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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, die insbesondere als Fahrkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges verwendet werden kann und mit deren Hilfe ein Drehmoment von einer Eingangswelle, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Motors, an ein Ausgangswelle, beispielsweise einer Eingangswelle eines Getriebes, weitergeleitet werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Hebelfederzentriereinrichtung für eine derartige Reibungskupplung.
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Durch eine Anfahrkupplung, wie beispielsweise aus der
DE 197 46 281 A1 bekannt, kann über ein um eine Drehachse drehbares Schwungrad ein von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugtes Drehmoment übertragen werden. Mit dem Schwungrad ist eine Anpressplatte zur Weiterleitung des Drehmomentes verbunden, die das Drehmoment über einen Reibbelag an eine Kupplungsscheibe reibschlüssig übertragen kann. Die Anfahrkupplung weist dabei üblicherweise zur Verlagerung der Anpressplatte eine Hebelfeder auf, wobei die Hebelfeder durch eine Hebelfederzentrierung in einer Betriebsposition zentriert werden kann. Zwischen der Hebelfeder, insbesondere Hebelfederzungen der Hebelfeder, und der an der Hebelfeder anliegenden Hebelfederzentrierung besteht ein Reibkontakt an einem Kontaktbereich der Hebelfederzentrierung. Während des Betriebes der Anfahrkupplung kann durch den Reibkontakt Verschleiß an der Hebelfederzentrierung auftreten, wodurch es beispielsweise zu Änderungen der Hysterese der Hebelfeder kommen kann. Dadurch bedingt können auch Schwankungen des Reibwertes in dem Reibkontakt auftreten.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Lösung bereitzustellen, die einen Verschleiß an der Hebelfederzentrierung reduzieren kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Hebelfederzentriereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt ferner durch eine Reibungskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Hebelfederzentriereinrichtung dient zum Zentrieren einer Hebelfeder und ist zweiteilig ausgebildet. Die Hebelfederzentriereinrichtung weist einen Hebelfederbolzen und eine zumindest teilweise um den Hebelfederbolzen herum angeordnete Hülse auf. Weiterhin ist die Hülse zumindest teilweise mit einem Kunststoff, insbesondere Polyetheretherketon (PEEK), ummantelt.
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Insbesondere dient die vorbeschriebene Hebelfederzentriereinrichtung einem Einsatz in einer SAC-Kupplung, also in einer selbstnachstellenden Kupplung. Im Vergleich zu einer konventionellen Tellerfederkupplung weist die SAC-Kupplung insbesondere folgende zusätzlich Komponenten auf: Sensorfeder, Verstellring, Druckfeder, Hebelfeder-Zentrierbolzen beziehungsweise Hebelfederbolzen beziehungsweise Hebelfederzentriereinrichtung. Die insbesondere als Tellerfeder ausgebildete Hebelfeder bei der SAC-Kupplung ist nicht wie bei einer konventionellen Kupplung fest über 2 Drahtringe an einem Deckel gelagert, sondern über eine so genannte Sensortellerfeder abgestützt. Die Sensorfedern sind mit Zentrierbolzen fixiert.
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Die SAC-Kupplung erfüllt durch ihren Nachstellmechanismus die Verbesserung des Komforts über die komplette Lebensdauer. Gleichzeitig ändern sich mit den Komfortanforderungen die Betriebsbedingungen der Kupplung: während der verfügbare Bauraum kleiner wird, steigen das zu übertragende Drehmoment und damit auch die Anpresskräfte. Kleinere Bauteile bei höheren Kräften bedeuten größere zu ertragende Spannungen für alle Bauteile. Eines dieser Bauteile ist der Hebelfederbolzen beziehungsweise bei einer als Tellerfeder ausgestalteten Hebelfeder der TF-Zentrierbolzen beziehungsweise Tellerfeder-Zentrierbolzen und damit gemäß der vorliegenden Erfindung die Hebelfederzentriereinrichtung.
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Es gibt SAC-Kupplungen mit sechs, sieben oder acht Hebelfederbolzen beziehungsweise Hebelfederzentriereinrichtungen. Sie werden im Kupplungsdeckel vernietet. Ihre Aufgabe ist es, die Hebelfeder beziehungsweise Tellerfeder zu zentrieren, das heißt sie verhindern das Verdrehen der Hebelfeder. Außerdem stützt sich bei selbstnachstellenden Kupplungen die Sensorfeder an der Hebelfederzentriereinrichtung ab. Auf diese Weise kann beim Ausrücken die Sensorfederkraft der Ausrückkraft entgegenwirken.
