DE102013214966A1

DE102013214966A1 - Doppelkupplung

Info

Publication number: DE102013214966A1
Application number: DE102013214966.2A
Authority: DE
Inventors: Simon Sebastian Fünfgeld; Patrick Weydmann; Gerhard Gander; Alexander Obitz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-02-06

Abstract

Es ist eine Doppelkupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder einem Nebenabtrieb des Kraftfahrzeuges, insbesondere einer Zapfwelle, vorgesehen, mit einer ersten Reibungskupplung zum reibschlüssigen Verpressen einer mit der Getriebewelle koppelbaren ersten Kupplungsscheibe zwischen einer ersten Anpressplatte und einer ersten Gegenplatte, wobei die erste Anpressplatte zum Schließen der ersten Reibungskupplung in eine Axialrichtung verlagerbar ist, einer zweite Reibungskupplung zum reibschlüssigen Verpressen einer mit dem Nebenabtrieb koppelbaren zweiten Kupplungsscheibe zwischen einer zweiten Anpressplatte und einer zweiten Gegenplatte, wobei die zweite Anpressplatte zum Schließen der zweiten Reibungskupplung in die Axialrichtung verlagerbar ist, einem ersten Betätigungselement zum Verlagern der ersten Anpressplatte, einem zweiten Betätigungselement zum Verlagern der zweiten Anpressplatte, wobei die zweite Anpressplatte mit einem mit dem zweiten Betätigungselement wirkverbundenen Druckring zur Übertragung der Verlagerungsbewegung verbunden ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem zweiten Betätigungselement und dem Druckring ein vorgespannter Druckkraftspeicher angeordnet. Durch die Lagerung des vorgespannten Druckkraftspeichers zwischen dem Druckring und dem zweiten Betätigungselement kann die Toleranzabhängigkeit sowohl der Anpress- als auch der Einrückkraft reduziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder einem Nebenantrieb des Kraftfahrzeuges. Derartige Kupplungsaggregate finden beispielsweise Verwendung bei Traktoren oder anderen Arbeitsmaschinen für die Landwirtschaft. Dabei dient eine erste Reibungskupplung für den Fahrbetrieb und eine zweite Reibungskupplung zum unabhängigen Zuschalten und Abschalten eines zusätzlichen Nebenabtriebes, mittels dessen zusätzliche Aggregate antreibbar sind. Die zweite Reibungskupplung ist üblicherweise in einem nicht eingerückten Zustand geöffnet, beispielsweise beim Starten des Kraftfahrzeugmotors, und kann in einem eingerückten Zustand benötigte Leistung direkt von der Antriebswelle abnehmen. Durch die unabhängige Betätigung der zweiten Reibungskupplung kann der Nebenantrieb im Stand oder auch während der Fahrt des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Mit der zweiten Reibungskupplung können beispielsweise Mähmaschinen und andere landwirtschaftliche Anbaugeräte wie mechanische oder hydraulische Winden, Hydraulikpumpen oder Kompressoren angetrieben werden, die im Gegensatz zu elektrischen Geräten deutlich mehr Leistung bieten und ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeuges nicht belasten. Diese Doppelkupplungen weisen jedoch üblicherweise eine große Toleranzabhängigkeit der Anpresskraft und der Einrückkräfte auf, sowie eine spannungskritische Belastung des Betätigungssystems insbesondere der zweiten Reibungskupplung der Doppelkupplung bei einem Einrücken.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Doppelkupplung bereitzustellen, die in Absenken der Toleranzabhängigkeit von Anpress- und Einrückkraft ermöglicht, und eine Reduzierung der Spannungen im Betätigungssystem ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist eine Doppelkupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder einem Nebenabtrieb des Kraftfahrzeuges, insbesondere einer Zapfwelle, vorgesehen mit einer ersten Reibungskupplung zum reibschlüssigen Verpressen einer mit der Getriebewelle koppelbaren ersten Kupplungsscheibe zwischen einer ersten Anpressplatte und einer ersten Gegenplatte, wobei die erste Anpressplatte zum Schließen der ersten Reibungskupplung in eine Axialrichtung verlagerbar ist, einer zweite Reibungskupplung zum reibschlüssigen Verpressen einer mit dem Nebenabtrieb koppelbaren zweiten Kupplungsscheibe zwischen einer zweiten Anpressplatte und einer zweiten Gegenplatte, wobei die zweite Anpressplatte zum Schließen der zweiten Reibungskupplung in die Axialrichtung verlagerbar ist, einem ersten Betätigungselement zum Verlagern der ersten Anpressplatte, einem zweiten Betätigungselement zum Verlagern der zweiten Anpressplatte, wobei die zweite Anpressplatte mit einem mit dem zweiten Betätigungselement wirkverbundenen Druckring zur Übertragung der Verlagerungsbewegung verbunden ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem zweiten Betätigungselement und dem Druckring ein vorgespannter Druckkraftspeicher angeordnet.
