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Die Erfindung betrifft eine Zugankerreibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, insbesondere eine Doppelkupplung, und insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibkupplungen bekannt, bei denen eine Nachstelleinrichtung vorgesehen ist. Mit dieser Nachstelleinrichtung sollen abhängig von einer verschleißbedingten Verringerung der Dicke des zumindest ein Reibbelags der Reibkupplung die Reibpartner aufeinander zugeführt werden, so dass der Betätigungsweg der Reibkupplung (nahezu) konstant bleibt. Hierzu ist in der Regel eine Rampenpaarung vorgesehen, welche durch relative Verdrehung der Rampen zueinander die Gesamthöhe der Rampenpaarung verändern. In einigen Konfigurationen ist eine Sensierfeder vorgesehen, welche eine Klemmkraft auf die Rampenpaarung ausübt und so eine relative Verdrehung der Rampen zueinander hemmt. Die Sensierfeder ist zugleich dazu eingerichtet, eine Veränderung des Betätigungswegs zu registrieren. Wird ein Nachstellbedarf registriert, wird die Klemmkraft der Sensierfeder reduziert und eine Nachstellung der paarigen Rampenelemente freigegeben.
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Diese Sensierfeder muss sehr exakt eingestellt werden, damit eine Nachstellung unterbunden wird, wenn kein Verschleiß stattgefunden hat, aber eine Nachstellung zuverlässig ausgelöst wird, wenn ein vorbestimmter Verschleiß auftritt. Hierzu sind im Stand der Technik Justierelemente mit definierten Abmessungen bekannt, die abhängig von den Toleranzen und der Bauart der Reibkupplung entsprechend Ihren Abmessungen ausgewählt werden müssen und mit der Sensierfeder verbunden werden. Über diese Justierelemente wird in der Regel ein direkter Kontakt zwischen der Betätigungsfeder und der Sensierfeder hergestellt. Weil diese Justierelemente nach der Montage der übrigen Elemente des Reibpakets angebracht werden müssen, sind, je nach Konfiguration der Reibkupplung, in dem Kupplungsdeckel und/oder in dem Zuganker Durchgriffsdurchlässe angeordnet, durch die die Justierelemente eingeführt werden können. Die Durchgriffsdurchlässe müssen hierzu ausreichend groß gestaltet werden. Hierdurch wird der Zuganker geschwächt.
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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 erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Zugankerreibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – zumindest ein Übertragungselement, welches mit einer drehmomentübertragenden Eingangswelle rotatorisch fixierbar ist;
- – ein erstes Reibpaket mit einer ersten Anpressplatte und zumindest einem korrespondierenden ersten Reibelement und zumindest einem dazwischen angeordneten verschleißbaren ersten Reibbelag, über welches im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist, wobei die erste Anpressplatte entlang eines Betätigungswegs mit vorbestimmter Länge bestehend aus Normalhub und Überweg axial beweglich und zum zumindest einen Übertragungselement rotatorisch fixiert ist;
- – zumindest einen Zuganker, welcher mit der ersten Anpressplatte axial und rotatorisch fixiert ist, und welcher mit dem Übertragungselement rotatorisch fixiert ist;
- – eine erste Betätigungsfeder zum Betätigen des ersten Reibpakets mittels des zumindest einen Zugankers;
- – eine erste Nachstelleinrichtung mit zumindest einem Klemmkörper und einer Sensierfeder, wobei die Sensierfeder den zumindest einen Klemmkörper im Bereich des Normalhubs hemmt und beim Erreichen des Überwegs infolge von Verschleiß des zumindest einen ersten Reibbelags den zumindest einen Klemmkörper freigibt und so ein Nachstellen auslöst. Die Zugankerkupplung kennzeichnet sich dabei vor allem dadurch, dass weiterhin zumindest ein in sich verstellbares Einstellelement mit einem Kopf zwischen der Sensierfeder und jeweils einer korrespondierenden Anschlagfläche des zumindest einen Zugankers vorgesehen ist, wobei die Sensierfeder über das zumindest eine Einstellelement zu der korrespondierenden Anschlagfläche des Zugankers derart axial justierbar ist, dass die Sensierfeder nur beim Erreichen des Überwegs über den Kopf des zumindest einen Einstellelements den zumindest einen Klemmkörper freigebend zumindest bereichsweise von dem Zuganker axial mitbewegt wird.
