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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Selbstnachstellende Reibungskupplungen, deren Selbstnachstellung abhängig von einer sich über einen Verschleiß der Reibbeläge ändernden Ausrückkraft aktiviert wird, sind beispielsweise aus den Dokumenten
DE 44 18 026 A1 und
DE 10 2010 051 150 A1 bekannt. Bei derartigen Reibungskupplungen wird die Tellerfeder bei sich öffnender Reibungskupplung durch die Kräfte der zwischen Reibbelägen einer Kupplungsscheibe axial wirksamen Belagfederung, der zwischen Anpressplatte und Gegendruckplatte beziehungsweise Kupplungsdeckel wirksam angeordneten Blattfedern und der beispielsweise als Tellerfeder ausgebildeten Sensorfeder an eine sich zwischen Tellerfeder und Kupplungsdeckel befindende Rampeneinrichtung mit fest am Kupplungsdeckel angeordneten, über den Umfang verteilten, ansteigenden Rampen und einem in Umfangsrichtung durch Federn vorgespannten Rampenring mit Gegenrampen gedrückt. Bei einem Verschleiß der zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte der Reibungskupplung verspannten Reibbeläge übersteigt die zur Öffnung der Reibungskupplung notwendige Ausrückkraft die Summe der von der Belagfederung, Blattfedern und der Sensorfeder bereitgestellten Summenkraft. Dies führt zu einer axialen Verlagerung der die Tellerfeder in Richtung Anpressplatte abstützenden Sensorfeder, so dass der Druck der Tellerfeder auf den Rampenring entlastet wird und dieser unter Ausgleich des axialen Verschleißes der Reibbeläge verdrehen kann. Durch das Kräftegleichgewicht zwischen Belagfederung, Blattfedern und Sensorfeder erfolgt daher eine Selbstnachstellung eines Reibbelagsverschleißes der Reibbeläge kraftgesteuert. Die Einstellung der Vorspannung der Sensorfeder erfolgt mittels der Zentrierung der Tellerfeder gegenüber dem Kupplungsdeckel dienenden Tellerfederzentrierbolzen, die zugleich einen Axialanschlag für die Sensorfeder bilden. Hierbei können beispielsweise sechs, sieben oder acht über den Umfang verteilte Tellerfederzentrierbolzen vorgesehen sein. Diese werden im Kupplungsdeckel vernietet. Die Sensorfederkraft der Reibungskupplung ist dabei durch die Einbaulage der Sensorfeder vorgegeben und neben deren Kennlinie von einem Abstand eines als Axialanschlag dienenden Bunds des Zentrierbolzens zum Kupplungsdeckel abhängig. Hierbei benötigt jeder Reibungskupplungstyp abhängig von dessen Auslegung Tellerfederzentrierbolzen mit spezifischer Bundlänge, wodurch die Anzahl der verschiedenen, vorzuhaltenden Bolzentypen groß ist. Desweiteren ist für jeden Reibungskupplungstyp abhängig von der Auslegung dieser eine spezifische Sensorfeder mit spezifischer Kennlinie notwendig, so dass auch die Anzahl von vorzuhaltenden Sensorfedertypen groß ist. Aufgrund der nur in einem begrenzten Rastermaß vorhandenen Tellerfederzentrierbolzen mit entsprechenden Abständen ist eine Feinabstimmung der Reibungskupplung abhängig von der Kennlinie der Tellerfeder und der Kennlinie der Sensorfeder undurchführbar oder zumindest aufwendig. Desweitern sind die vernieteten Tellerfederbolzen hohen Spannungen ausgesetzt und können bei spaltbehafteter Vernietung an dem Kupplungsdeckel brechen.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine kraftgesteuert selbstnachstellende Reibungskupplung und ein Verfahren zu deren Herstellung vorzuschlagen, wobei die Herstellung vereinfacht und die Reibungskupplung robust ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und die Merkmale des Verfahrens des Anspruchs 7 gelöst. Die von diesen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 beziehungsweise des Verfahrens des Anspruchs 7 wieder.
