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Die Erfindung betrifft eine Tellerfederanordnung für eine Reibkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Tellerfederanordnungen bekannt, bei denen hauptsächlich die gezogene und die gedrückte Anordnung zu unterscheiden sind. Die gedrückte Anordnung hat den Vorteil, dass die Krafteinleitung auf die Tellerfeder, nämlich durch Drücken eines Betätigungselements auf die Tellerdeder, besonders einfach ist. Die gezogene Tellerfederanordnung hingegen muss durch ein Betätigungselement gezogen werden, wobei diese Art der Betätigungselemente sehr aufwendig sind. Die gezogene Tellerfederanordnung hat jedoch häufig den Vorteil, dass sie ein größeres Übersetzungsverhältnis aufweist als die gedrückte Anordnung, weil bei der gezogenen Tellerfederanordnung die Kippauflage der Tellerfeder weit außen am Umfang vorgesehen werden kann.
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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 eine Tellerfederanordnung für eine Reibkupplung, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine erste Tellerfeder für einen Krafteingriff in Kraftrichtung auf eine Anpressplatte;
- – eine zweite Tellerfeder für eine Krafteinleitung in Hebelrichtung durch eine Betätigungseinrichtung,
wobei die beiden Tellerfedern derart aufeinander wirken, dass die Hebelrichtung gleich der Kraftrichtung ist.
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Die hier vorgeschlagene Tellerfederanordnung ist dazu eingerichtet eine Kraft auf eine Anpressplatte einer Reibkupplung auszuüben, wobei die Kraftausübung der Tellerfederanordnung durch eine Betätigungseinrichtung aufgehoben werden kann. Es sind dabei Anordnungen möglich, bei der die Tellerfederanordnung die Anpressplatte gegen eine korrespondierende Reibscheibe drückt, also die Reibkupplung in Reibeingriff bringt, wenn die Betätigungseinrichtung nicht auf die Tellerfederanordnung einwirkt. Man spricht hier von einer normal geschlossenen oder, im umgekehrten Fall, von einer normal geöffneten Reibkupplung. Der Einfachheit halber wird im Folgenden eine normal geschlossene Tellerfederanordnung beschrieben, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Tellerfederanordnung weist dabei eine erste Tellerfeder auf, die auf eine Anpressplatte einwirkt. Im hier beschriebenen Beispiel presst die erste Tellerfeder in Kraftrichtung die Anpressplatte gegen ihre korrespondierenden Reibpartner. Die zweite Tellerfeder hingegen steht nicht in Wirkkontakt mit der Anpressplatte sondern wirkt auf die erste Tellerfeder. Die zweite Tellerfeder wird durch eine Betätigungseinrichtung entgegen ihrer Normalauslenkung zur Ausübung ihrer Vorspannkraft betätigt, so dass durch die zweite Tellerfeder in dem hier beschriebenen Beispiel die Krafteinleitung der ersten Tellerfeder auf die Anpressplatte gelöst wird und hierdurch den Reibeingriff der Anpressplatte löst. Hierbei wirken die Tellerfedern derart aufeinander, dass die Krafteinleitungsrichtung der ersten Tellerfeder der Hebelrichtung durch die Betätigungseinrichtung entspricht. Das heißt, dass bei einer Betätigung durch die Betätigungseinrichtung die erste Tellerfeder eine entgegengesetzte Bewegung zur Betätigungsrichtung also Hebelrichtung ausführt. Somit kann im Vergleich zum Stand der Technik eine erste Tellerfeder, welche sonst gezogen werden müsste, gedrückt werden und umgekehrt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Tellerfederanordnung ist die erste Tellerfeder dazu eingerichtet, am Außenumfang gelagert zu werden und auf einem kleineren Radius den Krafteingriff auf eine Anpressplatte vorzunehmen.
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Durch diese Anordnung wird eine besonders vorteilhafte Federübersetzung erreicht, weil das Verhältnis von dem Hebel zwischen Krafteinleitung und Kippauflage zum Hebelarm zwischen Hebeleinleitung und Kippauflage besonders groß wird. Hierdurch wird ebenfalls die Federübersetzung groß, wodurch die notwendige Betätigungskraft klein wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Tellerfederanordnung ist die zweite Tellerfeder im Einbau in einer Reibkupplung zum Lösen des Krafteingriffs der ersten Tellerfeder auf eine Anpressplatte der Reibkupplung durch eine Betätigungseinrichtung hin zur Anpressplatte zu bewegen.
