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Die Erfindung betrifft ein Zahnsegment für eine Verschleißnachstelleinrichtung einer Reibkupplung sowie eine Verschleißnachstelleinrichtung für eine Reibkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verschleißnachstelleinrichtungen bekannt, die dazu eingerichtet sind, die Abnahme eines Reibbelags aufgrund von Verschleiß im Betrieb der Reibkupplung auszugleichen, indem eine Anpressplatte in Richtung der Reibbeläge verschoben wird, wenn die Anpresskraft abnimmt oder wenn der Anpressweg zunimmt. Die bekannten Verschleißnachstelleinrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie eine große Anzahl an Teilen benötigen und/oder sehr viel Platz benötigen, so dass viele bekannte Verschleißnachstelleinrichtungen für den Personenkraftwagenbereich nicht anwendbar sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft einen Zahnsegment für eine Verschleißnachstelleinrichtung einer Reibkupplung, wobei das Zahnsegment tangential verschiebbare Zähne aufweist und die Zähne zu einer Verzahnung eines Verstellrings einer Verschleißnachstelleinrichtung korrespondieren, wobei die Zähne im Einbau während eines ersten Zustands in die Verzahnung des Verstellrings eingreifen und in einem zweiten Zustand aus der Verzahnung gelöst relativ zur Verzahnung verschiebbar sind;
- – zumindest eine Nachstellfeder mit einem Schiebeende zum Aufbringen einer Nachstellkraft, die auf die Zähne in einer Nachstellrichtung einwirkt und durch einen Anschlag begrenzt ist;
- – eine Sensierfeder zum Aufbringen einer Sensierkraft, die in einer der Nachstellfeder entgegengesetzten Richtung auf die Zähne einwirkt,
wobei die Zähne in dem zweiten Zustand mittels der Sensierfeder gegen das Schiebeende der Nachstellfeder gedrückt wird, wobei im zweiten Zustand die Sensierkraft geringer als die Nachstellkraft ist.
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Das hier vorgeschlagene Zahnsegment für eine Verschleißnachstelleinrichtung ist tangential verschiebbar, so dass eine Nachstellung eingestellt werden kann, während eine Anpresskraft anliegt und dann mit Verzögerung bei einem gelösten Zustand die Nachstellung wirksam wird. Zudem kann sich die Verschleißnachstelleinrichtung mit dem tangential verschiebbaren Zahnsegment über einen Zeitraum aufladen und erst bei einer Überschreitung einer vorbestimmten Kraft die Verschleißnachstellung durchführen. Das Zahnsegment korrespondiert hierbei zu einer Verzahnung eines Verstellrings, so dass die Zähne des Zahnsegments mit der Verzahnung des Verstellrings in Eingriff kommen, wenn sich die Verzahnung des Verstellrings in einem ersten Zustand befindet, und hingegen die Zähne aus der Verzahnung gelöst sind und unabhängig von der Verzahnung verschiebbar sind, wenn sich der Verstellring in einem zweiten Zustand befindet. Bei einer normal offenen Kupplung, zum Beispiel einer Doppelkupplung, liegt der erste Zustand bei einer offenen Kupplung und der zweite Zustand bei einer geschlossenen Kupplung vor. Weiterhin weist das Zahnsegment zumindest eine Nachstellfeder auf, die ein Schiebeende aufweist, welches gegen die Zähne wirkt, so dass die Zähne mittels der Nachstellkraft in Nachstellrichtung bewegbar sind. Die Nachstellfeder beziehungsweise deren Schiebeende ist durch einen Anschlag begrenzt, so dass die Nachstellfeder nur einen begrenzten Weg auf die Zähne in Nachstellrichtung ausüben kann. Weiterhin ist eine Sensierfeder vorgesehen, die einen weiteren Verschiebungsweg der Zähne überbrückt, so dass die Zähne von dem Schiebeende der Nachstellfeder beabstandet sein können und dabei die Sensierfeder spannen. Die Kraft der Spannung der Sensierfeder wird dabei durch den Verstellring, welcher mit den Zähnen im Eingriff ist, erreicht. In einem gelösten Zustand, also wenn die Zähne nicht im Eingriff mit dem Verstellring sind, wird die Sensierfeder die Zähne gegen das Schiebeende drücken und, weil die Nachstellkraft in diesem Zustand größer ist als die Sensierkraft, werden die Zähne in dieser Position beim Anschlag für die Nachstellfeder gehalten. Werden hingegen durch einen Eingriff des Verstellrings in die Zähne, die infolge der Sensierfeder zu der Verzahnung versetzt angeordnet sind, die Zähne entgegen der Nachstellrichtung verschoben, wird die Nachstellfeder gespannt und in einem ersten Zustand gespannt gehalten. Erst bei einem Nachlassen der Kraft vom Verstellring auf die Zähne, wenn also die Nachstellkraft unterschritten wird, können die Zähne in Nachstellrichtung gepresst werden und der Verstellring wird verdreht. Ein solcher Aufbau benötigt besonders wenig Bauraum und ist daher für Personenkraftwagen besonders geeignet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Zahnsegments weisen die Zähne einen Hinterschnitt auf.
