DE102013205203A1

DE102013205203A1 - Lamellenpaket für eine Lamellenkupplung

Info

Publication number: DE102013205203A1
Application number: DE102013205203.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Grosspietsch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Offenbart wird ein Lamellenpaket (1), insbesondere für eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Außenlamellen (2; 4; 6; 8; 10; 12; 14) und mehreren Innenlamellen (3; 5; 7; 9; 11; 13), die abwechselnd in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei zumindest eine erste Lamellenpaarung mittels mindestens eines ersten eine erste Federkraft bereitstellenden Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) vorgespannt ist und eine zweite Lamellenpaarung mittels mindestens eines zweiten eine zweite Federkraft bereitstellenden Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) vorgespannt ist, wobei eine Lamellenpaarung als eine Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung, eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung und/oder eine Außenlamellen-Innenlamellen-Paarung definiert sein kann, und wobei die Außenlamellen (2; 4; 6; 8; 10; 12; 14) und/oder die Innenlamellen (3; 5; 7; 9; 11; 13) einen Reibbelag (20) aufweisen, so dass das Lamellenpaket (1) weiterhin dazu ausgelegt, dass die Außenlamellen (2; 4; 6; 8; 10; 12; 14) mit den Innenlamellen (3; 5; 7; 9; 11; 13) bei Beaufschlagung mit einer Kraft durch ein Kraftbeaufschlagungselement entgegen der ersten und der zweiten Federkraft in Reibschluss bringbar sind, wobei die erste Federkraft des mindestens einen ersten Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) von der zweiten Federkraft des mindestens einen zweiten Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) verschieden ist.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Lamellenpaket, insbesondere für eine Lamellenkupplung in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie eine Lamellenkupplungsanordnung.
Lamellenkupplungen, insbesondere Anfahrkupplungen sind dafür bekannt, dass mit der Motordrehzahl umlaufende Störungen in der Gleichförmigkeit des Drehmoments im Bereich bestimmter Differenzdrehzahlen die Eigenfrequenz des Antriebsstrangs treffen und so Schwingungen in dem Antriebsstrang mehr oder weniger stark angeregt werden. Derartige Anregungen können auch nach dem Anfahren störend wahrnehmbar sein. Ursachen der Drehmomentungleichförmigkeit innerhalb von trockenen oder nasslaufenden Kupplungen sind zum einen rein geometrische Ungleichmäßigkeiten an den Reibpartnern, die zu schwankenden Anpresskräften bei Reibpartnern führen können, aber auch Reibwertschwankungen entlang des Umfangs der Reibpartner. Insbesondere bei nasslaufenden Lamellenkupplungen können diese Nachteile aufgrund der vielen Reibpartner zu deutlich merkbaren Drehmomentungleichförmigkeiten führen.
Besonders bei längerer Verharrung im kritischen Drehzahl bzw. -bereich, also beispielsweise in andauernden Schlupfphasen, wie bei langsamen Anfahrvorgängen oder beim Halten des Fahrzeugs mit einem Schlupfmoment der Kupplung am Berg, treten die Schwingungen als besonders störend hervor. Ist die Kupplung nach Abschluss des Anfahrvorgangs geschlossen, endet die oben genannte Anregung.
Um derartige Drehmomentungleichförmigkeiten zu beseitigen, können beispielsweise Elastizitäten in den Antriebsstrang eingebracht werden. Insbesondere Belagelastizitäten, wie beispielsweise durch federnde Elemente zwischen den Belägen, oder Membranfedern, die derart ausgestaltet und abgestützt sind, dass ein Taumeln der dem Ausrücker zugewandten Zungenanlage nach Möglichkeit vermieden oder zumindest reduziert wird, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zudem sind Konstruktionen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise in der DE 101 14 845 , bei denen ballig geformte Abstützungen auf einer mitrotierenden Seite des Ausrücklagers es dem Anlagering des Ausrücklagers ermöglichen, sich auf einen Schiefstand einzustellen. Ist aber die Ausprägung des Schiefstands variabel, beispielsweise kraftabhängig, so ist auch diese Konstruktion nicht in der Lage den Schiefstand zu kompensieren.
Des Weiteren wurde, insbesondere bei Nasskupplungen, vorgeschlagen, gewellte Belaglamellen, Kolbenanlagetellerfedern oder allgemein stützende Federscheiben, wie beispielsweise eine gestufte Endlamelle einzusetzen, um den Ungleichförmigkeiten zu begegnen.