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Bei SAC-Kupplungen können bezüglich der Langlebigkeit die Hebelfederbolzen eine Schwachstelle sein. So können sowohl zwischen Hebelfeder und Hebelfederbolzen, als auch zwischen Sensorfeder und Hebelfederbolzen Reibkontakte entstehen.
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Die Festigkeit dieser Teile, beispielsweise im Rahmen von statischen und dynamischen Lebensdauertests (SLT und DLT) ist abhängig von der Bolzenqualität (insbesondere der Ausformung des Radius bzw. Bolzenschafts und -bunds), Montagefehlern (schwache oder schlechte Vernietung) und von einer Überlastung des Bolzens (Kerbspannungen). Die ersteren Punkte können durch eine hohe Qualitätskontrolle bei der Herstellung minimiert beziehungsweise nahezu ausgeschlossen werden.
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Insbesondere bei SAC-Kupplungen kann jedoch davon ausgegangen werden, dass für einen Bolzenbruch des Hebelfederbolzens, wenn dieser trotz ausreichender Qualität der Bolzen und der Vernietung mit dem Deckel stattfindet, eine Überlastung über die Lebensdauer des Bolzens im Kupplungssystem die Ursache ist. Dies kann begründet sein in der Hauptaufgabe des Bolzens, welche umfasst, das Verdrehen der Hebelfeder zu verhindern. Wird die Hebelfeder verdreht, steht sie am Bolzen an und wirkt mit einer Kraft tangential am Bolzen.
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Die Sensorfeder wird am Kopf des Bolzens eingehängt. Wird die Kupplung ausgerückt, so gleitet die Sensorfeder am Bolzenkopf und die Reibkraft entsteht in radialer Richtung. Die Reibkomponente der Sensorfederkraft belastet den Bolzen auf Biegung, die durch das Abstützen am Bolzenkopf entstehende Kraft beansprucht das Bauteil auf Biegung und Zug, die durch den Querschnittssprung zwischen Bolzenschaft und Bolzenbund (Kerbwirkung) verstärkt wird.
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Die Beurteilung der aktuellen Vernietung durch Schliffbilder ergab, dass ein Luftspalt zwischen Deckel und Bolzen vorhanden sein kann. Der Luftspalt kann gegebenenfalls aufgrund von zu wenig Niederhalterdruck beim Vernietungsvorgang auftreten.
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Es liegt die Annahme vor, dass durch das Spiel zwischen Deckel und Bolzen der Bolzen bei wechselseitiger Biegebelastung mehr Weg zur Verfügung hat und somit die Biegebelastung die zulässigen Biegespannungen übersteigt, was dann im schlimmsten Fall zu einem Bruch des Bolzens in der Kerbe führen kann.
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Durch eine zweiteilige Ausbildung der Hebelfederzentriereinrichtung mit einem Hebelfederbolzen und einer zumindest teilweise um den Hebelfederbolzen herum angeordneten Hülse kann eine Verteilung der aktuellen Zentrierbolzen-Funktionen auf zwei unterschiedliche Bauteile ermöglicht werden. Dies ermöglicht wiederum das Entfernen des Kerbradius, wodurch das Auftreten von Kerbspannungen reduziert werden kann. Bauraummäßig kann die Kombination Abstandsbüchse/Niet identisch zu den aktuellen Zentrierbolzen gemäß dem Stand der Technik sein.
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Somit können durch eine zweiteilige Ausführung der Hebelfederzentriereinrichtung die Bruchrisiken, im Bereich des Kerbradius, reduziert werden.
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Eine weitere Gefahr bei derartigen Anordnungen kann in einer Eingrabung des Bolzensbunds durch die Hebelfeder gesehen werden, die unter anderem zu einem Bolzenbruch führen kann.
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Um dieser Gefahr zu begegnen ist es ferner vorgesehen, dass die Hülse zumindest teilweise mit einem Kunststoff, insbesondere Polyetheretherketon (PEEK) oder einem PEEK-basierten Kunststoff, ummantelt ist. Insbesondere wird die Buchse beziehungsweise Hülse durch Umspritzen mit einem PEEK-Werkstoff überdeckt, um die Eingrabung mit der Tellerfeder zu reduzieren.