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Die Zugankerreibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Eingangswelle, zum Beispiel einer Abtriebswelle einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Elektromotors, auf zumindest eine Ausgangswelle, zum Beispiel einer Getriebewelle eines Antriebsstrangs, und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, die gegen zumindest ein korrespondierendes Reibelement pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt.
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Bei der Zugankerreibkupplung ist ein Übertragungselement vorgesehen, welches auch als Gehäuse bezeichnet wird. Dieses Übertragungselement ist drehmomentübertragend mit einer Eingangswelle verbunden. Somit rotiert das Übertragungselement mit der Eingangswelle, die zum Beispiel im Betrieb eines Kraftfahrzeugs dauerhaft rotiert. In der Zugankerreibkupplung ist ein erstes Reibpaket vorgesehen, und bevorzugt auch ein zweites Reibpaket, mittels welchem ein Drehmoment lösbar übertragbar ist, wobei bevorzugt eine Eingangswelle mit dem beziehungsweise beiden Reibpaket(en), nämlich der Anpressplatte, und (zwei) Ausgangswelle(n) mit (je) einem Reibpaket, nämlich dem Reibelement, rotatorisch fixiert sind. Eine Zugankerreibkupplung weist für zumindest ein Reibpaket zumindest einen Zuganker auf, mittels dessen die Anpressplatte eines Reibpakets betätigbar ist. Der zumindest eine Zuganker überbrückt dabei den Abstand zwischen einer zugehörigen Betätigungsfeder und der Anpressplatte und erlaubt eine ziehende Betätigung der Anpressplatte mittels der Betätigungsfeder. Im Weiteren wird nur ein Reibpaket beschrieben, das mittels eines einzigen einstückigen Zugankers betreibbar ist, wobei das Reibpaket das erste Reibpaket bezeichnet und in einer einfachen Reibkupplung oder in einer Doppelkupplung anordbar ist. Dies stellt jedoch keine Beschränkung der hier vorgeschlagenen Zugankerreibkupplung dar.
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Das Reibpaket weist eine (erste) Anpressplatte auf, die mit zumindest einem (ersten) korrespondierenden Reibelement verpressbar ist, wobei zwischen dem zumindest einen Reibelement und der Anpressplatte zumindest ein (erster) verschleißbarer Reibbelag vorgesehen ist. Über die verpressbaren Elemente des Reibpakets ist ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar. Bei einer Relativbewegung zwischen der Anpressplatte und dem zumindest einen Reibelement, zum Beispiel beim Einkuppeln, kann der Reibbelag verschleißen und somit in seiner Dicke verringert werden. Als Verschleiß werden in diesem Zusammenhang aber auch Setzungserscheinungen, zum Beispiel der Betätigungsfeder, oder andere betriebsbedingte oder altersbedingte Veränderungen des Betätigungswegs verstanden.
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Die axiale Bewegbarkeit der Anpressplatte ist auf eine vorbestimmte Länge begrenzt, wobei sich diese vorbestimmte Länge aus einem Normalhub, also dem (notwendige) normalen Betätigungsweg zum Lösen und Verpressen des Reibpakets beim normalen Betrieb ohne einen (zusätzlichen) Verschleiß des Reibbelags, und einem Überweg, der durch Verschleiß auftritt, zusammensetzt. Der Überweg erlaubt eine zusätzliche axiale Bewegung der Anpressplatte, so dass in diesem Bereich der vorbestimmten Länge eine Nachstellung durchführbar ist. Die Anpressplatte wird über einen Zuganker betätigt, mit welchem die Anpressplatte axial und rotatorisch fixiert ist. Der Zuganker ist zum Übertragungselement ebenfalls rotatorisch fixiert. Der Zuganker übermittelt die Bewegung der (ersten) Betätigungsfeder auf die (erste) Anpressplatte, indem die Betätigungsfeder den Zuganker axial bewegt, bevorzugt weg vom Übertragungselement, und somit eine Zugkraft auf die Anpressplatte überträgt. Die Zugkraft ist als Anpresskraft auf die Anpressplatte übertragbar. Die Betätigungsfeder wird, je nach Konfiguration der Zugankerreibkupplung, zur Einleitung der Zugkraft entgegen ihrer Vorspannkraft durch eine Betätigungseinrichtung bewegt (normal gelöste beziehungsweise geöffnete Konfiguration) oder bewirkt die Einleitung der Zugkraft durch Entlastung der Betätigungsfeder (normal verpresste beziehungsweise geschlossene Konfiguration). Die Betätigungsfeder ist dabei bevorzugt eine Tellerfeder.