Die erste Kupplungsscheibe kann über eine Verzahnung mit der Getriebewelle drehfest, aber axial beweglich verbunden sein, die zweite Kupplungsscheibe kann über eine Verzahnung mit dem Nebentrieb drehfest, aber axial beweglich verbunden sein. Die jeweilige Kupplungsscheibe der zugeordneten Reibungskupplung kann insbesondere an voneinander wegweisenden axialen Stirnflächen jeweils einen Reibbelag aufweisen, der mit einem gegebenenfalls vorgesehenen Reibbelag der zugehörigen Gegenplatte und/oder Anpressplatte reibschlüssig in Kontakt kommen kann, um die jeweilige Reibungskupplung zu schließen. Die Doppelkupplung, insbesondere die erste Reibungskupplung der Doppelkupplung, kann einen Schwingungsdämpfer aufweisen. Als Schwingungsdämpfer kann beispielsweise ein Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel und/oder ein Massependel verwendet werden, welches beispielsweise an der ersten Kupplungsscheibe angeordnet sein kann. Die Doppelkupplung kann eine unabhängig betätigbare erste Reibungskupplung in Form einer Blechdeckeleinfachkupplung aufweisen, um einen Kraftschluss zwischen dem Kraftfahrzeugmotor, insbesondere der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors, und der Getriebewelle zum Antrieb des Kraftfahrzeuges herzustellen. Die zweite Reibungskupplung kann in Form einer Nebenabtriebskupplung als Unterbau an der ersten Reibungskupplung angeordnet sein, beispielsweise zwischen der ersten Reibungskupplung und einer Schwungscheibe des Kraftfahrzeugmotors. Die Nebenabtriebskupplung, beispielsweise eine Zapfwelle eines Traktors, kann als Sicherheitszapfwellenkupplung ausgebildet sein, wobei bei einem Fehler am Einrückmechanismus, insbesondere dem zweiten Betätigungselement, die Nebenabtriebskupplung sofort öffnet und der abgekoppelte Nebenabtrieb zum Stillstand kommen kann. Der Nebenabtrieb kann in Form einer direkt angetriebenen Motorzapfwelle ausgebildet sein, welche über die zweite Reibungskupplung direkt mit dem Kraftfahrzeugmotor verbindbar ist, und somit unabhängig von einer Fortbewegung des Kraftfahrzeuges mit der Motordrehzahl des Kraftfahrzeugmotors betrieben werden kann. Nebenabtriebskupplungen können üblicherweise nach der Abkürzung des englischen Begriffes Power take-off als PTO bezeichnet, wobei eine Sicherheitsnebenabtriebskupplung, oder Sicherheitskupplung, als Safety-PTO bezeichnet werden kann.
Die erste Reibungskupplung ist durch eine zumindest teilweise axiale Verlagerung des ersten Betätigungselementes betätigbar, wobei die erste Anpressplatte in axialer Richtung zu der ersten Gegendruckplatte hin verlagert werden kann, wobei durch ein reibschlüssiges Verpressen der ersten Kupplungsscheibe zwischen der ersten Anpressplatte und der ersten Gegenplatte ein Kraftschluss zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und der Getriebewelle zum Antrieb des Kraftfahrzeuges hergestellt werden kann. Das erste Betätigungselement kann beispielsweise in Form einer ersten Hebelfeder ausgebildet sein, welche unabhängig von einem zweiten Betätigungselement betätigbar ist. Unabhängig von der ersten Reibungskupplung ist die zweite Reibungskupplung mittels des zweiten Betätigungselementes, beispielsweise in Form einer zweiten Hebelfeder, und eines Druckrings einrückbar, um einen Kraftschluss zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und dem Nebenabtrieb, beispielsweise einer Zapfwelle, herzustellen. Der Druckring kann dabei topfähnliche oder topfförmig ausgebildet sein und die erste Reibungskupplung, welche innerhalb eines Kupplungsdeckels angeordnet sein kann, außenseitig umfassen, wobei der Kupplungsdeckel zumindest teilweise umfasst werden kann. Der Druckring ist dabei mit der zweiten Anpressplatte der zweiten Reibungskupplung verbunden. Die zweite Reibungskupplung kann dabei in einem unbetätigten Zustand geöffnet sein. Das Einrücken des Druckringes und damit der zweiten Anpressplatte erfolgt über eine Betätigung des zweiten Betätigungselementes, welches stirnseitig an dem Kupplungsdeckel der ersten Reibungskupplung auf einer der ersten und der zweiten Anpressplatte abgewandten Seite mittels angeordnet sein kann.
Das zweite Betätigungselement kann dabei mittels an dem Kupplungsdeckel der ersten Reibungskupplung befestigter Bolzen und einem an den Bolzen angeordneten Auflagedrahtring beweglich gelagert sein. Der Auflagedrahtring kann radial außenseitig um die Bolzen gespannt sein, wobei das zweite Betätigungselement in Form einer zweiten Hebelfeder den Auflagedrahtring und/oder die Bolzen derart kontaktiert, dass die Hebelfeder, insbesondere bei einer Betätigung des zweiten Betätigungselementes, kippbar an dem Auflagedrahtring und/oder den Bolzen gelagert ist.
Zwischen dem zweiten Betätigungselement und dem Druckring ist ein vorgespannter Druckkraftspeicher angeordnet, welcher bei einer Betätigung der zweiten Reibungskupplung entgegengesetzt zu seiner Vorspannung elastisch verformbar sein kann. Der vorgespannte Druckkraftspeicher kann ringförmig, beispielsweise geschlossen oder offen, ausgebildet sein. Das zweite Betätigungselement kann den Druckring radial innenseitig des Auflagedrahtringes kontaktieren. Eine Einrückkraft zur Betätigung der zweiten Reibungskupplung, welche radial innenseitig auf das zweite Betätigungselement wirkt, kann durch die voneinander beabstandete Lagerung und/oder Kontaktierung des zweiten Betätigungselementes an dem Auflagedrahtring und dem Druckring eine Übersetzung der Einrückkraft bewirken, die auf den Druckkraftspeicher wirken kann.