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Durch den Hinterschnitt wird eine besonders günstige Zuordnung der Verzahnung des Verstellrings zu den Zähnen des Zahnsegments möglich, bei dem die Sensierung mittels der Sensierfeder aufgrund eines beim Lösen entstehenden Versatzes im Betrag des Hinterschnitts auftritt. Somit wird bei einem nächsten Abhub wegen des entstehenden Versatzes bei einer Überschreitung des Hinterschnitts die Nachstellfeder gestaucht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Zahnsegments ist das Zahnsegment als Umfangsring ausgebildet, wobei das Zahnsegment im Einbau bevorzugt über einen geschlossenen Umfang mit den Zähnen in die Verzahnung einer Verschleißnachstelleinrichtung eingreift.
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Durch die Ausbildung des Zahnsegments als Umfangsring wird die Eingriffsfläche zwischen dem Verstellring und dem Zahnsegment besonders groß, wodurch die Zähne klein gestaltet werden können und somit die Bauhöhe der Verschleißnachstelleinrichtung abnimmt. Darüber hinaus können eine große Anzahl an Sensierfedern und Nachstellfedern und/oder Federn mit großer Länge vorgesehen werden, so dass ebenfalls eine große Kraft beziehungsweise ein langer Nachstellweg pro Nachstellhub erzeugt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verschleißnachstelleinrichtung für eine Reibkupplung vorgeschlagen, die zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – ein Zahnsegment;
- – einen verdrehbaren Verstellring mit einer ersten Rampe und einer zum Zahnsegment korrespondierenden Verzahnung, wobei der Verstellring bei einer Abnahme einer Reibbelagdicke einer Reibkupplung verdrehbar ist;
- – eine zweite Rampe, die im Einbau mit der ersten Rampe derart zusammenwirkt, dass bei einer relativen Verdrehung der ersten Rampe zur zweiten Rampe die Lage einer Anpressplatte im ersten Zustand und/oder im zweiten Zustand verändert wird,
wobei die Verschleißnachstelleinrichtung bevorzugt zwischen einem Kupplungsdeckel und einem Betätigungsanker einer Reibkupplung anordbar ist.
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Die Verschleißnachstelleinrichtung ist dazu vorgesehen, einen Verschleiß in der Reibkupplung auszugleichen, indem über einen verdrehbaren Verstellring und eine erste Rampe und eine zweite Rampe, die mit einer Anpressplatte in Kontakt stehen oder mit dieser einstückig gebildet sind, derart gegeneinander verschoben werden, dass die Höhe der Verschleißnachstelleinrichtung verändert wird. Der Transport des verdrehbaren Verstellrings wird dabei über das Zahnsegment, wie es oben beschrieben ist, bewerkstelligt, wobei das Vorrücken des Zahnsegments infolge einer Kraftabnahme oder einer Verstellwegzunahme stattfindet. Die hier vorgeschlagene Verschleißnachstelleinrichtung kann bevorzugt zwischen einem Kupplungsdeckel und einem Betätigungsanker einer Reibkupplung angeordnet werden, so dass eine solche Verschleißnachstelleinrichtung besonders wenig Platz einnimmt. Insbesondere bei einer Doppelkupplung kann bevorzugt die motorseitige Kupplung (K1-Kupplung) mit einer solchen Verschleißnachstelleinrichtung versehen werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- – zumindest ein Reibpaket, wobei über das zumindest eine Reibpaket im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
- – zumindest eine Verschleißnachstelleinrichtung gemäß der obigen Beschreibung, die auf das Reibpaket derart einwirkt, dass der Betätigungsweg (nahezu) konstant bleibt.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Antriebsstrang und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebliche, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, die gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Insbesondere beim Einkuppeln kann ein Verschleiß an den Reibbelägen auftreten, der zu einer Abnahme der Reibbelagdicke führt. Um zu verhindern, dass der Betätigungsweg der Anpressplatte und der Betätigungseinrichtung für die Reibkupplung zunimmt, ist eine Verschleißnachstelleinrichtung gemäß der obigen Beschreibung besonders vorteilhaft. Die oben beschriebene Verschleißnachstelleinrichtung ist besonders platzsparend und robust und weist zudem eine geringe Anzahl von Komponenten auf. Daher ist besonders bevorzugt eine Doppelkupplung mit zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung gemäß der obigen Beschreibung versehen, bei der der Bauraum aufgrund der zweiten Kupplung besonders knapp ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