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Weiterhin ist eine (erste) Nachstelleinrichtung zugeordnet zum (ersten) Reibpaket vorgesehen, die zumindest einen Klemmkörper und eine Sensierfeder umfasst, die mit ihrer Federkraft auf den Klemmkörper derart einwirkt, dass dieser im Bereich des Normalhubs der Anpressplatte gehemmt wird und somit keine Nachstellung stattfindet. Erst beim Überschreiten des Normalhubs, und somit beim Erreichen des Überwegs, wird die Federkraft der Sensierfeder auf den Klemmkörper so stark reduziert, dass der Klemmkörper, welcher in Nachstellrichtung vorgespannt ist, in Bewegung versetzt wird und somit eine Nachstellung bewirkt, also eine Veränderung der Ausgangslage der Anpressplatte.
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Zum Justieren des Zusammenspiels zwischen Klemmkraft der Sensierfeder und Erreichen des Überwegs, ist ein in sich verstellbares Einstellelement vorgesehen, welches mit einer korrespondierenden Anschlagfläche des Zugankers zusammenwirkt. Zwischen der Anschlagfläche und dem Einstellelement ist ein Abstand vorgesehen, der dem Normalhub entspricht, so dass nur beim Überschreiten des Normalhubs das Einstellelement mit der Anschlagfläche in kraftübertragenden Kontakt kommt und die mit dem Einstellelement axial fixierte Sensierfeder von dem Zuganker, zumindest im Bereich der Befestigung des Einstellelements, mitgenommen wird. Hierdurch wird die Einwirkung der Federkraft der Sensierfeder auf den Klemmkörper derart reduziert, dass ein Nachstellen ausgelöst wird. Das in sich verstellbare Einstellelement kennzeichnet sich dabei dadurch, dass der Abstand des Kopfs des Einstellelements zur korrespondierenden Anschlagfläche bei der Montage einstellbar ist. Das Einstellelement ist also nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein Justierkörper mit definierten Abmessungen, der ausgewählt werden muss beziehungsweise durch vorhergehende Fertigungsschritte eingestellt werden muss, sondern das Einstellelement wird während der Montage eingestellt.
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Beispielsweise ist das in sich verstellbare Einstellelement ein Niet, welcher mittels einer Normalhublehre auf Abstand zur Anschlagfläche justiert wird. Die Normalhublehre wird dabei zwischen dem Kopf des in sich verstellbaren Einstellelements und der korrespondierenden Anschlagfläche positioniert und nach der Montage und der (gleichzeitigen) Justierung des Einstellelements wieder entfernt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zugankerreibkupplung weist das zumindest eine in sich verstellbare Einstellelement eine Schraubpaarung, umfassend eine Gewindemutter und eine Gewindeschraube, auf, wobei diese Schraubpaarung zumindest eine vorbestimmte Einstelllänge aufweist, wobei die Schraubpaarung über die Einstelllänge selbsthemmend miteinander fixierbar ist, wobei bevorzugt die Gewindeschraube ein trilobulares Gewinde aufweist.