Eine Verlagerung des Druckringes bei einer Betätigung des zweiten Betätigungselementes kann über den an dem Druckring angeordneten vorgespannten Druckkraftspeicher bewirkt werden. Bei einer Betätigung des zweiten Betätigungselementes und einem Einrücken der zweiten Reibungskupplung kann das zweite Betätigungselement zu Beginn eine hohe Steifigkeit aufweisen, bis die durch das zweite Betätigungselement übersetzte Einrückkraft die Vorspannung des vorgespannten Druckkraftspeichers übersteigt. Mit Übersteigen der Vorspannkraft des vorgespannten Druckkraftspeichers kann der Druckkraftspeicher entgegen seiner Vorspannkraft elastisch verformt, insbesondere zusammengedrückt, werden, wobei die durch den Druckring auf die zweite Anpressplatte übertragene Anpresskraft der zweiten Reibungskupplung, bedingt durch das Verformen oder Nachgeben des Druckkraftspeichers aufgrund seiner Steifigkeit, im Wesentlichen konstant gehalten werden kann, auch bei einem weiteren Einrücken des zweiten Betätigungselementes. Die Steifigkeit des Druckkraftspeichers kann dabei geringer sein als die Steifigkeit des zweiten Betätigungselementes. Dadurch kann eine im Wesentlichen konstante Anpresskraft der zweiten Anpressplatte sowohl in einem Neuzustand als auch in einem Verschleißzustand der zweiten Reibungskupplung gewährleistet werden. Zudem sind durch den vorgespannten Druckkraftspeicher höhere oder niedrigere Anpresskräfte im Verschleißbereich der zweiten Reibungskupplung einstellbar. Darüber hinaus kann durch die Lagerung des vorgespannten Druckkraftspeichers zwischen dem Druckring und der Hebelfeder die Toleranzabhängigkeit sowohl der Anpress- als auch der Einrückkräfte reduziert werden. Durch eine Kombination der Steifigkeit des zweiten Betätigungselementes und der Steifigkeit des vorgespannten Druckkraftspeichers können die Spannungen im Betätigungssystem bei einer Betätigung der zweiten Reibungskupplung verringert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der vorgespannte Druckkraftspeicher eine Tellerfeder. Die Tellerfeder kann radial innenseitig in Richtung des zweiten Betätigungselementes in axialer Richtung aufgestellt sein. Bei einer Betätigung des zweiten Betätigungselementes kann nach einer Überschreitung der Vorspannkraft der Tellerfeder durch die übersetzte Einrückkraft eine elastische Verformung der Tellerfeder erfolgen. Eine Anpassung der Anpresskräfte ist durch eine geeignete Auswahl einer Tellerfeder mit einer entsprechenden Steifigkeit in Kombination mit einer entsprechenden Steifigkeit des zweiten Betätigungselementes einfach durchzuführen. Dadurch kann die Tellerfederkennlinie für die Anpresskraft genutzt werden und eine im Wesentlichen konstante Anpresskraft im Neuzustand sowie im Verschleißzustand der zweiten Reibungskupplung erreicht werden. Dadurch kann ebenfalls die Verschleißreserve der zweiten Reibungskupplung vergrößert werden.
Besonders bevorzugt ist der Druckkraftspeicher in dem Druckring eingespannt. Der Druckkraftspeicher kann stirnseitig in dem Druckring vorgespannt eingespannt sein. Durch das Einspannen des Druckkraftspeichers stirnseitig an dem Druckring kann eine vereinfachte Montage des vorgespannten Druckkraftspeichers ermöglicht werden. Darüber hinaus kann der Druckkraftspeicher Bauraum sparend angeordnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Druckring mindestens einen Niederhalter zum, insbesondere formschlüssigen, vorgespannten Halten des Druckkraftspeichers auf. Der Niederhalter zum, insbesondere formschlüssigen, Halten des vorgespannten Druckkraftspeichers kann an einer dem zweiten Betätigungselement zugewandten Seite stirnseitig an dem Druckring angeordnet sein. Vorzugsweise weist der Druckring sechs Niederhalter auf, welche radial innenseitig an dem Druckring angeordnet sein können. Die Niederhalter können einstückig mit dem Druckring ausgebildet sein. Zur Lagerung des vorgespannten Druckkraftspeichers können die Niederhalter hakenförmig ausgebildet und gleichmäßig ringförmig an dem Druckring angeordnet sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Niederhalter radial innenseitig an dem Druckring angeordnet und U-förmig ausgebildet, wobei die Öffnung des U-förmigen Niederhalters nach radial außen gerichtet ist. Durch die U-förmige Ausgestaltung des Niederhalters kann ein hinreichendes Umfassen des vorgespannten Druckkraftspeichers gewährleistet werden, welches ein unbeabsichtigtes Lösen des Druckkraftspeichers verhindern kann. Der vorgespannte Druckkraftspeicher kann in einem montierten Zustand innerhalb der U-Form des U-förmig ausgebildeten Niederhalters angeordnet und aufgenommen sein, wodurch ein Abstützen des Druckkraftspeichers in dem Niederhalter ermöglicht werden kann, wodurch das Erzeugen einer Vorspannkraft ermöglicht werden kann.