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Die vorgeschlagene Reibungskupplung enthält eine beispielsweise als Schwungrad direkt mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbare oder an einer sekundären Schwungmasse eines Drehschwingungsdämpfers aufgenommene Gegendruckplatte und eine beispielsweise separat von der Gegendruckplatte montierte und verbaute Kupplungsdruckplatte. Die Kupplungsdruckplatte enthält eine im eingebauten Zustand der Reibungskupplung axial verlagerbar und drehfest gegenüber der Gegendruckplatte aufgenommene Anpressplatte. Die Anpressplatte ist in der Kupplungsdruckplatte mittels Blattfedern mit einem im eingebauten Zustand der Reibungskupplung mit der Gegendruckplatte drehfest verbundenen Kupplungsdeckel befestigt. Zwischen Gegendruckplatte und Anpressplatte sind axial entgegen der Wirkung einer Belagfederung verspannbare Reibbeläge vorgesehen, die mit Gegendruckplatte und Anpressplatte bei geschlossener Reibungskupplung einen Reibschluss bilden, der beim Öffnen der Reibungskupplung in Schlupf übergeht und bei vollständig geöffneter Reibungskupplung vollständig getrennt wird. Zwischen dem Kupplungsdeckel und der Anpressplatte ist eine Tellerfeder verspannt, welche in einem geschlossenen Zustand der Reibungskupplung die Anpressplatte entgegen der Wirkung der Blattfedern und der Belagfederung an einem Betriebspunkt gegen die Gegendruckplatte verspannt. Zur Ausbildung einer kraftgesteuerten Nachstellung von an den Reibbelägen auftretendem Verschleiß ist eine zwischen Tellerfeder und Kupplungsdeckel angeordnete, die Tellerfeder im geschlossenen Zustand axial gegenüber dem Kupplungsdeckel abstützende Rampeneinrichtung mit einem in Umfangsrichtung vorgespannten Rampenring vorgesehen. Zur Erkennung durch den Verschleiß erhöhter Ausrückkräfte ist eine sich mittels die Tellerfeder durchgreifender, über den Umfang verteilter Tellerfederzentrierbolzen an einem Axialanschlag dieser axial gegen die Tellerfeder in Richtung Kupplungsdeckel abstützende Sensorfeder vorgesehen. Um die Tellerfederzentrierbolzen robuster und einfacher sowie in einheitlicher Ausführung für möglichst viele Reibungskupplungstypen vorzusehen, sind die Tellerfederzentrierbolzen mittels einer Gewindeverbindung von der Anpressplatte her durch die Tellerfeder in dem Kupplungsdeckel aufgenommen.
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In vorteilhafter Weise kann mittels der Gewindeverbindung ein axial kalibrierter Abstand des Axialanschlags gegenüber dem Kupplungsdeckel eingestellt sein. Hierdurch können mittels eines einzigen Typs von Tellerfederzentrierbolzen eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen in kraftschlüssig nachstellenden Reibungskupplungen abgedeckt werden, so dass die Anzahl verschiedener Bauteile und deren Verwaltung vereinfacht wird. Mittels eines mittels der Gewindeverbindung stufenlos einstellbaren Abstands wie Bolzenabstands und damit des Axialanschlags gegenüber dem Kupplungsdeckel kann zudem mittels des kalibrierten Abstands eine vorgegebene Vorspannung der Sensorfeder eingestellt werden, so dass in vielen Anwendungsfällen eine einzige Sensorfeder eine spezifische Ausbildung von Sensorfedern ersetzen kann.
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Die Tellerfederzentrierbolzen sind bevorzugt radial innerhalb des Innenumfangs der Anpressplatte über den Umfang verteilt angeordnet, so dass Verdrehwerkzeuge zur Einstellung des Abstands des Axialanschlags der Tellerfederzentrierbolzen in besonders einfacher Weise eingesetzt werden können.
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Um die Tellerfederzentrierbolzen besonders robust und abgesehen von dem den Axialanschlag bildenden Bund ohne radiale Stufen auszubilden, weisen die Tellerfederzentrierbolzen entlang ihrer Längserstreckung einen einheitlichen Durchmesser mit einem radial gegenüber diesem erweiterten, den Axialanschlag bildenden Bund auf. Hierbei kann zwischen einem die Gewindeverbindung bildenden Außengewinde und dem Bund eine glatte Zentrierfläche gegenüber der Tellerfeder ausgebildet sein.