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In dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform der Zugankerreibkupplung ist das in sich verstellbare Einstellelement eine Schraubpaarung, die eine Gewindemutter und eine Gewindeschraube aufweist. Die Gewindemutter und die Gewindeschraube sind durch relatives Verdrehen zueinander so einstellbar, dass der Kopf des Einstellelements, bevorzugt der Kopf der Gewindeschraube zur Sensierfeder axial verlagert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gewindemutter mit der Sensierfeder verbunden, zum Beispiel verklebt, verpresst oder verschraubt, und die Gewindeschraube wird zugankerseitig in die Gewindemutter, die sich in der Sensierfeder rückseitig des Zugankers befindet, eingeschraubt. Hierbei ist der Kopf der Gewindeschraube durch Drehen relativ zur Anschlagfläche auf den Normalhub einstellbar. Beispielsweise ist die gewünschte Einstellung durch einen Kleber, bevorzugt einen anaeroben Kleber (zum Beispiel Loctite®), fixiert. Besonders bevorzugt ist die Gewindeschraube mit einem trilobularen Gewinde ausgestattet, durch das die Schraubenpaarung über die Einstelllänge beliebig einstellbar ist, weil eine Klemmung zwischen dem Muttergewinde und dem Schraubgewinde die einmal eingestellte Position (vibrationssicher) fixiert. Auch hier ist zum Justieren eine Normalhublehre verwendbar.
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Insgesamt ist eine solches Einstellelement mit einer geringeren Masse ausführbar und reduziert somit die Trägheit der Zugankerreibkupplung und den Einfluss der Fliehkraft auf die Sensierfeder. Zudem ist die Durchgangsöffnung verkleinerbar und somit die Steifigkeit des Zugankers erhöhbar beziehungsweise bei gleichbleibender Steifigkeit der Materialeinsatz und/oder die Masse verringerbar.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zugankerreibkupplung ist die zumindest eine korrespondierende Anschlagfläche mittels eines justierbaren Absatzes gebildet.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann der Zuganker eine Oberfläche aufweisen, welche nicht exakt definiert ist, zum Beispiel als Gusselement oder (zum Beispiel spannungsoptimiertes und eventuell deswegen nicht planes) Blechelement, wobei die Anschlagfläche durch einen, zum Beispiel gefrästen, Absatz gebildet ist. Durch das Justieren des Absatzes, bevorzugt nach der Montage der Reibkupplung, kann eine notwendige Einstelllänge des Einstellelements und somit auch das Einstellelement selbst verkürzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird auf einen Absatz verzichtet, und die Oberfläche des Zugankers direkt genutzt. Bevorzugt ist der Zuganker bereits durch Tiefziehen eines Blechelementes eingerichtet für das in sich verstellbare Einstellelement geformt.
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Bei dieser Konfiguration wird die Anzahl der Bauteile gegenüber dem Vorbekannten reduziert, die Einstellbarkeit vereinfacht und die Masse der rotierenden Teile reduziert, und somit eine Verformung unter Fliehkrafteinwirkung auf die Reibkupplung beziehungsweise den Zuganker reduziert. Darüber hinaus wird die Steifigkeit des Zugankers gesteigert, weil keine Durchgriffsöffnung in dem Zuganker vorgesehen werden muss, sondern allein das stiftförmige Einstellelement durch eine deutlich verkleinerte Durchgangsöffnung geführt werden muss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zugankerreibkupplung ist die Sensierfeder mittels einer Mehrzahl von Einstellelementen selbst zentriert.
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Bevorzugt zentriert eine solche Sensierfeder mittels einer Mehrzahl von Anschlagelementen die erste Betätigungsfeder.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform kann auf zusätzliche Zentrierelemente verzichtet werden, womit die Gesamtmasse der Zugankerreibkupplung und die Anzahl zu montierender Komponenten reduziert wird. An der Sensierfeder sind dabei bevorzugt nach innen gerichtete Anschlagelemente vorgesehen, über die die Betätigungsfeder beweglich zentriert ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Zugankerreibkupplung als Doppelkupplung ausgeführt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform einer Doppelkupplung ist von der Betätigungsfeder aus betrachtet rückseitig des Übertragungselements zunächst ein zweites Reibpaket vorgesehen, welches über eine zweite Betätigungsfeder betätigbar ist. Dieser Aufbau erlaubt eine besonders kurze Betätigungseinrichtung, weil die zwei Betätigungsfedern für die beiden Reibpakete nah beieinander angeordnet werden können. Der Zuganker überbrückt dabei