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Bei dieser Anordnung ist die Betätigungsrichtung eine sogenannte gedrückte Betätigungseinrichtung, wodurch kein komplizierter Aufbau der Krafteinleitung auf die Tellerfederanordnung von der Seite der Betätigungseinrichtung notwendig ist. Hierdurch kann insbesondere bei der oben beschriebenen Anordnung der ersten Tellerfeder ein günstiges Übersetzungsverhältnis erreicht werden. Nämlich kann zugleich ein einfacher Aufbau der Betätigungseinrichtung mit dem guten Übersetzungsverhältnis einer gezogenen Tellerfederanordnung kombiniert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Tellerfederanordnung ist die Federübersetzung der Tellerfederanordnung groß, in dem ein erster Hebelarm der ersten Tellerfeder größer ist als ein erster Kraftarm der ersten Tellerfeder und indem ein zweiter Hebelarm der zweiten Tellerfeder größer ist als ein zweiter Kraftarm der zweiten Tellerfeder.
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Durch die hier gewählten Verhältnisse der Hebelarme zu den jeweiligen Kraftarmen wird eine große Federübersetzung erreicht. Ganz besonders bevorzugt ist bei der zweiten Tellerfeder eine Konfiguration als zweiseitiger Hebel gewählt, bei der der zweite Kraftarm bevorzugt besonders kurz ist im Vergleich zum zweiten Hebelarm. Besonders bevorzugt ist die erste Tellerfeder dabei als gleichseitiger Hebel ausgeführt, wobei sich der Hebeleingriffspunkt und der Krafteinleitungspunkt unterscheiden. Bei einer solchen Anordnung ist der Krafteinleitungspunkt weiter innen als der Hebeleinleitungspunkt und somit ist der erste Kraftarm kürzer als der erste Hebelarm, wobei bei diesem Verhältnis es anzustreben ist, dass der erste Kraftarm vergleichsweise besonders lang ist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei die zweite Tellerfeder insgesamt kurz, weil hierdurch die Länge der ersten Tellerfeder zunehmen kann, welche in einem stärkeren Verhältnis ein Anwachsen des Übersetzungsverhältnisses aufweist als die erste Tellerfeder in der gezogenen Anordnung. Somit wächst mit der abnehmenden Länge der zweiten Tellerfeder das Gesamtübersetzungsverhältnis stärker als es bei der zweiten Tellerfeder abnimmt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Tellerfederanordnung weist jede der Tellerfedern nur eine Kippauflage auf.
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Durch die geringere Anzahl an Kippauflagen wird die Reibung bei der Auslenkung der Tellerfederanordnung minimiert. Darüber hinaus ist der Aufbau besonders einfach, weil insgesamt nur zwei Auflagepunkte beziehungsweise Auflageringe gebildet werden müssen. Besonders bevorzugt werden die Kippauflagen durch Drahtringe gebildet, welche zum Beispiel durch einen Kupplungsdeckel positioniert sind und wobei der Kupplungsdeckel die Lagerkräfte aufnimmt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – zumindest ein Reibpaket mit zumindest einer Anpressplatte und zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe, über die im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
- – zumindest eine Tellerfederanordnung gemäß der obigen Beschreibung, die auf das zumindest eine Reibpaket wirkt.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, eine Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang derart zu verbinden, dass eine Drehmomentübertragung gelöst werden kann. Hierzu weist sie zumindest ein Reibpaket auf, welches zumindest eine Anpressplatte und zumindest eine korrespondierende Reibscheibe aufweist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Mit der hier vorgeschlagenen Tellerfederanordnung ist es möglich, bei gleichen Außenmaßen ein größeres Übersetzungsverhältnis zu erreichen. Darüber hinaus kann eine gezogene Konfiguration in eine gedrückte umgesetzt werden, ohne dass größere Änderungen an der Reibkupplung vorgenommen werden müssen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die erste Tellerfeder an einer konventionellen ersten Kippauflage lagerbar, und bevorzugt die zweite Tellerfeder ebenfalls an einer konventionellen zweiten Kippauflage lagerbar.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Tellerfederanordnung in eine konventionelle Reibkupplung integrierbar, ohne dass größere Veränderungen vorgenommen werden müssen. Gegebenenfalls müssen lediglich die Auflagen für die konventionellen Kippringe aufgrund eines größeren Übersetzungsverhältnisses leicht verstärkt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung 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. Mit der hier beschriebenen Reibkupplung mit der Tellerfederanordnung ist es möglich auf kleinem Bauraum eine große Federübersetzung zu erreichen. Zugleich kann eine drückende Betätigungseinrichtung verwendet werden, die deutlich weniger Platzbedarf hat als eine ziehende Betätigungseinrichtung.