Zudem wurden, wie beispielsweise in der DE 102009057353 vorgeschlagen, zwischen den Lamellen zusätzliche Federelemente eingebracht, die allerdings weniger der Reduzierung einer Ungleichförmigkeit im Drehmoment als der Reduzierung eines Schleppmoments dienen.
Nachteilig bei allen bekannten ergänzend eingebauten elastischen Bauteilen ist, dass zum Ausgleich von Drehmomentungleichförmigkeiten eine flache Federkennlinie erforderlich wäre. Dies führt jedoch zu einer Vergrößerung des Federwegs, was wiederum oft an den baulichen Gegebenheiten scheitert.
Eine weitere Möglichkeit den Drehmomentungleichförmigkeiten zu begrenzen, ist dadurch gegeben, die Dickeschwankungen der Bauteile des Lamellenpakets oder besser gleich die Anregung des komplett aufgebauten Systems auszumessen und daraus abgeleitet die beteiligten Bauteile so zu paaren, dass die Gesamtdickenschwankung eines Lamellenpakets nach Möglichkeit minimiert wird. Dennoch bleiben selbst bei einem derartigen Ansatz Effekte, wie ein sich über den Umfang ändernder Reibwert unberücksichtigt und damit unkorrigiert.
Ein weiteres Problem, insbesondere bei Lamellenkupplungen entsteht dadurch, dass die Lamellen, wenn sie ein Drehmoment übertragen, auch eine Kraft auf den Lamellenträger ausüben. Da die abstützenden Kräfte auf den Lamellenträger aber auch die Verschiebbarkeit der Lamellen auf dem Lamellenträger stören, kann es zu einem kurzzeitigen Verhaken der Lamellen am Lamellenträger kommen, so dass die Lamellen nicht gleichmäßig in Reibschluss gehen. Dies wiederum führt auch zu einer ungleichmäßigen Übertragung des Drehmoments.
Da wie oben beschrieben Drehmomentungleichförmigkeiten insbesondere bei Lamellenkupplungen auftreten, ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Lamellenpaket bereitzustellen, mit dem eine Drehmomentungleichförmigkeit im Antriebsstrang besser als im Stand der Technik ausgleichbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Lamellenpaket gemäß Patentanspruch 1, sowie eine Lamellenkupplungsanordnung gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Die Erfindung basiert auf der Idee, ein Lamellenpaket, insbesondere für eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse, mit mehreren Außenlamellen und mehreren Innenlamellen vorzusehen, wobei die Außenlamellen und Innenlamellen abwechselnd in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Dabei wird zumindest eine erste Lamellenpaarung mittels mindestens eines ersten eine erste Federkraft bereitstellenden Federelements vorgespannt und eine zweite Lamellenpaarung mittels mindestens eines zweiten eine zweite Federkraft bereitstellenden Federelements vorgespannt. Dabei können die Lamellenpaarungen als eine Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung und/oder eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung sein. An den Außenlamellen und/oder an den Innenlamellen ist wie üblich ein Reibbelag vorgesehen, so dass die Außenlamellen mit den Innenlamellen bei Beaufschlagung mit einer Kraft durch ein Kraftbeaufschlagungselement entgegen der ersten und der zweiten Federkraft in Reibschluss bringbar sind. Erfindungsgemäß ist dabei die erste Federkraft des mindestens einen ersten Federelements von der zweiten Federkraft des mindestens einen zweiten Federelements verschieden.