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Bei der vorgeschlagenen Lösung der Hebelfederzentriereinrichtung für einen einfachen Hebelfederbolzen wird somit ein einfacher Niet mit Kopf und Schaft in Kombination mit einer Abstandsbüchse verwendet und die Hülse beziehungsweise Buchse mit einem Kunststoff ummantelt. Diese Bauteile ersetzen den aktuellen Zentrierbolzen gemäß dem Stand der Technik. Die Funktionen des aktuellen Bolzenbunds werden von der Abstandsbüchse übernommen.
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Der Bolzen der Hebelfederzentriereinrichtung wird in drei Zonen gegliedert, nämlich Bolzenkopf, Bolzenbund und Bolzenschaft. Dabei kann der Kopf nicht in die Buchse beziehungsweise die Hülse integriert sein, oder der Kopf kann in die Hülse integriert sein. In anderen Worten kann die Hülse eine Ausnehmung zum zumindest teilweisen Aufnehmen des Hebelfederbolzens aufweisen oder kann der Hebelfederbolzen an einem Kopfteil der Hülse hervorstehen.
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Die Verteilung der aktuellen Zentrierbolzen-Funktionen auf zwei unterschiedliche Bauteile der Hebelfederzentriereinrichtung ermöglicht das Entfernen des Kerbradius und somit treten keine Kerbspannungen mehr auf. Durch eine Ummantelung beziehungsweise ein Umspritzen der Hülse mit einem Kunststoff, wie insbesondere einem PEEK-Werkstoff, können die Eingrabungen reduziert werden. Bauraummäßig ist die Kombination Abstandsbüchse/Niet identisch zu den aktuellen Zentrierbolzen.
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Zusammenfassend wird die Zuverlässigkeit des Produkts durch die Einführung von einem einfachen Niet mit einer Abstandsbüchse insbesondere mit einer Ummantelung, wie beispielsweise Umspritzung, der Hülse erhöht. Diese neue Lösung gewährleisten alle Funktionen des aktuellen Zentrierbolzens. Dabei erlaubt die vorbeschriebene Hebelfederzentriereinrichtung ein Entfernen der Kerbe der Tellerfederzentrierbolzen und die Reduzierung der Eingrabung.
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Hinsichtlich der weiteren spezifischen technischen Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Hebelfederzentriereinrichtung wird hiermit explizit auf die nachfolgende Beschreibung der Reibungskupplung, die Figuren sowie die Beschreibung der Figuren verwiesen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Anpressplatte, die drehfest, jedoch axial begrenzt verlagerbar mit einem Gehäusedeckel, verbunden ist, einer vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildeten Hebelfeder zur Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte in axialer Richtung, um eine Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und einer Gegenplatte einzuklemmen, und mindestens einer Hebelfederzentriereinrichtung zum Zentrieren der Hebelfeder bei Axialschwingungen der Anpressplatte und/oder der Hebelfeder gegenüber dem Gehäuse, wobei die Hebelfederzentriereinrichtung zweiteilig ausgebildet ist, wobei die zweiteilige Hebelfederzentriereinrichtung einen Hebelfederbolzen und eine zumindest teilweise um den Hebelfederbolzen herum angeordnete Hülse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse zumindest teilweise mit einem Kunststoff, insbesondere Polyetheretherketon, ummantelt ist.
