die Reibungskupplung geschlossen wird. Demzufolge kann bei sich gegen den Gradienten des Reibmoments drehender Kupplungsscheibe 4c eine selbstverstärkende Reibungskupplung ausgebildet werden.
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Die 7 zeigt einen Teilschnitt der Reibungskupplung 1d in schematischer Darstellung. Im Unterschied zu der Reibungskupplung 1 der 1 sind die aus den Reibbelagsegmenten 6d gebildeten, mit der Gegendruckplatte 2d und in nicht dargestellter Weise mit der Anpressplatte einen Reibeingriff bildenden Reibbeläge 5d konisch in dem sich nach außen öffnenden Anstellwinkel β an der Kupplungsscheibe 4d angebracht. Hierbei ist der Konuswinkel α so ausgebildet, dass die Reibfläche 10d der Gegendruckplatte 2d und in gleicher Weise die nicht dargestellte Anpressplatte entlang der Normalen N zur Drehachse X ausgebildet werden kann und damit konventionell ausgebildete Gegendruckplatten und Anpressplatten vorgesehen werden können.
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In Abänderung zu der in 7 dargestellten Reibungskupplung 1d sind in 8 die Reibflächen 9e, 10e der Gegendruckplatte 2e beziehungsweise der nicht dargestellten Anpressplatte einerseits und der Reibbeläge 5e andererseits der Reibungskupplung 1e konisch ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibungskupplung
- 1a
- Reibungskupplung
- 1b
- Reibungskupplung
- 1d
- Reibungskupplung
- 1e
- Reibungskupplung
- 2
- Gegendruckplatte
- 2d
- Gegendruckplatte
- 2e
- Gegendruckplatte
- 3
- Anpressplatte
- 4
- Kupplungsscheibe
- 4a
- Kupplungsscheibe
- 4c
- Kupplungsscheibe
- 4d
- Kupplungsscheibe
- 5
- Reibbelag
- 5a
- Reibbelag
- 5b
- Reibbelag
- 5c
- Reibbelag
- 5d
- Reibbelag
- 5e
- Reibbelag
- 6
- Reibbelagsegment
- 6b
- Reibbelagsegment
- 6c
- Reibbelagsegment
- 6d
- Reibbelagsegment
- 7
- Pfeil
- 8
- Anschlag
- 8a
- Anschlag
- 8c
- Anschlag
- 9
- Reibfläche
- 9a
- Reibfläche
- 9e
- Reibfläche
- 10
- Reibfläche
- 10d
- Reibfläche
- 10e
- Reibfläche
- 11
- Trägerschicht
- 12
- Reibschicht
- 13
- Führung
- 14
- Energiespeicher
- 14c
- Energiespeicher
- 15c
- Befestigungspunkt
- 16
- Pfeil
- 16a
- Pfeil
- 16b
- Pfeil
- 18
- Nut
- 19a
- Ringteil
- N
- Normale
- X
- Drehachse
- α
- Konuswinkel
- β
- Anstellwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008051100 A1 [0002]
- DE 102008028179 A1 [0002]
- DE 4322677 A1 [0002]