die axiale Tiefe des zweiten Reibpakets und erstreckt sich zur ersten Anpressplatte des ersten Reibpakets. Ganz besonders bevorzugt bildet das Übertragungselement dabei die jeweiligen Gegenrampen für das zumindest eine Rampenelement der Nachstelleinrichtung, und zwar (vorderseitig) für das erste Reibpaket sowie (rückseitig) für das zweite Reibpaket. Somit wird die Anzahl notwendiger separater Komponenten reduziert, wobei zugleich für die Fertigung des Übertragungselements, zum Beispiel mittels Prägen, kein zusätzlicher Fertigungsschritt durchgeführt werden muss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Zugankerreibkupplung weist die erste Nachstelleinrichtung einen vorgespannten Sensierklemmkörper und einen vorgespannten Nachstellklemmkörper auf, die jeweils zumindest eine Rampe aufweisen, die mit korrespondierenden Gegenrampen, bevorzugt auf dem zumindest einen Übertragungselement, zusammenwirkend mittels Verdrehung um die Rotationsachse einen Abstand zwischen der ersten Anpressplatte und dem zumindest einen ersten Reibelement verändern.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist ein Sensierklemmkörper und Nachstellklemmkörper vorgesehen, die jeweils in einer Nachstelleinrichtung vorgespannt sind. Der Sensierklemmkörper wird durch die Sensierfeder beim Auftreten eines Überwegs freigegeben und infolge der Vorspannung um die Rotationsachse verdreht. Durch die neue Lage des Sensierklemmkörpers wird, bevorzugt bei der Entlastung der Betätigungsfeder, der Nachstellklemmkörper freigegeben, welcher sich in gleicher Weise wie der Sensierklemmkörper verdreht. Somit wird die Anpressplatte in eine neue Ausgangslage verschoben und der Betätigungsweg (nahezu) konstant gehalten. Damit wird bevorzugt zudem die Betätigungsfeder für die nächste Betätigung in eine Position überführt, von der aus eine (nahezu) gleiche Bewegung und Krafteinleitung mittels der Betätigungseinrichtung ausführbar ist. Die Klemmkörper weisen dabei Rampen auf, welche mit Gegenrampen zusammenwirken, so dass eine Verdrehung der Klemmkörper gegenüber den Gegenrampen zu einer Veränderung der Gesamthöhe dieser Rampenpaarung führt. Bevorzugt sind dabei die Gegenrampen einstückig in dem Übertragungselement gebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Drehmomentübertragungsstrang vorgeschlagen, welcher eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Zugankerreibkupplung in einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Zugankerreibkupplung mit dem Antriebsstrang lösbar verbindbar ist.
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Der Drehmomentübertragungsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für eine Nutzung lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Eine beispielhafte Nutzung ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder eine Lichtmaschine beziehungsweise ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen ist die Verwendung der oben beschriebenen Zugankerreibkupplung besonders vorteilhaft, weil ein hohes Drehmoment mit geringen Einrückkräften auf geringem Raum übertragbar ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme eines von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachte Trägheitsenergie, die dann die Antriebseinheit bildet, mittels der Zugankerreibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also der elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Drehmomentübertragungsstrang umsetzbar. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebseinheiten vorgesehen, die mittels der Zugankerreibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder(-gruppen) zuschaltbar sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Drehmomentübertragungsstrangs gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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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 diese Problematik 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 Drehmomentübertragungsstrang weist eine Zugankerreibkupplung besonders geringer Baugröße auf, weil eine exakte Nachstellung ermöglicht ist, somit eine genauere Einstellung der notwendigen Betätigungswege und daher eine axiale Verkürzung. Zugleich ist die Montage der Zugankerreibkupplung einfach und kostengünstig. Des Weiteren ist die Stabilität des Zugankers erhöht beziehungsweise bei gleichbleibender Stabilität im Vergleich zu vorbekannten Zugankerreibkupplungen ein geringerer Materialeinsatz möglich, wodurch die träge Masse reduzierbar und (axialer) Bauraum gewinnbar ist.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, 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 beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