Vorteilhafterweise ermöglichen es dabei die unterschiedlichen Federkräfte der Federelemente, nicht alle Lamellenpaarungen gleichzeitig in Reibeingriff zu bringen, sondern die beim Anfahren zunächst noch geringen zu übertragenden Momente abhängig vom Momentniveau nur über einen Teil der vorhandenen Reibflächen zu übertragen. Dadurch können Störungen in den Bauteilen beispielsweise Belagdickenschwankungen durch die noch offenen Restlüftspiele ausgeglichen werden, so dass Drehmomentungleichförmigkeiten im Antriebsstrang ausgeglichen werden können.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine erste Federelement und/oder das mindestens eine zweite Federelement dazu ausgebildet, eine Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung und/oder eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung vorzuspannen. Diese zusätzlichen „Separierungsfedern“ stellen einen einfach zu realisierenden Weg dar, gezielt den Reibeingriff der Lamellenpaarungen zu steuern, wobei die unterschiedliche Federkraft der Federelemente über sinnvoll gestaffelten Federkennlinien oder bei gleicher Kennliniensteigung mit unterschiedlichen Federwegen ausgebildet sein können.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine erste Federelemente und/oder das mindestens eine zweite Federelement dazu ausgebildet sein, eine Innenlamellen-Außenlamellen-Paarung vorzuspannen, wobei vorzugsweise das mindestens eine erste Federelement und/oder das mindestens eine zweite Federelement als gewellte Stahllamelle und/oder als gewellter Reibbelagträger ausgebildet ist. Auch hier kann wieder durch sinnvoll gestaffelte Federkennlinien oder bei gleichbleibender Kennliniensteigung mit unterschiedlichen Federwegen die unterschiedliche Federkraft bereitgestellt werden.
Aufgrund der unterschiedlichen Federkräfte in den Federelementen schließen bei durchgängig gleicher Kraftbeaufschlagung entlang der axialen Erstreckung des Lamellenpakets die den "weicheren" Federelementen zugeordneten Lamellenpaarung früher als die Lamellenpaarung mit den "härteren" Federelementen.
Wie bereits beschrieben, kann dabei die Federkraft eines Federelements über seine Federkennlinie und/oder seinen Federweg bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist für jede Lamellenpaarung mindestens ein Federelement vorgesehen, wobei die Lamellenpaarung als eine Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung und/oder eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung definiert sein kann.
Da alle Lamellenpaarungen mit Federelementen ausgestattet sind, kann das Schließverhalten des Lamellenpakets bei Beaufschlagung mit einer Kraft für jede Lamellenpaarung individuell gesteuert werden.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn zwei oder mehr Lamellenpaarungen, vorzugsweise jeder Lamellenpaarung, eine Federkraft zugeordnet ist, die von der Federkraft der benachbarten Lamellenpaarung verschieden ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht je nach gewünschter oder erforderlicher Verteilung der Reibarbeit im Lamellenpaket den Drehmomentungleichförmigkeiten durch unterschiedliche Federkennlinien und Federanordnungen im Lamellenpaket zu begegnen. Entstehen die Drehmomentungleichförmigkeiten insbesondere durch Belagdickenschwankungen, so kann es vorteilhaft sein, wenn die härteren Federn nicht benachbart angeordnet sind, sondern im Paket gestreut sind. Dadurch können Belagdickenschwankungen kompensiert werden
Wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, kann zudem eine erste Gruppe von mindestens zwei benachbarten Lamellenpaarungen und eine zweite Gruppe von mindestens zwei benachbarten Lamellenpaarungen vorgesehen sein, wobei die Federelemente der ersten Lamellenpaarungsgruppe eine zu den Federelementen der zweiten Lamellenpaarungsgruppe unterschiedliche Federkraft aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich können aber auch die den Lamellenpaarungen und/oder Lamellenpaarungsgruppen zugeordneten Federkräfte alternierend über das Lamellenpaket verteilt sein, so dass eine Lamellenpaarung oder eine Lamellenpaarungsgruppe mit einer größeren Federkraft zu einer Lamellenpaarung oder einer Lamellenpaarungsgruppe mit einer kleineren Federkraft benachbart ist. Dabei können vorzugsweise die Lamellenpaarungen oder Lamellenpaarungsgruppen mit der größeren Federkraft eine im Wesentlichen gleich große Federkraft aufweisen und/oder die Lamellenpaarungen oder Lamellenpaarungsgruppen mit der kleineren Federkraft eine im Wesentlichen gleich kleine Federkraft aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass in einem vorteilhaften Fall nur zwei unterschiedliche Federelemente im Lamellenpaket verteilt werden müssen, so dass der Montageaufwand bzw. der Herstellungsaufwand der Federelemente nicht zu sehr erhöht wird.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel können die Federelemente aber auch derart im Lamellenpaket angeordnet sein, dass die den Lamellenpaarungen und/oder Lamellenpaarungsgruppen zugeordneten Federkräfte axial ansteigend ausgebildet sind.