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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. 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 gezogene Reibkupplung;
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2: eine Reibkupplung mit Tellerfederanordnung im Reibeingriff;
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3: eine Reibkupplung mit Tellerfederanordnung im gelösten Zustand;
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4: eine konventionelle Reibkupplung mit gezogener Tellerfeder;
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5: eine Reibkupplung mit Tellerfederanordnung; und
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6: ein Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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In 1 ist eine gezogene Reibkupplung 2 gezeigt, bei der eine konventionelle Tellerfeder 27 am Außenumfang 8 auf einer ersten Kippauflage 14 gelagert ist und innen über eine gezogene Betätigungseinheit derart betätigt wird, dass die Anpressplatte 9 gelöst wird.
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In 2 ist eine Tellerfederanordnung 1 in einer Reibkupplung 2 gezeigt, die sich in eine erste Tellerfeder 3 und eine zweite Tellerfeder 4 unterteilt. Die erste Tellerfeder 1 ähnelt einer konventionellen gezogenen Tellerfeder 27 (vergleiche 1) und ist an ihrem Außenumfang 8 auf einer ersten Kippauflage 14 gelagert und wirkt beim Krafteingriff 29 auf eine Anpressplatte 9, welche gegen eine Reibscheibe 20 eines Reibpakets 19 gepresst wird. Die zweite Tellerfeder 4 liegt auf einer zweiten Kippauflage 15 und wirkt nach Art einer Wippe auf die erste Tellerfeder 3 und ist so in der hier dargestellten Konfiguration gedrückt betätigbar. Die erste Kippauflage 14 und die zweite Kippauflage 15 sind dabei durch einen Kupplungsdeckel 26 gelagert. Die Reibkupplung 2 ist um eine Rotationsachse 16 rotierbar. In 3 ist die Anordnung wie in 2 gezeigt, wobei hier die Tellerfederanordnung 1 ausgelenkt ist, so dass das Reibpaket gelöst ist, das heißt, die Anpressplatte 9 ist von der Reibscheibe 20 beabstandet.
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In 4 ist eine konventionelle Reibkupplung 2 mit einer konventionellen gezogenen Tellerfeder 27 gezeigt. Hierbei soll der Zusammenhang zwischen der Kraft auf die Anpressplatte 9 und der Betätigungskraft auf die konventionelle Tellerfeder 27 aufgezeigt werden. Bei der Krafteinleitung 29 auf die Anpressplatte 9 (hier als Nocke ausgebildet) ist die Kraftrichtung 5 gezeigt. Bei der Rotationsachse 16 befindet sich Betätigungseinrichtung 7 die in Hebelrichtung 6 auf die konventionelle Tellerfeder 27 einwirkt. Der erste Hebelarm 10 (L1) erstreckt sich von der dargestellten Hebelrichtung 6 bis zum Außenumfang 8 und der erste Kraftarm 11 (L2) erstreckt sich zwischen der dargestellten Kraftrichtung 5 und dem Außenumfang 8. Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich aus der Division des ersten Hebelarms 10 durch den ersten Kraftarm 11. Es ist zu erkennen, dass durch die Wahl eines kleinen ersten Kraftarms 11 die Federübersetzung erhöht werden kann.