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1: einen Ausschnitt einer konventionellen Zugankerreibkupplung,
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2: ein Ausschnitt einer Zugankerreibkupplung mit Justierfläche,
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3: ein Ausschnitt einer Zugankerreibkupplung ohne Justierfläche,
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4: eine Sensierfeder mit konventionellem Justierelement,
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5: eine Sensierfeder mit in sich verstellbarem Einstellelement,
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6: eine Zugankerreibkupplung mit konventionellen Zugankern,
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7: eine Zugankerreibkkupplung mit in sich verstellbarem Einstellelement,
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8: ein konventioneller Zuganker mit Durchgriffsöffnung,
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9: ein Verformungsschaubild eines konventionellen Zugankers,
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10: Ein Zuganker mit Durchgangsöffnungen für ein in sich verstellbares Einstellelement,
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11: Ein Verformungsschaubild eines Zugankers mit Durchgangsöffnungen,
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12: Ein Zuganker ohne Justierflächen,
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13: Eine Reibkupplung mit einem ersten und einem zweiten Reibpaket,
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14: Ein Drehmomentübertragungsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Zugankerreibkupplung.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer Zugankerreibkupplung 1 gezeigt, deren Komponenten um die Rotationsachse 2 rotierbar sind. Ein Übertragungselement 5 ist rotationsfest mit einer hier nicht dargestellten Eingangswellen 3 verbindbar, so dass ein Drehmoment von der Eingangswelle 3 auf das Übertragungselement 5 übertragen wird. Auf dem Übertragungselement 5 sind ein Klemmkörper 16 und ein Nachstellklemmkörper 24 vorgesehen, welche eine erste Nachstelleinrichtung 15 bilden, in dem der Klemmkörper 16 bei einem Nachstellbedarf infolge eines frei werdenden Überwegs 12 freigegeben wird und sich um die Rotationsachse 2 verdreht und so den Nachstellklemmkörper 24 freigibt, der sich dann ebenfalls verdreht und eine Nachstellung bewirkt. Bei dieser hier konventionellen Ausführung wird die Sensierfeder 17 von der ersten Betätigungsfeder 14 bei einem Überweg 12 mitgenommen, so dass der Klemmkörper 16 freigegeben wird. Diese Mitnahme erfolgt über das konventionelle Justierelement 40, welches definierte Abmessungen aufweist, für die jeweiligen Toleranzen der Zugankerreibkupplung 1 ausgewählt wird und entsprechend nachträglich mit der Sensierfeder 17 verbunden wird. Der konventionelle Zuganker 39 ist mit einer hier nicht dargestellten Anpressplatte 7 (vgl. 13) verbunden und wird über die Betätigungsfeder 14 betätigt.
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In 2 ist ein gleicher Ausschnitt einer Zugankerreibkupplung 1 wie in 1 dargestellt, wobei hier die Sensierfeder 17 mittels des Kopfs 49 eines in sich verstellbaren Einstellelements 18 mit dem Zuganker 13 derart verbunden ist, dass bei einer Überschreitung des Normalhubs 11 (Überweg 12) die Sensierfeder 17 vom Zuganker 13 mitgenommen wird und somit die erste Nachstelleinrichtung 15 eine Nachstellung auslöst. Bei dieser Konfiguration der Zugankerreibkupplung 1 wird im Unterschied zur Konfiguration wie sie in 1 dargestellt ist nicht die Sensierfeder 17 selbst von der Betätigungsfeder 14 beim Überweg 12 mitgenommen, sondern allein der Zuganker 13 wird über die Betätigungsfeder 14 bewegt und die Sensierfeder 17 mittels des Kopfs 49 des Einstellelements 18 mit dem Kopf 49 und der Anschlagfläche 19, welche hier gefräst ist, mitgenommen. Um den Normalhub 11 an den individuellen Zusammenbau der Zugankerreibkupplung 1 anzupassen, ist das Einstellelement 18 in sich verstellbar. Hier ist ein Schraubpaarung 20, welche eine Gewindemutter 21, und eine Gewindeschraube 22 aufweist, wobei die Gewindemutter 21 zum Beispiel in die Sensierfeder 17 eingepresst ist und wobei die Gewindeschraube bevorzugt ein trilobulares Gewinde aufweist. Somit ist das in sich verstellbare Einstellelement 18 über eine Einstellänge 23 in seiner Länge beziehungsweise der Abstand des Kopfs 49 zur Anschlagfläche 19 einstellbar, wobei die Gewindeschraube 22 sicher in der eingestellten Lage verbleibt.