Dabei ist grundsätzlich vorteilhaft, wenn die Federelemente derart angeordnet sind, dass die Lamellenpaarung und/oder die Lamellenpaarungsgruppe mit der kleinsten Federkraft am weitesten von dem Kraftbeaufschlagungselement angeordnet sind. Das bedeutet aber auch, dass die härteren Federelemente auf der dem Kraftübertragungselement, insbesondere der dem Kolben zugewandten Seite angeordnet sind. Dadurch werden bei Kraftbeaufschlagung die dem Kolben am weitesten entfernten Lamellen, also die Lamellen, die auf der Abstützseite des Lamellenpakets angeordnet sind, zuerst in Reibschluss gebracht, so dass die auf der Kolbenseite angeordneten Lamellen noch frei beweglich bleiben. Dadurch kann eine ungleichmäßige Drehmomentübertragung aufgrund von nicht frei verschiebbaren Lamellen verhindert werden oder zumindest reduziert werden.
Vorteilhafterweise sitzen also die weicheren Federn und damit die während des Drehmomentaufbaus den zunächst größeren Anteil des Drehmoments übertragenen Lamellen auf der Stützseite, so dass sie beim weiteren Momentaufbau nicht mehr weiter zusammengeschoben werden müssen. Die auf der Kolbenseite sitzenden und aufgrund der höheren Federkräfte noch nicht oder nur mit mäßigen Anpresskräften in Reibeingriff befindlichen Lamellen übertragen noch weniger Drehmoment und haben daher noch keine so hohen Übertragungskräfte zum Lamellenträger. Daher bleiben sie im Zuge des zunehmenden Drehmomentaufbaus zunächst am Lamellenträger leichter verschiebbar, so dass ein solches Lamellenpaket eine günstigere Drehmomenthysterese aufweist als eines aus dem Stand der Technik.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine Federelement als Wellfeder ausgebildet. Das Federelement sollte bevorzugt als ein zusätzliches Element, also unabhängig von der Lamellenwellung sein. Würde man die Stahl- oder Belaglamelle gewellt ausführen, damit die Reibbeläge und die Federelemente also nicht mehr parallel, sondern in Reihe anordnen, so würde der Reibeingriff und damit der Drehmomentaufbau trotzdem bei jedem Axialkraftaufbau gleichmäßig über das Paket stattfinden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine Federelement als federnde Federzungen ausgebildet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Federelement als Separierungsfeder zwischen einer Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung und/oder einer Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft eine Lamellenkupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebeinheit auf eine Abtriebseinheit mit mindestens einem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Lamellenpaket.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass das Lamellenpaket sowohl für nasslaufende Lamellenkupplungen als auch für trockene Reibungskupplungen Verwendung finden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die dargestellten Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Rahmen der Erfindung festlegen. Dieser wird alleine durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Lamellenpakets im

a) offenen Zustand, und
b) geschlossenen Zustand;

2: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lamellenpakets in

a) offenem Zustand
b) halbgeschlossenem Zustand,
c) geschlossenem Zustand;

3: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lamellenpakets in

a) offenem Zustand
b) halbgeschlossenem Zustand, und
c) geschlossenem Zustand.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 bis 3 zeigen schematisch ein Lamellenpaket 1 mit Außenlamellen 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 und dazwischen angeordneten Innenlamellen 3, 5, 7, 9, 11, 13. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel tragen die Innenlamellen 3, 5, 7, 9, 11, 13 jeweils an ihren den Außenlamellen 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 zugewandten Seiten Reibbeläge 20. Wie den Figuren zu entnehmen ist, gibt es mehrere Lamellenpaarungsmöglichkeiten: Außenlamellen-Außenlamellen-Paarungen sind zwischen den Außenlamellen 2 und 4; 4 und 6; 6 und 8; 8 und 10; 10 und 12; 12 und 14 definiert. Eine Außenlamellen-Innenlamellen-Paarung besteht zwischen den Lamellen 2 und 3; 3 und 4; 4 und 5; 5 und 6; 6 und 7; 7 und 8; 8 und 9; 9 und 10; 10 und 11; 11 und 12; 12 und 13; 13 und 14. Eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung besteht aus Paarungen der Innenlamellen 3 und 5; 5 und 7; 7 und 9; 9 und 11; 11 und 13.