Vorzugsweise weist die Tellerfeder mindestens eine, nach radial innen gerichtete, Zunge zur Kontaktierung des zweiten Betätigungselementes und/oder mindestens ein Haltelasche zur Anordnung in dem mindestens einen Niederhalter auf. Die nach radial innen gerichteten Zungen zur Kontaktierung des zweiten Betätigungselementes und/oder die Haltelasche können einstückig mit dem Druckkraftspeicher, beispielsweise der Tellerfeder, ausgebildet sein. Die Zungen können dabei nach radial innenseitig länger ausgebildet sein als die Haltelaschen. Über die Länge der Zunge, welche das zweite Betätigungselement kontaktieren kann, insbesondere durch die Lage des Kontaktbereiches zwischen der Zunge und dem zweiten Betätigungselement, kann die Übersetzung der Einrückkraft bestimmt werden, die auf den Druckkraftspeicher wirken kann. Die Haltelaschen können in einem montierten Zustand beispielsweise in die hakenförmigen oder U-förmigen Niederhalter des Druckringes innenseitig von radial außen eingreifen und in axialer Richtung zur Erzeugung der Vorspannkraft abgestützt werden. Vorzugsweise weist der Druckkraftspeicher zwölf Zungen zur Kontaktierung einer entsprechenden Anzahl von beispielsweise Hebelfederzungen des zweiten Betätigungselementes in Form einer zweiten Hebelfeder auf. Weiter bevorzugt weist der Druckkraftspeicher sechs Haltelaschen zur Einspannung in einer entsprechenden Anzahl von Niederhaltern des Druckringes auf.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem Druckring und der zweiten Anpressplatte mindestens eine Einstelleinrichtung zur Einstellung des axialen Abstandes zwischen dem Druckring und der zweiten Anpressplatte vorgesehen. Durch die Einstelleinrichtung kann der axiale Abstand zwischen dem Druckring und der zweiten Anpressplatte im Wesentlichen stufenlos einstellbar sein. Vorzugsweise sind zwischen dem Druckring und der zweiten Anpressplatte drei Einstellrichtungen vorgesehen, wobei die Einstelleinrichtungen gleichmäßig an dem Umfang der zweiten Reibungskupplung angeordnet sein können. Durch die Einstelleinrichtung können größere Toleranzen im Betätigungssystem ausgeglichen werden, wodurch ein spielfreier Einbau des zweiten Betätigungssystems gewährleistet werden kann. Die Kompensation eines möglichen Spiels in dem Betätigungssystem der zweiten Reibungskupplung kann die Verwendung von Bauteilen mit einer geringeren Fertigungstoleranz ermöglichen, wodurch Kosten reduziert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Einstelleinrichtung in Form eines Gewindestiftes, insbesondere mit einer Kontermutter, ausgebildet. Eine Einstelleinrichtung in Form eines Gewindestiftes, insbesondere mit einer Kontermutter, kann ein im Wesentlichen stufenloses Einstellen des Abstandes zwischen dem Druckring und der zweiten Anpressplatte ermöglichen, wobei durch die Kontermutter eine Sicherung der Einstelleinrichtung gegen unbeabsichtigtes Verstellen ermöglicht werden kann. Der Gewindestift kann mit einem ersten Ende in der zweiten Anpressplatte in einer ersten Bohrung, beispielsweise in Form eines Sackloches, drehbar aufgenommen sein. Der Gewindestift kann entlang zumindest eines Teils seiner Mantelfläche ein Außengewinde aufweisen, in welches ein korrespondierendes Innengewinde des Druckringes eingreifen kann. Der Gewindestift kann stirnseitig an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende, insbesondere freien zweiten Ende, einen Innensechskant zum Ansetzen von einem Werkzeug zum Verdrehen des Gewindestiftes aufweisen. Die Kontermutter kann an dem Außengewinde des Gewindestiftes angeordnet sein, beispielsweise zwischen der Anpressplatte und dem Druckring. Dadurch kann beispielsweise der Druckring über den Gewindestift mit der an dem Druckring anliegenden Kontermutter an der Anpressplatte abgestützt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Druckring zur Aufnahme des Gewindestiftes eine zumindest teilweise nach radial außen abgewinkelte Befestigungslasche mit einer zweiten Bohrung mit einem Innengewinde auf. Durch die abgewinkelte Befestigungslasche kann die Einstelleinrichtung, beispielsweise der Gewindestift, in axialer Richtung angeordnet werden, wodurch eine bauraumsparende Anordnung ermöglicht werden kann. Zur einfacheren Montage der Einstelleinrichtung kann die Befestigungslasche, insbesondere benachbart zu der zweiten Bohrung in einem axialen Abschnitt, eine Aussparung aufweisen. Die Ausbildung mindestens einer zumindest teilweise nach radial außen abgewinkelten Befestigungslasche mit einer zweiten Bohrung mit Innengewinde zur Aufnahme des Gewindestiftes an dem Druckring kann eine kostengünstige Fertigung des Druckringes durch die Integration der Aufnahme des Gewindestiftes ermöglichen. Durch die Ausbildung einer Aussparung in der Befestigungslasche, insbesondere angrenzend an die in dem nach radial außen abgewinkelten Bereich der Befestigungslasche angeordneten zweiten Bohrung kann eine gute Montage und Betätigbarkeit der Einstelleinrichtung ermöglicht werden.