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In 5 ist die Tellerfederanordnung wie in den 1 und 2 gezeigt, wobei hier das Übersetzungsverhältnis erklärt werden soll. Bei der zweiten Tellerfeder 4, die einen Hebel nach Art einer Wippe ist, ergibt sich der zweite Hebelarm 12 aus dem Abstand zwischen der Bezeichnung der Hebelrichtung 6, bei der die Krafteinleitung durch die Betätigungseinrichtung 7 stattfindet zur zweiten Kippauflage 15. Der zweite Kraftarm 13 (L2) ist der Abstand zwischen der zweiten Kippauflage 15 und dem Kontaktpunkt 30 zwischen der ersten Tellerfeder 3 und der zweiten Tellerfeder 4. Es ist zu erkennen, dass das Übersetzungsverhältnis der zweiten Tellerfeder 4 durch die Wahl eines kleinen zweiten Kraftarms 13 (L2) größer wird beziehungsweise durch die Wahl eines langen ersten Hebelarms 12 (L1). Bei der ersten Tellerfeder ergibt sich der erste Hebelarm 10 (L3) aus dem Abstand zwischen dem Kontaktpunkt 30 und der ersten Kippauflage 14. Der erste Kraftarm 11 (L4) ergibt sich aus dem Abstand der Bezeichnung der Krafteinleitung 5 und der ersten Kippauflage 14. Für die erste Tellerfeder gilt der gleiche Zusammenhang wie bei der konventionellen Tellerfeder 27 in 4. Weil es bei dem Verhältnis der Tellerfedern 3 und 4 nur auf das jeweilige Verhältnis von Hebelarm 10 und 12 zu Kraftarm 11 beziehungsweise 13 ankommt und nicht auf die jeweiligen absoluten Maße, ist es möglich, eine größere Federübersetzung zu erreichen als mit einer gezogenen Kupplung wie sie in 4 dargestellt ist. Werden zum Beispiel für die unterschiedlichen Konfigurationen, wie sie in 4 und in 5 dargestellt sind, die gleichen Maße verwendet, zum Beispiel ein Außenumfang 8 mit einem Durchmesser von 235 mm [Millimeter] und bei der Krafteinleitung 5 mit einem Durchmesser von 197,5 mm und eine Hebeleinleitung 6 mit einem Durchmesser von 73,5 mm so ergibt sich eine Federübersetzung von 4,3. Wird bei den Maßen wie eben genannt in der Konfiguration von 5 der Kontaktpunkt 30 bei einem Durchmesser von 180 mm gesetzt und die zweite Kippauflage 15 bei einem Durchmesser von 160 mm gesetzt, so ergibt sich bereits eine Federübersetzung von 6,3. Somit kann eine größere Federübersetzung bei gleichen Außenmaßen erreicht werden.
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In 6 ist ein Kraftfahrzeug 21 mit einer Antriebseinheit 22 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 25 quer zur Längsachse 24 vor der Fahrerkabine 23 angeordnet ist. Die Antriebseinheit ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 17 mittels einer Reibkupplung 14 mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebstrang 18 verbunden ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Tellerfederanordnung ist es möglich auf gleichem Bauraum eine größere Federübersetzung zu erreichen und zugleich eine gedrückte Konfiguration der Reibkupplung zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tellerfederanordnung
- 2
- Reibkupplung
- 3
- erste Tellerfeder
- 4
- zweite Tellerfeder
- 5
- Kraftrichtung
- 6
- Hebelrichtung
- 7
- Betätigungseinrichtung
- 8
- Außenumfang
- 9
- Anpressplatte
- 10
- erster Hebelarm
- 11
- erster Kraftarm
- 12
- zweiter Hebelarm
- 13
- zweiter Kraftarm
- 14
- erste Kippauflage
- 15
- zweite Kippauflage
- 16
- Rotationsachse
- 17
- Abtriebswelle
- 18
- Antriebsstrang
- 19
- Reibpaket
- 20
- Reibscheibe
- 21
- Kraftfahrzeug
- 22
- Antriebseinheit
- 23
- Fahrerkabine
- 24
- Längsachse
- 25
- Motorachse
- 26
- Kupplungsdeckel
- 27
- konventionelle Tellerfeder
- 28
- gezogene Betätigungeinheit
- 29
- Krafteinleitung
- 30
- Kontaktpunkt