In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sind zwischen den Außenlamellen-Paarungen 2 und 4; 4 und 6; 6 und 8; 8 und 10; 10 und 12; 12 und 14 jeweils Federelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32 angeordnet. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei der Federelemente mit unterschiedlicher Federkraft ausgestattet. Wenn man den Kraftbereich des schwächeren Federelements auf null absenkt, könnte das in einem Sonderfall bedeuten, dass dann diese schwächeren Federelemente völlig entfallen könnten. Sinnvollerweise sollten dann die eingesetzten Federelemente mit der höheren Federkraft auf der Kolbenseite des Pakets angeordnet sein. Des Weiteren ist in den Figuren die Außenlamelle 2 als Endlamelle ausgebildet, an der sich die anderen Lamellen 3–14 bei Beaufschlagung mit einer Kraft abstützen. Die Kraft wird dabei in den dargestellten Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 auf die Außenlamelle 14 aufgebracht, wobei insbesondere ein Kolben zum Einsatz kommen kann.
Nicht dargestellt in den Figuren ist, dass die Lamellen 2 bis 14 selbst als gewellte Stahllamellen ausgebildet sein können, die eine gewisse (zusätzliche) Federkraft bereitstellen. Alternativ oder zusätzlich können die an den Innenlamellen 3, 5, 7, 9, 11, 13 befestigten Beläge 20 Reibbelagsträger (nicht dargestellt) aufweisen, die ebenfalls gewellt ausgebildet sind und damit eine weitere gewisse Federkraft bereitstellen. Das Federelement sollte jedoch bevorzugt als ein zusätzliches Element, also unabhängig von der Lamellenwellung sein. Würde man die Stahl- oder Belaglamelle gewellt ausführen, damit die Reibbeläge und die Federelemente also nicht mehr parallel, sondern in Reihe anordnen, so würde der Reibeingriff und damit der Drehmomentaufbau trotzdem bei jedem Axialkraftaufbau gleichmäßig über das Paket stattfinden.
Selbstverständlich können die gewellten Stahllamellen und/oder die gewellten Reibbelagträger auch direkt die Federelemente zwischen den Lamellenpaarungen ausbilden, so dass auf die Federelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32 komplett oder zumindest teilweise verzichtet werden kann. Alternativ kann die erfindungsgemäße unterschiedliche Federkraft zwischen den Lamellenpaarungen auch dadurch bereitgestellt werden, dass beispielsweise für die Ausbildung der „härteren“ Federelemente eine gewellte Stahllamelle und/oder ein gewellter Reibbelagträger und ein zusätzliches Federelement kombiniert werden, während bei den weicheren Federn nur eines der Elemente also beispielsweise nur eine gewellte Stahllamelle, eine gewellter Reibbelagträger oder ein Federelement vorgesehen ist.
Wird von dem Kraftbeaufschlagungselement, also beispielsweise dem Kolben (nicht dargestellt), eine Kraft auf die Außenlamelle 14 aufgebracht, so verschieben sich die Außenlamellen 4, 6, 8, 10, 12, 14 in Richtung der Endlamelle 2 entgegen den Federkräften der Federelemente 22, 24, 26, 28, 30 und 32, wodurch die Außenlamellen 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 mit den Innenlamellen 3, 5, 7, 9, 11, 13 bzw. den Reibbelägen 20 in Reibschluss gehen.
Sind die Federelemente 22, 24, 26, 28, 30, 32, wie der in 1 illustrierte Stand der Technik zeigt, als Federelemente mit einer gleichen Federkraft ausgebildet, so gehen die Lamellenpaarungen gleichzeitig in Reibschluss mit den Reibbelägen, so dass ein Drehmoment von allen Lamellenpaarungen gleichzeitig übertragen wird. Der geschlossene Zustand ist in 1b dargestellt.
Wie oben beschrieben, hat diese aus dem Stand der Technik bekannte Ausgestaltung jedoch den Nachteil, dass bei zunehmend übertragenem Rutschmoment, also zunehmenden Anpresskräften der Taumelausgleich zwischen den Lamellen erschwert wird und Unebenheiten und Dickeschwankungen im Lamellenpaket schlechter kompensiert werden können. Dies führt einer Ungleichförmigkeit in der Drehmomentübertragung, die störend wahrnehmbar ist.
Um dieser Drehmomentungleichförmigkeit zu begegnen, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Federelemente 22, 24, 26, 28, 30 und/oder 32 derart auszugestalten, dass zumindest zwei Federelemente eine unterschiedliche Federkraft aufweisen. Dadurch können gezielt nicht alle Reibbeläge 20 bei Beaufschlagung mit einer Kraft in Reibschluss gebracht werden, sondern durch die noch offenen Restlüftspiele können Störungen zwischen den Bauteilen ausgeglichen werden.
