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Die Erfindung betrifft einen Bolzen für eine Reibkupplung sowie eine Reibkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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In den bisher bekannten Reibkupplungen werden die Anpressplatten aufwendig am Außenumfang axial beweglich am Kupplungsdeckel befestigt. Dadurch ist die Fertigung der Anpressplatte und des Kupplungsdeckels kompliziert, die Anzahl der Teile hoch und die Montage durch die vielen Teile aufwendig.
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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 Bolzen für eine Reibkupplung, welcher zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen in einer Anpressplatte;
- – einen Führungsschaft, der dazu eingerichtet ist, die Anpressplatte mittels eines Führungslochs eines Kupplungsdeckels axial zu führen und ein Drehmoments von dem Kupplungsdeckel auf die Anpressplatte zu übertragen und eine Betätigungsfeder axial beweglichen zu zentrieren.
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Der hier vorgeschlagene Bolzen ist dazu eingerichtet, mit der Anpressplatte fixiert zu werden, so dass der Bolzen der axialen Hubbewegung der Anpressplatte folgt. Darüber hinaus weist der Bolzen einen Führungsschaft auf, welcher eine Vielzahl an Aufgabe erfüllt. Zum einen wird die Anpressplatte, mit der der Bolzen über die Befestigungseinrichtung verbunden ist, in einem Führungsloch des Kupplungsdeckels axial geführt. Zugleich ist über den Führungsschaft, bevorzugt mittels des gleichen Führungslochs, ein Drehmoment vom Kupplungsdeckel auf die Anpressplatte übertragbar, so dass das Drehmoment einer Abtriebswelle oder eines Antriebsstrangs über den Kupplungsdeckel auf die Anpressplatte leitbar ist und die Anpressplatte durch Anpressen gegen ihren Reibpartner dieses Drehmoment reibschlüssig übertragen kann. Weiterhin wird über diesen Führungsschaft eine Betätigungsfeder für die Anpressplatte axial beweglich zentriert. Die Betätigungsfeder rückt die Anpressplatte gegen den Reibpartner, wenn die Reibkupplung in einer normal-eingerückten Konfiguration eingerichtet ist, oder rückt die Anpressplatte aus – also löst eine reibschlüssige Verbindung, wenn die Reibkupplung in einer normal-ausgerückten Konfiguration eingerichtet ist. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass der Führungsschaft durchgängig mit einer Oberflächenbeschaffenheit ausgeführt sein kann oder aber auch für zumindest eine der Aufgaben einen abgesetzten Bereich mit zum Beispiel einem anderen Durchmesser und/oder einer anderen Rauigkeit ausgeführt sein kann. Ein solcher Bolzen ist im Einbau in einer Reibkupplung besonders bevorzugt im Bereich der Wirkfläche der Anpressplatte im Kupplungsdeckel vorgesehen werden, das heißt, im Bereich der axialen Projektionsfläche der Reibfläche der Anpressplatte. Damit wird die bisher durch ein zusätzliches Bauteil bewerkstelligte bewegliche Anbindung der Anpressplatte in einem Bolzen integriert und somit die Anzahl der Bauteile der Reibkupplung reduziert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Bolzens umfasst der Bolzen eine Aufnahme für zumindest ein Federelement zum Vorspannen des Bolzens.