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In 3 ist eine ähnliche Konfiguration wie in 2 ausschnittsweise gezeigt, wobei hier der Zuganker 13 keine gefräste Anschlagfläche 19 aufweist, sondern die unbearbeitete Oberfläche, zum Beispiel eines Tiefziehbauteils, die Anschlagfläche 19 für den Kopf 49 bildet. Im Übrigen ist die Zugankerreibkupplung 1 mit der in 2 beschriebenen Wirkweise identisch.
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In 4 ist eine Sensierfeder 17 in einer Explosionsdarstellung dargestellt, an der ein konventionelles Justierelement 40 befestigt wird. Das Justierelement 40 wird mittels einer konventionellen Befestigungsschraube 45 und einer konventionellen Befestigungsmutter 46 an der Sensierfeder 17 befestigt.
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In 5 ist eine Sensierfeder 17 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, bei der das Einstellelement 18 als Schraubpaarung 20 ausgebildet ist, wobei die Gewindemutter 21 mit der Sensierfeder 17 fest verbunden wird und die Gewindeschraube 22 einstellbar mit der Gewindemutter 21 verbunden wird.
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In 6 ist eine Zugankerreibkupplung 1 mit einem konventionellen Zuganker 39 in einer Draufsicht gezeigt, in welchem konventionelle Durchgriffsöffnungen 47 vorgesehen sind, durch die die konventionellen Justierelemente 40 einführbar sind. Hierdurch wird der konventionelle Zuganker 39 erheblich geschwächt.
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In 7 wird ein Zuganker 13 in einer Zugankerreibkupplung 1 in einer Draufsicht gezeigt, bei der die in sich verstellbaren Einstellelemente 18, wobei hier der Kopf 49 zu sehen ist, wie zum Beispiel in 5 gezeigt, vorgesehen sind und somit die Durchgangsöffnungen 48 sehr viel kleiner als die konventionelle Durchgriffsöffnungen 47 (wie in 6 dargestellt) ausgebildet sind und in dieser Ansicht von den Köpfen 49 des Einstellelements 18 verdeckt sind.
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In 8 ist ein konventioneller Zuganker 39 gezeigt, bei dem eine Mehrzahl von konventionellen Durchgriffsöffnungen 47 zu sehen sind.
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In 9 ist hierzu ein Verformungsschaubild des konventionellen Zugankers 39 unter einer üblichen Betätigungsbelastung gezeigt. Die maximale erste Verformung 53 liegt hier bei ca. 62 µm [Mikrometer].
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In 10 ist ein Zuganker 13 mit einer Durchgangsöffnung 48 und einer gefrästen Anschlagfläche 19 gezeigt, wobei hier deutlich zu erkennen ist, dass die Reduzierung von Material in diesem Bereich im Vergleich zu der konventionellen Konfiguration (vgl. 8) deutlich verringert ist.
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In 11 ist entsprechend ein Verformungsschaubild bei identischer Belastung wie in 9 des Zugankers 13 gezeigt, wobei hier die maximale zweite Verformung 54 bei ca. 60 µm [Mikrometer] liegt.
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In 12 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Zugankers 13 gezeigt, wobei lediglich die sehr kleinen Durchgangsöffnungen 48 vorgesehen sind und keine gesonderte Bearbeitung der Anschlagfläche 19 notwendig ist, insbesondere kein Material entfernt werden muss. Damit ist eine Steigerung der Steifigkeit des Zugankers 13 um bis zu 8 % möglich.