2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lamellenpakets in a) offenem, b) halbgeschlossenem und c) geschlossenem Zustand. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 24 und 30 weicher ausgebildet, haben also eine flachere Federkennlinie und/oder einen kürzeren Federweg im Vergleich zu den Federelementen 22, 26, 28 und 32. Das bedeutet aber auch, dass bei Beaufschlagung mit einer Kolbenkraft auf die Außenlamelle 14 die weicheren Federelemente 24, 30 früher einen Reibschluss der Lamellen 4, 6 mit der Innenlamelle 5 bzw. der Außenlamellen 10, 12 mit der Innenlamelle 11 ermöglichen. Eine derartige Situation ist in 2b dargestellt, bei der das Lamellenpaket 1 halbgeschlossen ist, und die Außenlamellen 4, 6 bzw. die Außenlamellen 10, 12 bereits mit den Innenlamellen 5, 11 in Reibschluss sind und ein Drehmoment übertragen, während die restlichen Lamellen noch nicht in Reibeingriff sind. Dadurch können Störungen in den Bauteilen, wie beispielsweise Belagdickenschwankungen, die Momentungleichförmigkeiten bewirken, kompensiert werden. Gerade dadurch, dass die härteren Federn nicht alle nebeneinander angeordnet sind, sondern im Paket gestreut ausgebildet sind, können insbesondere Dickenschwankungen besonders gut ausgeglichen werden.
Wird weiter eine Kraft auf die Außenlamelle 14 aufgebracht, werden auch die härter ausgebildeten Federelemente 22, 26, 28 und 32 mit den Reibbelägen 20 der Innenlamellen 3, 7, 9 und 13 in Reibschluss gebracht, so dass das Lamellenpaket vollständig geschlossen ist und ein Drehmoment von allen Lamellen 2–14 übertragen wird. Die vollkommen geschlossene Situation ist in 2c dargestellt.
Aus Sicht des Drehmomentaufbaus bis zum maximalen Moment und der Übertragungsfähigkeit kann es auch vorteilhaft sein, die härteren Federn auf der dem Kolben zugewandten Seite zu platzieren. Eine derartige Situation ist in dem Ausführungsbeispiel der 3 dargestellt, wobei wiederum 3a das Lamellenpaket 1 in offenem, 3b das Lamellenpaket 1 in halbgeschlossenem und 3c das Lamellenpaket 1 in geschlossenem Zustand darstellt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 28, 30 und 32 härter ausgebildet als die Federelemente 22, 24 und 26, so dass die Lamellen 2–8 eine erste Lamellenpaarungsgruppe I und die Lamellen 9–14 eine zweite Lamellenpaarungsgruppe II ausbilden. Bei Beaufschlagung mit einer Kraft auf die Lamelle 14 werden deshalb zuerst die dem Kolben am weitesten entfernten Lamellen 2, 4, 6 und 8 mit ihren zugehörigen Innenlamellen 3, 5, 7 in Reibschluss gebracht und bauen dann zunächst die größeren Anteile des Drehmoments und damit der das Moment übertragenen Kräfte zum Lamellenträger (nicht dargestellt) hin auf. Da, wie oben beschrieben, die abstützenden Kräfte am Lamellenträger auch die Verschiebbarkeit der Lamellen beeinflussen, baut sich in der Regel bei Lamellenkupplungen die vom Kolben ausgehende Anpresskraft durch die Reibkräfte am Lamellenträger bis zur abstützenden Seite (Endlamelle 2) ab, so dass die je Lamelle übertragbaren Drehmomente ebenfalls in gleicher Relation wie die sich reduzierende Anpresskraft von dem Kolben zu der abstützenden Seite des Lamellenpakets abnehmen. Sitzen dann, wie in dem Ausführungsbespiel von 3, die weicheren Federn 22, 24 und 26 der Lamellenpaarungsgruppe I auf der Stützseite, so müssen sie bei weiterer Kraftbeaufschlagung nicht mehr weiter verschoben werden. Die auf der Kolbenseite angeordnete Lamellenpaarungsgruppe II überträgt aufgrund der höheren Federkräfte der Federelemente 28, 30 und 32 noch nicht oder nur mit mäßigen Anpresskräften ein Drehmoment, so dass die Lamellen der Lamellenpaarungsgruppe II noch leichter verschiebbar sind. Ein derartiges Lamellenpaket weist also eine günstigere Drehmomenthysterese auf als das in den 2a bis c beschriebene Ausführungsbeispiel. Die teilweise geschlossene Ausbildung der 3b zeigt, dass die Lamellen der Lamellenpaarungsgruppe I bereits in Reibschluss sind, während die Lamellen der Lamellenpaarungsgruppe II noch kein oder nur wenig Drehmoment übertragen.