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Eine solche Aufnahme ist zum Beispiel ein Anschlag nach Art eines Schraubenkopfs, eine Nut, eine aufschraubbare Mutter oder ähnliches. Das Federelement ist zwischen dem Kupplungsdeckel und der Aufnahme des Bolzens vorzusehen, so dass der Bolzen vorgespannt wird und dabei bevorzugt die Anpressplatte entgegen der Wirkungsrichtung der Betätigungsfeder ausrückt beziehungsweise einrückt. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, auf die sonst übliche Blattfeder am Außenumfang der Anpressplatte zu verzichten, welche beim Transport oder bei einem übermäßigen Ruck im Betrieb leicht zerstört werden konnte. Darüber hinaus hat diese Aufnahme den Effekt, dass die Anzahl der Bauteile reduziert wird, weil keine zusätzliche Anbindung für das Federelement notwendig ist. Infolgedessen wird auch die Montage vereinfacht. Außerdem kann die bisher übliche Lasche der Anpressplatte zur Aufnahme der Blattfeder eingespart werden, so dass der Materialeinsatz sinkt. Zudem ist die Auslegung der Anpressplatte in Bezug auf die thermische Belastung weniger kritisch, weil bei dieser Konfiguration kein Durchgangsloch mit geringem Spiel, welches sich unter thermischer Belastung verändert, für einen beweglichen Bolzen vorgesehen werden muss, wie dies bei einer Blattfederkonfiguration notwendig war.
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Ganz besonders bevorzugt ist die Anpressplatte laschenfrei ausgebildet, das heißt zumindest am Außenumfang der Anpressplatte befindet sich keine Lasche, die aus der Ringform der Anpressplatte hervorsteht und zur Anbindung an ein weiteres Bauteil, insbesondere einen Kupplungsdeckel eingerichtet ist. Dadurch wird der Aufbau der Anpressplatte stark vereinfacht und viel Material eingespart. Auch der Kupplungsdeckel kann entsprechend kleiner ausgeführt werden und es wird zusätzlicher, freier Bauraum geschaffen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Bolzens ist die Befestigungseinrichtung ein Gewinde und der Bolzen mittels des Gewindes in die Anpressplatte einschraubbar.
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Durch das Einschrauben des Bolzens in die Anpressplatte wird die Montage besonders einfach ausgestaltet. Insbesondere kann hierüber die Vorspannung mit dem zumindest einen Federelement eingestellt werden und zugleich eine sichere Verbindung mit der Anpressplatte erreicht werden. Darüber hinaus hat das Gewinde den Vorteil, dass die Bauteile der Reibkupplung nacheinander eingelegt werden können und abschließend der Bolzen eingeschraubt werden kann und somit die Montage vereinfacht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine Anpressplatte zum Übertragen eines Drehmoments über eine Reibfläche mittels Reibkraft;
- – einen Kupplungsdeckel mit zumindest einem Führungsloch axial über der Reibfläche der Anpressplatte;
- – eine Betätigungsfeder zum Einrücken oder Ausrücken der Anpressplatte;
- – zumindest einen Bolzen mit einem Führungsschaft und einer Befestigungseinrichtung für die Anpressplatte, wobei der Bolzen in dem Führungsloch axial beweglich geführt ist und das Führungsloch dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment auf die Anpressplatte mittels des Bolzens zu übertragen.
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Die Rotationsachse der Reibkupplung ist kongruent mit einer Rotationsachse der Abtriebswelle und einer Ausgangswelle des Antriebsstrangs und alle rotierbaren Teile der Reibkupplung rotieren im Betrieb um diese Rotationsachse. Daher sind alle Teile der Reibkupplung zur Rotationsachse zu zentrieren und entsprechend auszuwuchten. Die Reibkupplung weist dabei eine Anpressplatte auf, die über ihre Reibfläche ein Drehmoment überträgt, sobald ein Reibpartner mit einer Kraft gedrückt wird. Diese Kraft wird zum Beispiel bei einer normal-eingerückten Reibkupplung über die Betätigungsfeder erzeugt oder durch eine Betätigungseinrichtung, wenn die Reibkupplung eine normal-ausgerückte Reibkupplung ist. Die Reibfläche ist dabei eine ringförmige Fläche mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser, die konzentrisch um die Rotationachse der Reibkupplung angeordnet sind. Die Reibfläche ist nicht auf Laschen der Anpressplatte angeordnet. Der Kupplungsdeckel der Reibkupplung weist zumindest ein Führungsloch auf, welches dazu eingerichtet ist, einen Bolzen aufzunehmen, welcher über das Führungsloch mit seinem Führungsschaft axial beweglich im Kupplungsdeckel fixierbar ist. Der Bolzen ist mit seiner Befestigungseinrichtung mit der Anpressplatte verbindbar, so dass über das Führungsloch des Kupplungsdeckels die Anpressplatte axial geführt ist und zudem ein Drehmoment über den zumindest einen Bolzen auf die Anpressplatte übertragbar ist. Bei dieser Konfiguration der Reibkupplung kann die Anpressplatte ohne Laschen ausgeführt sein, so dass zusätzlicher Bauraum in radialer Richtung um die Rotationsachse frei wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist der Bolzen der obigen Beschreibung eingerichtet und die Betätigungsfeder ist über eine Zentrieröffnung der Betätigungsfeder in Bezug auf die Rotationsachse der Reibkupplung mittels des Bolzens axial beweglich zentrierbar.