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Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die oben beschriebene Reibkupplung, und insbesondere Doppelkupplung, benötigt trotz einer wirksamen Verschleißnachstelleinrichtung nicht vielmehr Platz als eine konventionelle Reibkupplung ohne Verschleißnachstelleinrichtung. Zugleich ist sie robust und daher für den Fahrzeugbau besonders geeignet.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung einer Verschleißnachstelleinrichtung im offenen Zustand und im Neuzustand,
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2: eine Reibkupplung im offenen Zustand im Neuzustand,
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3: eine schematische Darstellung der Verschleißnachstelleinrichtung im geschlossenen Zustand;
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4: eine Reibkupplung im geschlossenen Zustand,
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5: eine schematische Darstellung der Verschleißnachstelleinrichtung im Verschleißzustand,
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6: eine Reibkupplung im Verschleißzustand,
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7: eine schematische Darstellung der Verschleißnachstelleinrichtung im nachgestellten Zustand,
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8: eine Reibkupplung im nachgestellten Zustand,
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9: eine erste Ausführungsform eines Zahnsegments,
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10: eine weitere Ausführungsform des Zahnsegments,
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11: eine Detaildarstellung des Zahnsegments von 10,
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12: ein Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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1 bis 8 zeigen eine Verschleißnachstelleinrichtung 2 schematisch sowie eine Reibkupplung 3 in den verschiedenen Nachstellschritten. In 1 und 2 befindet sich die Reibkupplung 3 in einem geöffneten Zustand im Neuzustand des Reibbelags der Reibscheibe 32. In den 3 bis 8 ist der Reibbelag der Reibscheibe 32 verschlissen, wobei in 7 und 8 die Nachstellung stattgefunden hat. In den 3 und 4 ist die Reibkupplung geschlossen und in den 5 bis 8 ist die Reibkupplung offen.
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In 1 ist eine Verschleißnachstelleinrichtung 2 mit einem Betätigungsanker 21 gezeigt, welcher eine zweite Rampe 18 aufweist, die mit einer ersten Rampe 17 des Verstellrings 5 korrespondiert. Bei einer Verdrehung des Verstellrings 5 in Nachstellrichtung 11 wird der Abstand zwischen dem Betätigungsanker 21 und dem Verstellring 5 vergrößert, wodurch, wie in 2 zu erkennen ist, der Abstand zwischen der Anpressplatte 19 der Gegenplatte 33 und der Reibscheibe 32 des Reibpakets 22 verringert wird. In der 1 befindet sich der Verstellring 5 im ersten Zustand 6, dessen Darstellung sich auf die Oberkante des Verstellrings 5 bezieht, so dass eine relative Bewegung, also ein Wechsel der Zahnlücke, zwischen der Verzahnung 4 und den Zähnen 15 des Zahnsegments 1 nicht möglich ist. Das Zahnsegment 1 setzt sich aus den Zähnen 15, welche hier einen Hinterschnitt 16 aufweisen, einer Sensierfeder 13 mit einer Sensierkraft 14 in der dargestellten Kraftrichtung, also hier als Druckfeder ausgeführt, und einer Nachstellfeder 8 mit einer Nachstellkraft 10 mit der dargestellten Kraftrichtung, also ebenfalls als Druckfeder ausgeführt, zusammen. Das Schiebeende der Nachstellfeder 8 wird durch einen Anschlag 12 gehalten, so dass die Nachstellfeder 8 nicht auf die Zähne 15 und indirekt auf die Sensierfeder 13 einwirken kann. In diesem Zustand ist die Sensierfeder komprimiert. Dies wird durch die anliegende Anpresskraft erreicht.
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In 2 ist zu erkennen, dass die Reibkupplung offen ist und die Reibbeläge der Reibscheibe 32 in einem Neuzustand sind. Die Verzahnung 4 der Verschleißnachstelleinrichtung 2 befindet sich zwischen dem Betätigungsanker 21 und einer Tellerfeder 31, wobei die Zähne 15 sowie die Nachstellfeder 8 in den Kupplungsdeckel 20 eingebracht sind, wobei der Kupplungsdeckel 20 das Widerlager für die Gegenplatte 33 bildet. Die Anordnung der Verschleißnachstelleinrichtung 2 ist besonders platzsparend.