In geschlossenem Zustand (siehe 3c) sind wiederum alle Lamellen in Reibschluss und können Drehmoment übertragen.
Ein weiterer Vorteil des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels liegt darin, dass das Lamellenpaket insgesamt einen weicheren Drehmomentaufbau zeigt, und eine verbesserte Fähigkeit hat, geometrische Fehler im Lamellenpaket, die Drehmomentschwankungen bewirken können, auszugleichen.
Zusätzlich kann, wie oben beschrieben, zu den Federelementen 22 bis 32 auch mindestens eine der Lamellen 2 bis 14 als gewellte Stahllamellen ausgebildet sein, so dass auch dadurch die erfindungsgemäße Variation in der Federkraft erreicht oder unterstützt werden kann. Zudem kann auch lediglich mithilfe einer unterschiedlichen Wellung der Stahllamellen eine derart unterschiedliche Federkraft erzielt werden, dass sogar die Federelemente 22 bis 32 nicht vorhanden sein müssen, um die erfindungsgemäße Variation in der Federkraft bereitzustellen. Das Federelement sollte bevorzugt als ein zusätzliches Element, also unabhängig von der Lamellenwellung sein. Würde man die Stahl- oder Belaglamelle gewellt ausführen, damit die Reibbeläge und die Federelemente also nicht mehr parallel, sondern in Reihe anordnen, so würde der Reibeingriff und damit der Drehmomentaufbau trotzdem bei jedem Axialkraftaufbau gleichmäßig über das Paket stattfinden. Ebenfalls alternativ oder zusätzlich können die optional vorhandenen die Reibbeläge 20 tragenden Reibbelagträger gewellt ausgebildet sein, so dass auch hier die Federkraft zwischen den Lamellen variiert werden kann. Auch wenn nicht im Einzelnen dargestellt, können die Federelemente 22 bis 32 bzw. die alternativ oder zusätzlich verwendbaren Federelemente an den Lamellen 2 bis 14 derart angeordnet sein, dass sich eine über die axiale Länge des Lamellenpakets kontinuierlich ändernde Federkraft ergibt. Dies ist insbesondere für einen ausgewogenen Drehmomentübertragungsaufbau von Vorteil.
Insgesamt bewirkt die gezielte Verzögerung des Reibeingriffs spezieller bzw. ausgewählter Lamellenpaarungen, dass die Reibarbeit im Lamellenpaket verteilt wird, so dass Drehmomentungleichförmigkeiten verhindert werden können. Insbesondere Belagdickenschwankungen können durch die noch offenen Restlüftspiele leichter ausgeglichen werden, als wenn alle Reibflächen gleichzeitig in Kontakt treten. Zudem kann eine axial in Richtung Kolben ansteigende Federkraft der einzelnen Federelemente bewirken, dass die Lamellen trotz Beaufschlagung mit einem Drehmoment noch leicht verschiebbar bleiben, so dass ein weicherer Drehmomentaufbau erzielt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Lamellenpaket
2, 4, 6, 8, 10, 12, 14: Außenlamellen
3, 5, 7, 9, 11, 13: Innenlamellen
20: Reibbeläge
22, 24, 26, 28, 30, 32: Federelemente
I, II: Lamellenpaarungsgruppe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10114845 [0004]
DE 102009057353 [0006]

Claims

Lamellenpaket (1), insbesondere für eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Außenlamellen (2; 4; 6; 8; 10; 12; 14) und mehreren Innenlamellen (3; 5; 7; 9; 11; 13), die abwechselnd in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei zumindest eine erste Lamellenpaarung mittels mindestens eines ersten eine erste Federkraft bereitstellenden Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) vorgespannt ist und eine zweite Lamellenpaarung mittels mindestens eines zweiten eine zweite Federkraft bereitstellenden Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) vorgespannt ist, wobei eine Lamellenpaarung als eine Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung, eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung und/oder eine Außenlamelle-Innenlamelle-Paarung definiert sein kann, und wobei die Außenlamellen (2; 4; 6; 8; 10; 12; 14) und/oder die Innenlamellen (3; 5; 7; 9; 11; 13) einen Reibbelag (20) aufweisen, so dass das Lamellenpaket (1) weiterhin dazu ausgelegt, dass die Außenlamellen (2; 4; 6; 8; 10; 12; 14) mit den Innenlamellen (3; 5; 7; 9; 11; 13) bei Beaufschlagung mit einer Kraft durch ein Kraftbeaufschlagungselement entgegen der ersten und der zweiten Federkraft in Reibschluss bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federkraft des mindestens einen ersten Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) von der zweiten Federkraft des mindestens einen zweiten Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) verschieden ist.