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Der oben beschriebene Bolzen ist dazu eingerichtet, zugleich die Anpressplatte und die Betätigungsfeder zu führen beziehungsweise zur Rotationsachse der Reibkupplung zu zentrieren. Hierüber wird ein weiteres Bauteil eingespart, insbesondere kann auf einen Führungsbolzen am Außenumfang der Reibkupplung verzichtet werden. Dadurch wird nicht nur Bauraum eingespart, sondern auch die Komplexität der Anpressplatte reduziert und die Montage vereinfacht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist der Bolzen nach obiger Beschreibung mit einer Aufnahme für ein Federelement eingerichtet und mittels eines Federelements die Anpressplatte vorspannbar ist und der Kupplungsdeckel im Bereich des Führungslochs als Gegenlager für das Federelement eingerichtet ist.
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Das Federelement ist hierbei ein Energiespeicher, welcher dazu eingerichtet ist, den Bolzen in axialer Richtung vorzuspannen und mittels der Befestigungseinrichtung ebenfalls die Anpressplatte entgegen der Betätigungsfeder vorzuspannen. Bei einer normal eingerückten Reibkupplung wird durch das Federelement somit erreicht, dass die Anpressplatte sicher ausgerückt wird und somit das übertragbare Drehmoment unter einen notwendigen Schwellwert reduziert wird oder sogar kein Drehmoment mehr übertragen wird. Das Federelement kann dabei als Schraubenfeder, Tellerfeder beziehungsweise Tellerfederstapel oder ähnliches klassische Feder ausgeführt sein; es sind aber auch als Druckspeicher einsetzbar, zum Beispiel eine Elastomer(-ring) oder einen Flüssigkeitsspeicher. Die Krafteinleitung findet dabei im Bereich um das Führungsloch am Kupplungsdeckel und an der Aufnahme des Bolzens statt. Dadurch ist es möglich, bei Konfigurationen, die einen Antagonisten zur Betätigungsfeder benötigen, dennoch auf die sonst übliche Blattfeder und die entsprechend zugehörigen Laschen am Außenradius der Anpressplatte zu verzichten.
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Dadurch wird der Aufbau der Anpressplatte vereinfacht, Material eingespart und durch eine entsprechende Anpassung des Kupplungsdeckels zusätzlicher Bauraum gewonnen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung umfasst die Reibkupplung weiterhin einen Drahtring, und wobei die Betätigungsfeder eine Tellerfeder ist und über den Drahtring am Kupplungsdeckel kippbar gelagert ist.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungsfeder als Tellerfeder ausgebildet, welche über einen Drahtring am Kupplungsdeckel kippbar gelagert ist, so dass die Betätigungskraft über eine Betätigungseinrichtung durch Drücken auf die Betätigungsfeder entgegengewirkt werden kann. Hierdurch wird die Anpressplatte von der Kraft der Betätigungsfeder befreit und entsprechend ausgerückt, besonders bevorzugt mittels des Federelements am Bolzen gemäß der obigen Beschreibung. Durch eine Führung der Tellerfeder beziehungsweise Zentrierung der Tellerfeder mittels des Bolzens und der entsprechenden Zentrieröffnung in der Tellerfeder kann auf einen zusätzlichen Zentrierbolzen verzichtet werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung umfasst die Reibkupplung weiterhin zumindest eine Stützfeder und der Kupplungsdeckel weist eine korrespondierende Anzahl von Haken auf, und die zumindest eine Stützfeder über den jeweils zugehörigen Haken des Kupplungsdeckels im Bereich des Drahtrings gegen die Betätigungsfeder wirkt.