Die Erfindung betrifft ferner einen Getriebestrang für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Doppelkupplung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder einem Nebenabtrieb des Kraftfahrzeuges. Dadurch kann eine im Wesentlichen konstante Anpresskraft im Verschleißzustand und im Neuzustand der zweiten Reibungskupplung der Doppelkupplung gewährleistet werden. Darüber hinaus kann die Toleranzabhängigkeit der Anpress- und Betätigungskraft erheblich reduziert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachstehend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Es zeigen:
1: eine schematische erste Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung;
2: eine schematische zweite Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung mit einer unbetätigten zweiten Reibungskupplung;
3: eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung;
4a: einen Druckring mit montiertem vorgespanntem Druckkraftspeicher;
4b: eine geschnittene Ansicht eines Druckkraftspeichers mit montiertem vorgespanntem Druckkraftspeicher;
5: einen Druckring mit Druckkraftspeicher, ein zweites Betätigungselement sowie Befestigungsbolzen mit einem Auflagedrahtring;
6: ein Diagramm zur Darstellung der Kraftkennlinien einer Anpresskraft sowie einer Einrückkraft;
7: eine schematische Schnittansicht einer Doppelkupplung mit einer Einstelleinrichtung;
8a: eine schematische Schnittansicht eines Druckkraftspeichers und dem zweiten Betätigungselement vor einer Einstellung der Einstelleinrichtung;
8b: eine schematische Schnittansicht eines Druckkraftspeichers und dem zweiten Betätigungselement nach dem Einstellen der Einstellvorrichtung;
9a: eine schematische Ansicht einer Befestigungslasche mit einer Einstelleinrichtung;
9b: eine schematische Ansicht einer Befestigungslasche;
9c: eine schematische Ansicht einer Einstellvorrichtung in Form eines Gewindestiftes mit einer Kontermutter;
10: eine perspektivische Ansicht einer vormontierten Doppelkupplung mit einem Druckring mit daran angeordneten Einstellvorrichtungen; und
11: eine perspektivische Ansicht einer montierten Doppelkupplung mit Einstellvorrichtungen.
In 1 ist eine Doppelkupplung 10 mit einer ersten Reibungskupplung 12 und einer zweiten Reibungskupplung 14 dargestellt, wobei die erste Reibungskupplung 12 und die zweite Reibungskupplung 14 in einem nicht eingerückten unbetätigten Zustand dargestellt sind. Die erste Reibungskupplung 12 ist in Form einer Blechdeckeleinfachkupplung mit einer ersten Kupplungsscheibe 16 zum reibschlüssigen Verpressen zwischen einer ersten Anpressplatte 18 und einer ersten Gegenplatte 20 ausgebildet, wobei die erste Anpressplatte 18 durch Betätigen eines ersten Betätigungselementes 22 in Form einer ersten Hebelfeder, in eine axiale Richtung verlagerbar ist. Der ersten Reibungskupplung 12 ist die zweite Reibungskupplung 14 in Form einer Sicherheitsnebenabtriebskupplung mit einer zweiten Kupplungsscheibe 24 zum Verpressen zwischen einer zweiten Anpressplatte 26 und einer zweiten Gegenplatte 28 untergebaut, wobei die zweite Anpressplatte 26 bei einer Betätigung eines zweiten Betätigungselementes 30 in axialer Richtung unabhängig von der ersten Reibungskupplung 12 verlagerbar ist. Die zweite Reibungskupplung 14 ist in einem unbetätigten, geöffneten Zustand dargestellt. Das zweite Betätigungselement 30 ist in Form einer zweiten Hebelfeder mit sich radial nach innen erstreckenden Hebelfederzungen 32 ausgebildet. Die Übertragung einer Einrückbewegung bei Betätigung des zweiten Betätigungselementes 30 erfolgt über einen vorgespannten Druckkraftspeicher 34 und einen den Druckkraftspeicher 34 kontaktierenden Druckring 36 auf die zweite Anpressplatte 26, welche mit dem Druckring 36 verbunden ist, wobei der Druckring 36 durch eine Schraubverbindung 38 gegen Lösen gesichert ist. Der Druckring 36 ist dabei in einer Nut 40 in der zweiten Anpressplatte 26 aufgenommen, wobei die Nut 40 in einer der zweiten Kupplungsscheibe 24 abgewandten Fläche der zweiten Anpressplatte 26 radial außenseitig ausgebildet ist.
Der Druckring 36 umfasst die erste Reibungskupplung 12 im Wesentlichen außenseitig, wobei der Druckring 36 zumindest teilweise einen Kupplungsdeckel 42 der ersten Reibungskupplung 12 durchdringt, wodurch eine Führung des Druckringes durch den Kupplungsdeckel 42 der ersten Reibungskupplung 12 gewährleistet werden kann. An dem topfartig oder topfförmig ausgebildeten Druckring 36 ist stirnseitig, an einer dem zweiten Betätigungselement 30 zugewandten Stirnseite, der Druckkraftspeicher 34 angeordnet, welcher in Form einer Tellerfeder ausgebildet ist, die vorgespannt an dem Druckring 36 eingespannt ist. Der Druckkraftspeicher 34 kontaktiert radial innenseitig das zweite Betätigungselement 30, welches radial außenseitig von der Kontaktstelle mit dem Druckkraftspeicher 34 kippbar an einem Auflagedrahtring 44 abgestützt ist. Der Auflagedrahtring 44 ist radial außenseitig um mehrere Bolzen 46 herum angeordnet, welche mit dem Kupplungsdeckel 42 der ersten Reibungskupplung 12 verbunden sind.
In 2 ist die Doppelkupplung 10 in einer zweiten Schnittansicht dargestellt, wobei die Schnittebene im Vergleich zu 1 durch einen Niederhalter 48 gelegt ist, wobei der Niederhalter 48 stirnseitig und radial innenseitig an dem Druckring 36 angeordnet ist. Der Niederhalter 48 ist U-förmig ausgebildet, wobei die Öffnung des Niederhalters 48 nach radial außen gerichtet ist. Der Druckkraftspeicher 34 in Form einer Tellerfeder ist dabei zumindest teilweise innerhalb des U-förmigen Niederhalter 48 angeordnet und eingeklemmt ist, wobei durch das Einklemmen zwischen Druckring 36 und Niederhalter 48 eine Vorspannkraft erzeugt werden kann. Der Kupplungsdeckel 42 der ersten Reibungskupplung 12 ist drehfest mit der ersten Gegenplatte 20 und der zweiten Gegenplatte 28 der zweiten Reibungskupplung 14 verbunden.