Lamellenpaket (1) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine erste Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) und/oder das mindestens eine zweite Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) dazu ausgebildet ist, eine Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung und/oder eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung vorzuspannen.
Lamellenpaket (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine erste Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) und/oder das mindestens eine zweite Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) dazu ausgebildet ist, eine Innenlamellen-Außenlamellen-Paarung vorzuspannen, wobei vorzugsweise das mindestens eine erste Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) und/oder das mindestens eine zweite Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) als gewellte Stahllamelle und/oder als gewellter Reibbelagträger ausgebildet ist.
Lamellenpaket (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jede Lamellenpaarung mindestens ein Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) vorgesehen ist, wobei die Lamellenpaarung als eine Außenlamellen-Außenlamellen-Paarung, eine Innenlamellen-Innenlamellen-Paarung und/oder eine Außenlamellen-Innenlamellen-Paarung definiert sein kann.
Lamellenpaket (1) nach Anspruch 4, wobei zwei oder mehr Lamellenpaarungen, vorzugsweise jeder Lamellenpaarung, eine Federkraft zugeordnet ist, die von der Federkraft der benachbarten Lamellenpaarung verschieden ist.
Lamellenpaket (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei mindestens eine erste Gruppe von mindestens zwei benachbarten Lamellenpaarungen und eine zweite Gruppe von mindestens zwei benachbarten Lamellenpaarungen vorgesehen ist, wobei die Federelemente (22; 24; 26; 28; 30; 32) der ersten Lamellenpaarungsgruppe (I; II) eine zu den Federelementen (22; 24; 26; 28; 30; 32) der zweiten Lamellenpaarungsgruppe (I; II) unterschiedliche Federkraft aufweisen.
Lamellenpaket (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die den Lamellenpaarungen und/oder Lamellenpaarungsgruppen (I; II) zugeordneten Federkräfte alternierend über das Lamellenpaket verteilt sind, so dass eine Lamellenpaarung oder eine Lamellenpaarungsgruppe (I; II) mit einer größeren Federkraft zu einer Lamellenpaarung oder einer Lamellenpaarungsgruppe (I; II) mit einer kleineren Federkraft benachbart ist.
Lamellenpaket (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Lamellenpaarungen oder Lamellenpaarungsgruppen (I; II) mit der größeren Federkraft eine im Wesentlichen gleich große Federkraft aufweisen und/oder die Lamellenpaarungen oder Lamellenpaarungsgruppen (I; II) mit der kleineren Federkraft eine im Wesentlichen gleich kleine Federkraft aufweisen.
Lamellenpaket (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die Federelemente (22; 24; 26; 28; 30; 32) derart im Lamellenpaket (1) angeordnet sind, dass die den Lamellenpaarungen und/oder Lamellenpaarungsgruppen (I; II) zugeordneten Federkräfte axial ansteigend ausgebildet sind.
Lamellenpaket (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federelemente (22; 24; 26; 28; 30; 32) derart angeordnet sind, dass die Lamellenpaarung und/oder die Lamellenpaarungsgruppe (I; II) mit der kleinsten Federkraft am weitesten von dem Kraftbeaufschlagungselement angeordnet ist.
Lamellenpaket (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federkraft eines Federelements (22; 24; 26; 28; 30; 32) über eine Federkennlinie und/oder einen Federweg bestimmt ist.
Lamellenpaket (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) als Wellfeder ausgebildet ist.
Lamellenpaket (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Federelement (22; 24; 26; 28; 30; 32) federnde Federzungen aufweist.
Lamellenkupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebeinheit auf eine Abtriebseinheit mit mindestens einem Lamellenpaket (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.