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Durch das Vorsehen einer Stützfeder in einer Reibkupplung wird die Betätigungsfeder gegen den Drahtring gestützt und darüber hinaus kann über die Stützfeder eine Veränderung der Einrück- beziehungsweise Ausrückkraft sensiert werden, worüber eine Nachstellung einer Nachstelleinrichtung der Reibkupplung ausgelöst werden kann. Bisher bekannte Stützfedern von konventionellen Reibkupplungen wurden über axial fixierte Hakenbolzen beziehungsweise Zentrierbolzen gehalten, was bei der hier vorgeschlagenen Konfiguration mit dem axial beweglichen Bolzen nicht möglich ist. Eine überraschend einfache Lösung hierfür ist es, Haken an dem Kupplungsdeckel vorzusehen, welche an dem Kupplungsdeckel axial unbeweglich fixiert sind und somit ein geeignetes Gegenlager für eine Stützfeder bilden. Somit wird ohne die Notwendigkeit neuer Bauteile die Funktionalität konventioneller Reibkupplungen aufrechterhalten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die Anpressplatte allein über den Bolzen mit dem Kupplungsdeckel axial beweglich fixiert, und bevorzugt laschenfrei ausgebildet ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Konfiguration der Reibkupplung wird die Anzahl der Verbindungen zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel reduziert, wodurch die Anzahl der Teile und der Bedarf an Bauraum reduziert werden. Zugleich werden die rotierende Masse, und insbesondere der Radius der rotierenden Masse, reduziert. Dadurch werden die Trägheit der Reibkupplung reduziert und der Wirkungsgrad der Reibkupplung gesteigert. Die Anpressplatte ist dabei bevorzugt laschenfrei ausgebildet, das heißt, sie besteht im Wesentlichen nur aus dem Bauteil, welches die Reibfläche umfasst und eine ausreichende Masse aufweist, um die auftretende Wärme aufzunehmen beziehungsweise abzuführen. Weiterhin kann im Bereich der axialen Projektionsfläche der Reibfläche der Anpressplatte auch weitere Funktionselemente vorgesehen sein, wie zum Beispiel ein Nockenring für die Betätigungsfeder oder ein Rampenring für eine Nachstelleinrichtung.
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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. Der oben beschriebene Bolzen und die entsprechend ausgeführte Reibkupplung ermöglichen einen Aufbau mit geringen Raumforderungen. Darüber hinaus ist die Reibkupplung ohne die zusätzlichen Blattfedern sehr robust und unempfindlichen gegenüber übermäßigem Ruck.
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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 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.
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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 konventionelle Reibkupplung mit einem Hakenbolzen,
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2: eine Reibkupplung mit Bolzen mit Befestigungseinrichtung,
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3: einen Vergleich zwischen einer konventionellen Reibkupplung und der hier vorgeschlagenen Reibkupplung,
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4: ein Kraftfahrzeug mit einer Reibkupplung.