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In 13 ist eine Zugankerreibkupplung 1 mit einer Rotationsachse 2 gezeigt, bei der ein erstes Reibpaket 6 und zweites Reibpaket 32 vorgesehen ist. Das erste Reibpaket 6 setzt sich aus einer ersten Anpressplatte 7, einem ersten Reibelement 8 und dem axial fixierten Zentralsteg 41 zusammen. Das Reibelement 8 weist einen Reibelag 9 auf, welcher eine Belagdicke 44 aufweist. Abhängig von der Belagdicke 44 verändert sich der Betätigungsweg 10, welcher sich aus Normalhub 11 und Überweg 12 zusammensetzt. Beim Erreichen des Überwegs 12 wird in der ersten Nachstelleinrichtung 42 mit dem Klemmkörper 16 und dem Nachstellklemmkörper 24 eine Nachstellung erreicht, indem bei einem Überweg 12 der Betätigungsfeder 14 der Klemmkörper 16 freigegeben wird und eine Nachstellung auslöst. Hierzu weist der Klemmkörper 16 eine erste Rampe 25 auf, die auf einer ersten Gegenrampe 27 aufliegt und bei einer Freigabe des Klemmkörpers 16 somit der Klemmkörper 16 in dieser Darstellung nach oben wandert und somit der Nachstellklemmkörper 24 freigegeben wird, welcher mit der zweiten Rampe 26 auf der zweiten Gegenrampe 28 ebenfalls nach oben wandert. Somit wird der Betätigungsweg 10 durch Verlagerung der Ausgangslage der Anpressplatte 7 und des Zugankers 13 an die neue Belagdicke 44 angepasst und so (nahezu) konstant gehalten. Weiterhin ist ein zweites Reibpaket 33 mit einer zweiten Anpressplatte 34, einem zweiten Reibelement 35 und dem Zentralsteg 41 vorgesehen, die ebenfalls über eine weitere Nachstelleinrichtung an einen Verschleiß anpassbar sind, wobei dies hier nicht genauer beschrieben werden soll. Die erste Betätigungsfeder 14 betätigt dabei das erste Reibpaket 6 und die zweite Betätigungsfeder 43 das zweite Reibpaket 33.
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In 14 ist ein Drehmomentübertragungsstrang 50, umfassend eine Antriebseinheit 30, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, einer Abtriebswelle 31, einer Zugankerreibkupplung 1 und einem mittels eines Antriebsstrangs 32 drehmomentübertragend verbundenen linken Antriebsrad 51 und rechten Antriebsrad 52, schematisch dargestellt. Die Abtriebswelle 31 bildet hier die Eingangswelle 3 und der Antriebsstrang 32 beinhaltet die Ausgangswelle 4. Der Drehmomentübertragungsstrang 50 ist hier in einem Kraftfahrzeug 29 angeordnet, wobei die Antriebseinheit 30 mit ihrer Motorachse 38 quer zur Längsachse 37 vor der Fahrerkabine 36 angeordnet ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Einstellelement ist eine einfache Montage mit reduzierter Anzahl an Teilen möglich, wobei zugleich die Fliehkraftbelastung auf die Sensierfeder reduziert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zugankerreibkupplung
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Eingangswelle
- 4
- Ausgangswelle
- 5
- Übertragungselement
- 6
- erstes Reibpaket
- 7
- erste Anpressplatte
- 8
- erstes Reibelement
- 9
- erster Reibbelag
- 10
- Betätigungsweg
- 11
- Normalhub
- 12
- Überweg
- 13
- Zuganker
- 14
- erste Betätigungsfeder
- 15
- erste Nachstelleinrichtung
- 16
- Klemmkörper
- 17
- Sensierfeder
- 18
- Einstellelement
- 19
- Anschlagfläche
- 20
- Schraubpaarung
- 21
- Gewindemutter
- 22
- Gewindeschraube
- 23
- Einstelllänge
- 24
- Nachstellklemmkörper
- 25
- erste Rampe
- 26
- zweite Rampe
- 27
- erste Gegenrampe
- 28
- zweite Gegenrampe
- 29
- Kraftfahrzeug
- 30
- Antriebseinheit
- 31
- Abtriebswelle
- 32
- Antriebsstrang
- 33
- zweites Reibpaket
- 34
- zweite Anpressplatte
- 35
- zweites Reibelement
- 36
- Fahrerkabine
- 37
- Längsachse
- 38
- Motorachse
- 39
- konventioneller Zuganker
- 40
- konventionelles Justierelement
- 41
- Zentralsteg
- 42
- Nachstelleinrichtung
- 43
- zweite Betätigungsfeder
- 44
- Belagdicke
- 45
- konventionelle Befestigungsschraube
- 46
- konventionelle Befestigungsmutter
- 47
- konventionelle Durchgriffsöffnung
- 48
- Durchgangsöffnung
- 49
- Kopf
- 50
- Drehmomentübertragungsstrang
- 51
- linkes Antriebsrad
- 52
- rechtes Antriebsrad
- 53
- erste Verformung
- 54
- zweite Verformung