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In dem vorgeschlagenen Verfahren ist vorgesehen, auf eine Vernietung der Tellerfederzentrierbolzen vollständig zu verzichten und stattdessen eine Gewindeverbindung zwischen dem Kupplungsdeckel und den Tellerfederzentrierbolzen einzusetzen. Dies erspart spannungserzeugende Verfahrensschritte während der Montage der Reibungskupplung in den Tellerfederzentrierbolzen und in dem Kupplungsdeckel. Beide Bauteile können vorab mit den entsprechenden Gewinden versehen sein, so dass die Verbindung zwischen Tellerfederzentrierbolzen und Kupplungsdeckel vergleichsweise kraftarm und den Axialanschlag stufenlos einstellend und kalibriert erfolgen kann. Das Verfahren zur Herstellung der vorgeschlagenen Reibungskupplung sieht in an sich üblicher Weise das Fügen des Kupplungsdeckels, der Rampeneinrichtung, der Tellerfeder, der Anpressplatte, der Sensorfeder zu einer Kupplungsdruckplatte vor. Im Unterschied hierzu werden Tellerfederzentrierbolzen in den Kupplungsdeckel eingeschraubt. Nach dem Zusammenbau der Kupplungsdruckplatte wird der Betriebspunkt der Reibungskupplung eingestellt, indem die Kupplungsdruckplatte auf eine Vorrichtung unter Vorspannung der Anpressplatte aufgebracht wird und die Nachstelleinrichtung, beispielsweise die Rampeneinrichtung eingestellt wird. Die Kalibration des Abstands zwischen dem Axialanschlag der Tellerfederzentrierbolzen und dem Kupplungsdeckel erfolgt unter kalibrierter Einstellung der Vorspannung der Sensorfeder durch Verdrehen der Tellerfederzentrierbolzen gegenüber dem Kupplungsdeckel. Durch die entsprechende, stufenlose Verdrehung kann die Vorspannung der Sensorfeder feinabgestimmt erfolgen, so dass die Anzahl spezifischer Sensorfedern in spezifischen Reibungskupplungstypen stark vermindert, im Idealfall auf eine einzige Sensorfeder für alle Reibungskupplungstypen verringert werden kann.
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Die für die Reibungskupplung und deren Verfahren vorgeschlagenen Tellerfederzentrierbolzen werden bevorzugt in zwei Zonen gegliedert, den Bolzenkopf mit dem den Axialanschlag bildenden Bund und den Bolzenschaft mit dem Gewinde für die Gewindeverbindung mit dem Kupplungsdeckel. Bezüglich des Bauraumanspruchs sind die Gewindeverbindungen platzsparender als eine Vernietung der Tellerfederzentrierbolzen mittels einer Nietkopfvernietung. Die Höhe und der Durchmesser der Tellerfederzentrierbolzen sind bei einer Vernietung abhängig von der Bolzenschaftlänge und dem Fertigungsprozess der die Vernietung herstellenden Druckmaschine. Bei einer Gewindeverbindung wie – verschraubung kann hingegen der Durchmesser des Bolzenschafts konstant gehalten werden. Die Höhe des durch den kalibrierten Axialanschlag vorgegebenen Bunds der Tellerfederzentrierbolzen bedingt die Einbaulage der Sensorfeder und ist stufenlos einstellbar mittels der Gewindeverbindung der Tellerfederzentrierbolzen. Hierdurch können die Sensorfedern standardisiert werden. Die erforderlichen Kräfte der Sensorfeder am Betriebspunkt mit einer optimierten Einstellung der Nachstelleinrichtung können mittels der Verschraubung der Tellerfederzentrierbolzen ebenfalls stufenlos justiert werden. Die Verwendung eines mit durchgängigem Durchmesser ausgebildeten Bolzenschafts ermöglicht eine Vermeidung von gestuften Nietbolzen mit bruchanfälligen Kerbradien und deren Kerbspannungen, so dass die vorgeschlagenen Tellerfederzentrierbolzen robuster und langzeitstabiler ausgebildet sind.
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Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt einen Teilschnitt einer Kupplungsdruckplatte einer Reibungskupplung mit kraftgesteuerter Selbstnachstellung.
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Die Figur zeigt den oberen Teil einer um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Kupplungsdruckplatte 2 der Reibungskupplung 1, von der die Gegendruckplatte nicht dargestellt ist. Die Kupplungsdruckplatte 2 wird auf der Gegendruckplatte mittels des Kupplungsdeckels 3 befestigt, so dass zwischen der Reibfläche der Gegendruckplatte und der Reibfläche 5 der Anpressplatte 4 Reibbeläge einer Kupplungsscheibe angeordnet sind. Die Anpressplatte 4 ist mittels der Blattfedern 6 axial verlagerbar und drehfest mit dem Kupplungsdeckel und damit nach Verbindung des Kupplungsdeckels 3 mit der Gegendruckplatte mit dieser drehfest und axial verlagerbar verbunden.