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In 1 ist eine konventionelle Reibkupplung 29 gezeigt, die einen Kupplungsdeckel 7 aufweist, an dem ein Hakenbolzen 28 axial unbeweglich fixiert ist. Die Anpressplatte 4 ist über eine Lasche 25 mittels einer Blattfeder 26 axial beweglich an dem Kupplungsdeckel 7 fixiert, wobei sich die Lasche 25 radial außerhalb des Bereichs, das heißt außerhalb der axialen Projektionsfläche, der Reibfläche 15 der Anpressplatte 4 befindet. Die Anpressplatte 4, die in dieser Konfiguration über die Betätigungsfeder 8 normal eingerückt ist, rotiert um die gemeinsame Rotationsachse 12 der konventionellen Reibkupplung 29. Die Betätigungsfeder 8 wird über eine Zentrieröffnung 16 über den Hakenbolzen 28 gegenüber der Rotationsachse 12 zentriert. Der Hakenbolzen 28 stützt die Stützfeder 19, welche gegen die Betätigungsfeder 8 wirkt, welche über den Drahtring 18 verkippbar gelagert ist.
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In 2 ist eine Reibkupplung 2 gezeigt, die einen gegenüber 1 verkleinerten Kupplungsdeckel 7 aufweist, welcher ein Führungsloch 6 umfasst, in welchem ein Bolzen 1 axial beweglich gelagert ist. Der Bolzen 1 ist mit seinem Führungsschaft 5, der hier durchgängig ohne Absatz ausgebildet ist, in das Führungsloch 6 eingebracht und bildet mit seiner Aufnahme 9, die hier als Anschlag ausgebildet ist, im Bereich des Führungslochs 6 mit dem Kupplungsdeckel 7 ein jeweiliges Gegenlager für das Federelement 10, welches hier als Tellerfederstapel ausgeführt ist. Über die Befestigungseinrichtung 3 des Bolzen 1 ist die Anpressplatte 4 im Bereich, das heißt in axialer Projektion, der Reibfläche 15, hier mittels eines Gewindes 11, mit der Anpressplatte 4 fest verbunden, so dass die Anpressplatte über das Federelement 10 entgegen der Kraftrichtung der Betätigungsfeder 8 vorgespannt ist. Die Betätigungsfeder 8 ist über ihre Zentrieröffnung 16 in Bezug auf die Rotationsachse 12 der Reibkupplung 2 zentriert und zwar über den Führungsschaft 5 des Bolzens 1. Die Betätigungsfeder 8 ist über einen Drahtring 17 verkippbar am Kupplungsdeckel 7 gelagert und wird durch die Stützfeder 19 gestützt, welche durch den Haken 18 des Kupplungsdeckels 7 gestützt wird.
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In 3 ist ein Vergleich zwischen der Konfiguration der konventionellen Reibkupplung 29 gemäß 1 und der Reibkupplung 2 gemäß 2 gezeigt, wobei deutlich zu erkennen ist, dass zusätzlicher Bauraum 27 gewonnen wird, indem auf die Lasche 25 und die Blattfeder 26 verzichtet werden kann.
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In 4 ist ein Kraftfahrzeug 20 mit einer Antriebseinheit 21 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 24 quer zur Längsachse 23 vor der Fahrerkabine 22 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 21 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 13 mittels einer Reibkupplung 2 mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 14 verbunden ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Bolzen beziehungsweise der entsprechenden Reibkupplung ist es möglich, erheblichen Bauraum zu gewinnen und darüber hinaus auf die ruckempfindliche Blattfeder zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel zu verzichten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bolzen
- 2
- Reibkupplung
- 3
- Befestigungseinrichtung
- 4
- Anpressplatte
- 5
- Führungsschaft
- 6
- Führungsloch
- 7
- Kupplungsdeckel
- 8
- Betätigungsfeder
- 9
- Aufnahme
- 10
- Federelement
- 11
- Gewinde
- 12
- Rotationsachse
- 13
- Abtriebswelle
- 14
- Antriebsstrang
- 15
- Reibfläche
- 16
- Zentrieröffnung
- 17
- Drahtring
- 18
- Haken
- 19
- Stützfeder
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Antriebseinheit
- 22
- Fahrerkabine
- 23
- Längsachse
- 24
- Motorachse
- 25
- Lasche
- 26
- Blattfeder
- 27
- Bauraum
- 28
- Hakenbolzen
- 29
- konventionelle Reibkupplung