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Hinsichtlich der spezifischen technischen Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Reibungskupplung wird hiermit explizit auf die vorstehende Beschreibung der Hebelfederzentriereinrichtung, die Figuren sowie die Beschreibung der Figuren verwiesen.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Reibungskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Hebelfederzentriereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hebelfederzentriereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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4: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Hebelfederzentriereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist eine Reibungskupplung 10 dargestellt, die insbesondere zur Anwendung als Anfahrkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist, wobei die Reibungskupplung 10 eine Anpressplatte 12 aufweist, die drehfest, jedoch begrenzt verlagerbar in axialer Richtung A mit einem Gehäusedeckel 16 verbunden ist. Weiterhin weist die Kupplung 10 eine als Tellerfeder ausgebildete Hebelfeder 18 auf, welche als Anpressfeder zwischen der Anpressplatte 12 und dem Gehäusedeckel 16 wirksam ist und die Anpressplatte 12 in axialer Richtung A mit einer Kraft beaufschlagt, um eine Kupplungsscheibe 13 zwischen der Anpressplatte 12 und einer Gegenplatte 14 einzuklemmen. Dabei drückt die als Tellerfeder ausgebildete Hebelfeder 18 in deren radial äußeren Bereich 20 gegen die Anpressplatte 12. Der radial äußere Bereich 20 der Hebelfeder 18 ist ringförmig ausgebildet, wobei die Hebelfeder 18 mehrere Hebelfederzungen 24 aufweist, welche sich vom ringförmigen äußeren Bereich 20 nach radial innen erstrecken. Die Hebelfeder 18 kann mittels eines Hebels (nicht dargestellt) betätigt werden. Die Hebelfeder 18 ist in einem nicht betätigten Zustand dargestellt, wobei die Reibungskupplung 10, durch Verpressen der Kupplungsscheibe 13 zwischen der Anpressplatte 12 und der Gegenplatte 14 ein Drehmoment übertragen kann. Die Reibungskupplung 10 ist somit in einem geschlossen Zustand zur Kraftübertragung dargestellt. Bei einer Betätigung der Reibungskupplung 10 wird die Hebelfeder 18 über die Hebelfederzungen 24 in die axiale Richtung A verlagert, wodurch eine axiale Bewegung der Anpressplatte 12 zum Öffnen der Kupplung herbeigeführt werden kann. Die zweiteilige Hebelfederzentriereinrichtung 32 weist einen Hebelfederbolzen 30 und eine im Wesentlichen zylindrische Hülse 34 auf, welche an dem Hebelfederbolzen 30 radial außenseitig angeordnet ist. Die Hülse 34 ist dabei mit einer Schicht 35 aus einem PEEK-Werkstoff umspritzt, wie dies in einer ersten Ausgestaltung in der 2 gezeigt ist. In 2 ist dabei weiterhin gezeigt, dass der Bolzenbund 36 von der Hülse 34 umgeben ist, wohingegen der Bolzenschaft 37 und der Bolzenkopf 38 frei liegen. Der Hebelfederbolzen 30 ist dabei an einem ersten Ende 40, insbesondere an dem Bolzenschaft 37, mit dem Gehäusedeckel 16 verbunden und weist an einem dem ersten Ende 40 gegenüberliegenden zweiten Ende 42, insbesondere dem Bolzenkopf 38, eine scheibenförmige Verbreiterung auf, beispielsweise um ein Verrutschen der Hülse 34 in axialer Richtung A zu vermeiden. Als weitere Bestandteile der Reibungskupplung 10, welche insbesondere einer Selbstnachstellung dienen können, sind ferner gezeigt eine Sensorfeder 44, ein Verstellring 46 sowie eine Druckfeder 48.
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3 zeigt im Detail eine weitere Ausgestaltung der Hebelfederzentriereinrichtung 32. In der Ausgestaltung gemäß 3 ist gezeigt, dass die Hülse 34 eine Ausnehmung zum zumindest teilweisen Aufnehmen des Hebelfederbolzens 30, insbesondere des Bolzenkopfes 38, aufweist.
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4 zeigt im Detail eine weitere Ausgestaltung der Hebelfederzentriereinrichtung 32. In der Ausgestaltung gemäß 4 ist gezeigt, dass der Hebelfederbolzen 30 an einem Kopfteil der Hülse 34 hervorsteht, insbesondere mit seinem Bolzenkopf 38, der Bolzenkopf 38 somit an der Kopfteil der Hülse 42, welche L-förmig ausgestaltet sein kann, von außen anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Reibungskupplung
- 12
- Anpressplatte
- 13
- Kupplungsscheibe
- 14
- Gegenplatte
- 16
- Gehäusedeckel
- 18
- Hebelfeder
- 20
- radial äußerer Bereich
- 24
- Hebelfederzunge
- 30
- Hebelfederbolzen
- 32
- Hebelfederzentriereinrichtung
- 34
- Hülse
- 35
- Schicht
- 36
- Bolzenbund
- 37
- Bolzenschaft
- 38
- Bolzenkopf
- 40
- erstes Ende
- 42
- zweites Ende
- 44
- Sensorfeder
- 46
- Verstellring
- 48
- Druckfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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