In 3 ist die Doppelkupplung 10 in einem montierten Zustand dargestellt, wobei die Hebelfederzungen 32 des zweiten Betätigungselementes 30 in einem unbetätigten Zustand dargestellt sind, und der Druckkraftspeicher 34 in einem unverformten Zustand vorgespannt auf dem Druckring 36 eingespannt ist. Der Druckring 36 ragt an mehreren Stellen durch den Kupplungsdeckel 42 der ersten Reibungskupplung 12 hindurch und ist mit der zweiten Anpressplatte 26 der zweiten Reibungskupplung 14 durch Schraubverbindungen 38 lösbar verbunden.
In 4a ist der Druckring 36 mit dem vorgespannten und montierten Druckkraftspeicher 34 in Form einer Tellerfeder dargestellt. Der Druckring 36 weist sechs radial innenseitig angeordnete U-förmige Niederhalter 48 auf, deren Öffnungen nach radial außen weisen, und in denen Haltelaschen 50 des Druckkraftspeichers 34 zur Erzeugung einer axialen Vorspannkraft eingespannt sind. Der Druckkraftspeicher 34 in Form der Tellerfeder weist radial nach innen gerichtete Zungen 52 auf, welche sich nach radial innenseitig weiter erstrecken als die Haltelaschen 50. Die Zungen 52 kontaktieren in einem montierten Zustand der Doppelkupplung 10 das zweite Betätigungselement 30, insbesondere die Hebelfederzungen 32, wodurch eine Übersetzung einer Einrückkraft, welche auf die Hebelfederzungen 32 radial innen wirken kann, erreicht werden kann. In 4b ist die geschnittene Ansicht des Druckkraftspeichers 34 entlang der Linie A-A dargestellt, wobei der Druckkraftspeicher 34 in den U-förmig ausgestalteten Niederhalter 48 vorgespannt eingespannt ist.
In 5 ist der Druckring 36 mit einem vormontierten vorgespannten Druckkraftspeicher 34 dargestellt. Beabstandet zu dem Druckring 36 und dem Druckkraftspeicher 34 dargestellt ist das zu montierende zweite Betätigungselement 30 mit den Hebelfederzungen 32, welche in einem montierten Zustand die Zungen 52 des Druckkraftspeichers 34 kontaktieren, die zur Montage des zweiten Betätigungselementes 30 benötigten Bolzen 46 sowie der radial außenseitig um die Bolzen 46 gelegte Auflagehaltering 44.
In 6 ist ein Diagramm zur Darstellung der Anpresskraft F_N der zweiten Reibungskupplung 14 der erfindungsgemäßen Doppelkupplung 10 im Vergleich zu einer Anpresskraft F_A einer herkömmlichen Doppelkupplung sowie der Einrückkraft F_E, welche zum Einrücken der zweiten Reibungskupplung 14 benötigt wird, dargestellt. Der Einrückvorgang der zweiten Reibungskupplung 14 kann in drei Phasen dargestellt werden. In der ersten Phase wirkt die Einrückkraft F_E radial innenseitig auf das zweite Betätigungselement 30, insbesondere auf die Hebelfederzungen 32. In der ersten Phase wird dabei durch die Verlagerung der zweiten Anpressplatte 26 zunächst das Spiel zwischen der zweiten Anpressplatte 26 und der zweiten Kupplungsscheibe 24 überwunden, wobei das Spiel beispielsweise 1,3 mm betragen kann. Durch das Spiel wird in der ersten Phase keine Anpresskraft F_N,A erzeugt, und das zweite Betätigungselement 30 kippt radial außenseitig um den Auflagedrahtring 44. Mit Überwindung des Spiels zwischen zweiter Anpressplatte 26 und der zweiten Kupplungsscheibe 24 beginnt die zweite Phase des Einrückvorganges, in der die zweite Anpressplatte 26 die zweite Kupplungsscheibe 24 gegen die zweite Gegenplatte 28 presst, wobei die zweite Gegenplatte 28 beispielsweise in Form eines Schwungrades ausgebildet sein kann. Durch die Ausgestaltung, insbesondere der Steifigkeiten, des zweiten Betätigungselementes 30 und des vorgespannten Druckkraftspeichers 34, insbesondere der Zungen 52 des vorgespannten Druckkraftspeichers 34, wird die auf den Druckkraftspeicher 34 wirkende Einrückkraft F_E übersetzt. Solange die übersetzte Einrückkraft F_E geringer ist als die Vorspannkraft des vorgespannten Druckkraftspeichers 34, verbleibt der Druckkraftspeicher 34 in einem unverformten Zustand. Dadurch, dass das zweite Betätigungselement 30, insbesondere die Hebelfederzungen 32 des zweiten Betätigungselementes 30, eine höhere Steifigkeit als die Steifigkeit des Druckkraftspeichers 34 aufweisen können, kann ein steiler im Wesentlichen linearer Anstieg der Anpresskraft F_N in der zweiten Phase bei einem im Wesentlichen linearen Anstieg der Einrückkraft F_E ermöglicht werden.