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In den 3 und 4 ist nun aufgrund des Verschleißes des Reibbelags der Reibscheibe 32 und wegen der geschlossenen Stellung des Reibpakets 22 der Verstellring 5 in den zweiten Zustand 7 gebracht, so dass ein Versatz zwischen den Zähnen 15 und der Verzahnung 4 möglich ist. Durch die Sensierkraft 14 werden die Zähne 15 in dieser Darstellung nach rechts gegen das Schiebeende 9 geschoben, wobei die Sensierkraft 14 zumindest in diesem Zustand geringer ist als die Nachstellkraft 10 und somit die Nachstellfeder 8 nicht gestaucht wird. Wie zu erkennen ist, ist mittels des Hinterschnitts 16 ein Versatz zwischen den Zähnen 15 und der Verzahnung 4 erreicht, so dass wie in 5 gezeigt, die Zähne 15, durch die sich in die Zähne 15 senkende Verzahnung 4 in der Darstellung nach rechts geschoben werden und die Sensierfeder weiter entspannt wird und die Nachstellfeder gespannt wird. Hierbei kehrt der Verstellring 5 in den ersten Zustand 6 zurück, so dass ein weiterer Versatz zwischen den Zähnen und der Verzahnung 4 nicht stattfinden kann.
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In der 6 ist zu erkennen, dass der Abstand zwischen den Reibbelägen der Reibscheibe 32 und der Anpressplatte 19 beziehungsweise der Gegenplatte 33 zu groß ist, und dies wird durch eine Verdrehung des Verstellrings 5 infolge der Nachstellkraft 10 ausgeglichen, wie es in den 7 und 8 zu erkennen ist. Dabei wird also der Betätigungsanker 21 durch den Versatz zwischen der ersten Rampe 17 des Verstellrings 5 und der zweiten Rampe 18 des Betätigungsankers 21 angehoben.
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In 9 ist ein Zahnsegment 1 in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, wobei hier die Nachstellfeder 8 in eine Vertiefung eingebracht ist, so dass das Schiebeende 9 an einem Anschlag 12 anliegt. Hier ist die Sensierfeder 13 gestaucht und somit die Zähne 15 vom Schiebeende beabstandet dargestellt, so dass das Zahnsegment 1 der 9 in einem Zustand gezeigt ist, wie er zum Beispiel in der 1 dargestellt ist.
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In 10 ist eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zahnsegments 1 gezeigt, wobei das Zahnsegment 1 als Umfangsring gebildet ist und umlaufend Zähne 15 aufweist. Die Nachstellfeder 8 wird dabei in dem Kupplungsdeckel 20 versenkt und ist somit platzsparend eingebracht.
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In 11 ist ein Detail der Ausführungsform in 10 gezeigt, wobei hier die Pfeile die Montagerichtung anzeigen, so dass also die Nachstellfeder 8 in eine Vertiefung eingebracht wird, um dort mit dem Anschlag 12 in Kontakt zu kommen und vorgespannt zu werden und das Zahnsegment 1 mit den Zähnen 15 wird auf die Nachstellfeder 8 aufgesetzt.
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In 12 ist ein Kraftfahrzeug 26 mit einer Antriebseinheit 27 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 30 quer zur Längsachse 29 vor der Fahrerkabine 28 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 27 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 24 mittels einer Reibkupplung 3, eine Rotationsachse 23 in Flucht mit der Motorachse 30 aufweist, mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 25 verbunden ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Zahnsegment ist eine besonders platzsparende Bauweise einer Verschleißnachstelleinrichtung möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnsegment
- 2
- Verschleißnachstelleinrichtung
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Verzahnung
- 5
- Verstellrings
- 6
- erster Zustand
- 7
- zweiter Zustand
- 8
- Nachstellfeder
- 9
- Schiebeende
- 10
- Nachstellkraft
- 11
- Nachstellrichtung
- 12
- Anschlag
- 13
- Sensierfeder
- 14
- Sensierkraft
- 15
- Zahn
- 16
- Hinterschnitt
- 17
- erste Rampe
- 18
- zweite Rampe
- 19
- Anpressplatte
- 20
- Kupplungsdeckel
- 21
- Betätigungsanker
- 22
- Reibpaket
- 23
- Rotationsachse
- 24
- Abtriebswelle
- 25
- Antriebsstrang
- 26
- Kraftfahrzeug
- 27
- Antriebseinheit
- 28
- Fahrerkabine
- 29
- Längsachse
- 30
- Motorachse
- 31
- Tellerfeder
- 32
- Reibscheibe
- 33
- Gegenplatte