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Die Tellerfeder 7 ist zwischen der Anpressplatte 4 und dem Kupplungsdeckel 3 axial verspannt und stellt den Betriebspunkt bei maximal über die Reibungskupplung 1 übertragbarem Moment mittels eines Reibschlusses zwischen den Reibbelägen einerseits und Gegendruckplatte und Anpressplatte 4 ein. Die axiale Abstützung der Tellerfeder 7 an der Anpressplatte 4 erfolgt an der Kontaktfläche 8 und an dem Kupplungsdeckel 3 mittels der zwischen Tellerfeder 7 und Kupplungsdeckel 3 angeordneten Rampeneinrichtung 9. Diese ist aus den in dem Kupplungsdeckel 3 vorgesehenen – wie hier dargestellt – eingeprägten, über den Umfang verteilt ansteigenden Rampen 10 und dem die Anlage 11 für die Tellerfeder bildenden Rampenring 12 gebildet. Der Rampenring 12 liegt mittels komplementär zu den Rampen 10 ausgebildeten Gegenrampen 13 an dem Kupplungsdeckel 3 an und ist mittels nicht dargestellter Federn in Umfangsrichtung vorgespannt. Die Verdrehung des Rampenrings 12 ist dabei durch die axiale Vorspannung der Tellerfeder 7 gehemmt. Die Tellerfeder 7 wird hierdurch mittels der aus der Belagfederung der Reibbeläge, der Kräfte der Blattfedern 6 und der Kraft der Sensorfeder 14 gebildeten Summenkraft gegen den Rampenring 12 vorgespannt. Die Sensorfeder 14 ist hierbei mittels der Tellerfederzentrierbolzen 15 gegen den Kupplungsdeckel 3 axial vorgespannt und beaufschlagt die Tellerfeder 7 an dem Drahtring 16 axial gegen den Rampenring 12. Während des Öffnens der Reibungskupplung 1 stützt sich hierbei die Tellerfeder 7 axial an der Sensorfeder 14 ab. Die Steifigkeit der Sensorfeder 14 ist dabei so ausgebildet, dass im Neuzustand oder ausreichend nachgestelltem Zustand der Reibungskupplung 1 der Rampenring 12 axial von der Tellerfeder 7 vorgespannt bleibt. Bei einem Verschleiß der Reibbeläge wandert die Anpressplatte 4 in Richtung Gegendruckplatte, also von dem Kupplungsdeckel 3 weg, so dass sich die Hebelgeometrie der Tellerfeder 7 ändert und sich damit die Ausrückkraft der Reibungskupplung 1 vergrößert. Hierdurch wird während des Öffnens der Reibungskupplung 1 die Sensorfeder 14 axial verlagert, so dass die Hemmung des Rampenrings 12 aufgehoben wird und sich dieser unter Erhöhung der Anlage 11 verdreht, bis der Verschleiß der Reibbeläge kompensiert ist.
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Zur Vorspannung der Sensorfeder 14 gegen die Tellerfeder 7 durchgreifen die Tellerfederzentrierbolzen 15 die Tellerfeder und bilden mittels des endseitig angeordneten Bunds 17 den Axialanschlag 18 für die Sensorfeder 14. Die Tellerfederzentrierbolzen 15 weisen an dem Bolzenschaft 19 einen einheitlichen Durchmesser d auf, an dessen Ende das Außengewinde 20 vorgesehen ist. Das Außengewinde 20 bildet mit dem Innengewinde 21 des Kupplungsdeckels die Gewindeverbindung 22. Die Tellerfederzentrierbolzen sind radial innerhalb des Innenumfangs der Anpressplatte 4 angeordnet und können damit bei fertiggestellter Kupplungsdruckplatte 2 in einfacher Weise der Kalibration des Abstands a zwischen Axialanschlag 18 und Kupplungsdeckel 3 dienen. Hierzu wird bevorzugt am Betriebspunkt der Reibungskupplung 1, beispielsweise nach Fertigung der Kupplungsdruckplatte 2 diese auf eine den Betriebspunkt einstellende Vorrichtung aufgespannt. Durch stufenloses Verdrehen der Tellerfederzentrierbolzen 15 kann eine besonders gute Feinabstimmung des Abstands a und damit der Vorspannung der Sensorfeder 14 erzielt werden. Es versteht sich, dass diese Einstellung gegen Verdrehen gesichert werden kann, beispielsweise durch verdrehgesicherte Gewinde, durch Verstemmen der Gewindeverbindung und dergleichen. Durch die vorgeschlagenen Tellerfederzentrierbolzen 15 kann durch Einstellen des Abstands a eine Standardisierung der Tellerfederzentrierbolzen 15 und der Sensorfedern 14 über viele Reibungskupplungstypen erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibungskupplung
- 2
- Kupplungsdruckplatte
- 3
- Kupplungsdeckel
- 4
- Anpressplatte
- 5
- Reibfläche
- 6
- Blattfeder
- 7
- Tellerfeder
- 8
- Kontaktfläche
- 9
- Rampeneinrichtung
- 10
- Rampe
- 11
- Anlage
- 12
- Rampenring
- 13
- Gegenrampe
- 14
- Sensorfeder
- 15
- Tellerfederzentrierbolzen
- 16
- Drahtring
- 17
- Bund
- 18
- Axialanschlag
- 19
- Bolzenschaft
- 20
- Außengewinde
- 21
- Innengewinde
- 22
- Gewindeverbindung
- a
- Abstand
- d
- Durchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4418026 A1 [0002]
- DE 102010051150 A1 [0002]