Die dritte Phase des Einrückvorganges beginnt im Wesentlichen bei Überschreiten der Vorspannkraft des vorgespannten Druckkraftspeichers 34 durch die übersetzte Einrückkraft F_E, wodurch der Druckkraftspeicher 34 elastisch verformt wird. Durch eine geringere Steifigkeit des Druckkraftspeichers 34, insbesondere der Zungen 52 des Druckkraftspeichers 34, im Vergleich zum zweiten Betätigungselement 30 kann eine sehr geringe und/oder teilweise negative Steigung der Anpresskraft F_N bei zunehmendem Einrückweg ermöglicht werden. Vorzugsweise ist die Anpresskraft F_N in der dritten Phase im Wesentlichen konstant. Die Kurve der Anpresskraft F_N flacht beim Übergang von der zweiten in die dritte Phase deutlich ab. Der während des zuverlässigen Betriebs der zweiten Reibungskupplung 14 relevante Einrückweg setzt sich zusammen aus der Wegdifferenz zwischen dem maximalen und minimalen Einrückweg, V₃bis V₂, und dem auftretenden Verschleiß, V₂ bis V₁, wobei bei V₂ kein Verschleiß vorliegt und bei V₁ der maximale Verschleiß von beispielsweise 0,8 mm vorliegt. Über den relevanten Einrückweg in der dritten Phase kann eine Anpresskraft F_N mit einer sehr geringen Steigung, vorzugsweise mit im Wesentlichen konstanter Anpresskraft F_N, gewährleistet werden. Die zum Betätigen der zweiten Reibungskupplung 14 benötigte Einrückkraft F_E bleibt nach einem im Wesentlichen linearen Anstieg in der zweiten Phase in der dritten Phase auch über den relevanten Einrückweg von V₃ über V₂ bis V₁ im Wesentlichen auf niedrigem Niveau konstant. Im Vergleich zur Anpresskraft F_N einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung 10 ist die Anpresskraft F_A einer herkömmlichen Doppelkupplung dargestellt, die in der dritten Phase einen im Wesentlichen linearen Verlauf der Anpresskraft F_A aufweist, wodurch beispielsweise im Verschleißfall, V₂ bis V₁, ein erheblicher Rückgang der Anpresskraft F_A auftritt.
7 zeigt eine Doppelkupplung 10 mit einer Einstelleinrichtung 54, welche zwischen der zweiten Anpressplatte 26 und dem Druckring 36 angeordnet ist, wodurch ein im Wesentlichen stufenloses Einstellen des Abstandes zwischen der zweiten Anpressplatte 26 und dem Druckring 36 ermöglicht werden kann. Dadurch kann beispielsweise ein Spiel zwischen dem Druckkraftspeicher 34, welcher stirnseitig an dem Druckring 36 angeordnet ist, und dem zweiten Betätigungselement 30 kompensiert werden. Die Einstelleinrichtung 54 ist in Form eines Gewindestiftes 56 ausgebildet, welcher mit einem ersten Ende in einer ersten Bohrung 58 in Form eines Sackloches in der zweiten Anpressplatte 26 radial außenseitig drehbar aufgenommen ist, und sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckt. Der Gewindestift 56 ist mit einem zweiten Ende in einer zweiten Bohrung 60 des Druckringes 36, welche in einer zumindest teilweise nach radial außenseitig gebogenen Befestigungslasche 62 ausgebildet ist und ein Innengewinde zum Eingriff in ein Außengewinde 64 des Gewindestiftes 56 aufweist, aufgenommen. Zum Verdrehen des Gewindestiftes 56 weist dieser an dem zweiten, der zweiten Anpressplatte 26 abgewandten, Ende einen Innensechskant 66 auf, durch welches der Gewindestift 56 im Wesentlichen stufenlos verdrehbar ist. Zur Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Gewindestiftes 56 weist die Einstelleinrichtung 54 eine Kontermutter 68 auf, welche zwischen dem Druckring 36 und der zweiten Anpressplatte 26 angeordnet ist, und entlang des Außengewindes 64 des Gewindestiftes 56 in axialer Richtung verlagerbar ist, und durch Anlage an dem nach radial außen gebogenen Teil der Befestigungslasche 62 des Druckringes 36 durch Verklemmen ein unbeabsichtigtes Lösen und Verstellen der Einstelleinrichtung 54 bewirken kann.
8a zeigt einen montierten Druckkraftspeicher 34 an einem Druckring 36, wobei zwischen dem Druckkraftspeicher 34 und dem zweiten Betätigungselement 30 Spiel vorhanden ist, welches die Betätigung und Funktion der zweiten Reibungskupplung 14 beeinträchtigen kann. Durch Verstellen der Einstelleinrichtung (nicht dargestellt) kann dieses Spiel verringert werden, sodass der Druckkraftspeicher 34 das zweite Betätigungselement 30 kontaktiert, was in 8b dargestellt ist.
In 9a ist eine Befestigungslasche 62 des Druckringes 36 dargestellt, wobei die Befestigungslasche 62 einen nach radial außen abgewinkelten Endbereich mit der zweiten Bohrung 60 aufweist, in welcher der Gewindestift 56 aufgenommen ist, und an dem nach einer Einstellung der Einstelleinrichtung 54 die Kontermutter 68 anliegen kann. Die Befestigungslasche 62 des Druckringes 36 weist eine Aussparung 70 auf, die den Zugang zum Innensechskant 66 des Gewindestiftes 56 erleichtert und eine einfachere Einstellung des Abstandes zwischen der zweiten Anpressplatte 26 und dem Druckring 36 ermöglicht. In 9b ist die Befestigungslasche 62 des Druckringes 36 dargestellt, die in einem im Wesentlichen radial abgewinkelten Bereich die zweite Bohrung 60 mit einem Innengewinde zur Aufnahme des Gewindestiftes (nicht dargestellt) aufweist. Zur besseren Bedienbarkeit der Einstelleinrichtung weist die Befestigungslasche 62 eine Aussparung 70 auf, welche sich im Wesentlichen axial entlang der Befestigungslasche 62 erstreckt und benachbart zu der zweiten Bohrung 60 angeordnet ist. Der in 9c dargestellte Gewindestift 56 weist entlang eines Teils seiner Mantelfläche ein Außengewinde 64 auf, an dem die Kontermutter 68 durch bewegbar angeordnet ist. Der Gewindestift 56 weist an dem ersten Ende einen verjüngten Bereich zur Aufnahme in der zweiten Anpressplatte 26 auf, und stirnseitig an dem zweiten Ende einen Innensechskant 66 zur Aufnahme eines Werkzeuges zum Einstellen der Einstelleinrichtung 54.
10 zeigt eine teilmontierte Doppelkupplung 10 mit einem beabstandet dargestellten Druckring 36 mit dem vormontierten und vorgespannten Druckkraftspeicher 34 dargestellt, wobei der Druckring 36 drei Befestigungslaschen 62 aufweist, an denen jeweils ein Gewindestift 56 mit einer Kontermutter 68 angeordnet ist. In 11 ist die Doppelkupplung 10 mit Einstelleinrichtungen 54 zum im Wesentlichen stufenlosen Einstellen des Abstandes zwischen der zweiten Anpressplatte 26 und dem Druckring 36 in einem montierten Zustand dargestellt.
Bezugszeichenliste

10: Doppelkupplung
12: erste Reibungskupplung
14: zweite Reibungskupplung
16: erste Kupplungsscheibe
18: erste Anpressplatte
20: erste Gegenplatte
22: erstes Betätigungselemente
24: zweite Kupplungsscheibe
26: zweite Anpressplatte
28: zweite Gegenplatte
30: zweites Betätigungselemente
32: Hebelfederzunge
34: Druckkraftspeicher
36: Druckring
38: Schraubverbindung
40: Nut
42: Kupplungsdeckel
44: Auflagedrahtring
46: Bolzen
48: Niederhalter
50: Haltelasche
52: Zunge
54: Einstelleinrichtung
56: Gewindestift
58: erste Bohrung
60: zweite Bohrung
62: Befestigungslasche
64: Außengewinde
66: Innensechskant
68: Kontermutter
70: Aussparung
F_N: Anpresskraft
F_E: Einrückkraft
F_A: Anpresskraft
V₁: Verschleißbereichsende
V₂: Verschleißbereichsanfang, minimaler Einrückweg
V₃: maximaler Einrückweg

Claims

Doppelkupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder einem Nebenabtrieb des Kraftfahrzeuges, insbesondere einer Zapfwelle, mit einer ersten Reibungskupplung (12) zum reibschlüssigen Verpressen einer mit der Getriebewelle koppelbaren ersten Kupplungsscheibe (16) zwischen einer ersten Anpressplatte (18) und einer ersten Gegenplatte (20), wobei die erste Anpressplatte (18) zum Schließen der ersten Reibungskupplung (12) in eine Axialrichtung verlagerbar ist, einer zweite Reibungskupplung (14) zum reibschlüssigen Verpressen einer mit dem Nebenabtrieb koppelbaren zweiten Kupplungsscheibe (24) zwischen einer zweiten Anpressplatte (26) und einer zweiten Gegenplatte (28), wobei die zweite Anpressplatte (26) zum Schließen der zweiten Reibungskupplung (14) in die Axialrichtung verlagerbar ist, einem ersten Betätigungselement (22) zum Verlagern der ersten Anpressplatte (18), einem zweiten Betätigungselement (30) zum Verlagern der zweiten Anpressplatte (26), wobei die zweite Anpressplatte (26) mit einem mit dem zweiten Betätigungselement (30) wirkverbundenen Druckring (36) zur Übertragung der Verlagerungsbewegung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Betätigungselement (30) und dem Druckring (36) ein vorgespannter Druckkraftspeicher (34) angeordnet ist.
Doppelkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgespannte Druckkraftspeicher (34) eine Tellerfeder ist.
Doppelkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkraftspeicher (34) in dem Druckring (36) eingespannt ist.
Doppelkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (36) mindestens einen Niederhalter (48) zum, insbesondere formschlüssigen, vorgespannten Halten des Druckkraftspeichers (34) aufweist.
Doppelkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (48) radial innenseitig an dem Druckring (36) angeordnet ist und U-förmig ausgebildet ist, wobei die Öffnung des U-förmigen Niederhalters (48) nach radial außen gerichtet ist.
Doppelkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkraftspeicher (34), insbesondere die Tellerfeder, mindestens eine nach radial innen gerichteten Zunge (52) zur Kontaktierung des zweiten Betätigungselementes (30) und/oder mindestens ein Haltelasche (50) zur Anordnung in dem mindestens einen Niederhalter (48) aufweist.
Doppelkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckring (36) und der zweiten Anpressplatte (26) mindestens eine Einstelleinrichtung (54) zur Einstellung des axialen Abstandes zwischen dem Druckring (36) und der zweiten Anpressplatte (26) vorgesehen ist.
Doppelkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einstelleinrichtung (54) in Form eines Gewindestiftes (56), insbesondere mit einer Kontermutter (68), ausgebildet ist.
Doppelkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (36) zur Aufnahme des Gewindestiftes (56) eine zumindest teilweise nach radial außen abgewinkelte Befestigungslasche (62) mit einer zweiten Bohrung (60) mit einem Innengewinde aufweist.
Getriebestrang mit mindestens einer Doppelkupplung (10) zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder einem Nebenabtrieb des Kraftfahrzeuges für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9.