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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Reibungskupplung, mit deren Hilfe eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes gekuppelt werden kann.
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Aus
DE 10 2012 207 037 A1 ist eine Reibungskupplung bekannt, bei der mehrere Hebelsegmente zur axialen Verlagerung einer Anpressplatte in radialer Richtung durch Öffnungen in einem mit einer Gegenplatte verbundenen Kupplungsdeckel hindurchgeführt sind. Die Hebelsegmente können von einem Betätigungssystem verschwenkt werden, um die Anpressplatte relativ zur Gegenplatte zu verlagern, wodurch eine Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte reibschlüssig verpresst werden kann. Die Hebelsegmente werden von einem in Umfangsrichtung geschlossenen Drahtring zusammengehalten, der an abstehenden Nasen der Hebelsegmente radial außen anliegt und ein Aufweiten der Hebelsegmente unter Fliehkrafteinfluss vermeiden soll.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Kraftverhältnisse beim Betätigen einer Reibungskupplung im Wesentlichen konstant zu halten.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine Reibungskupplung mit einem hohen Ausmaß an im Wesentlichen konstanten Kraftverhältnissen beim Betätigen der Reibungskupplung ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Reibungskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Reibungskupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen mit einem Kupplungsdeckel zum zumindest teilweisen Abdecken der Reibungskupplung, eine über ein Befestigungsmittel mit dem Kupplungsdeckel befestigte Gegenplatte, einer relativ zur Gegenplatte axial verlagerbaren Anpressplatte zum reibschlüssigen Verpressen einer Kupplungsscheibe zwischen der Gegenplatte und der Anpressplatte, einem schwenkbar an dem Kupplungsdeckel abgestützten, insbesondere als Tellerfeder ausgestaltetem, Hebelelement zum Verlagern der Anpressplatte und einem radial außen an dem Kupplungsdeckel und der Gegenplatte mit Vorspannung angepressten Haltering zur relativen Lagefixierung des Kupplungsdeckels zur Gegenplatte unter Fliehkrafteinfluss.
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Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass die Gegenplatte und der Kupplungsdeckel unter Fliehkrafteinfluss ihre Relativlage ändern könnten, wodurch sich durch die fliehkraftbedingte Verlagerung des Kupplungsdeckels der Schwenkpunkt für das Hebelement ebenfalls verlagern könnte. Durch den verlagerten Schwenkpunkt für das Hebelement können sich die Kraftverhältnisse zum Betätigen der Reibungskupplung ändern, indem sich beispielsweise der Hubweg der Anpressplatte, die Winkelstellung des Hebelelements, der zum Betätigen erforderliche Schwenkwinkel des Hebelelements oder Ähnliches ändern. Dadurch würden sich in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahl der Reibungskupplung durch Fliehkrafteinflüsse die Kraftverhältnissen beim Betätigen der Reibungskupplung ändern. Es wurde erkannt, dass es grundsätzlich möglich ist, dass die aus der Gegenplatte und dem Kupplungsdeckel gebildete Baueinheit unter Fliehkrafteinfluss zu einer Radialebene elastisch kippen kann und/oder der Kupplungsdeckel unter Fliehkrafteinfluss einen radialen Versatz zur Gegenplatte ausführen kann. Durch den mit Vorspannung sowohl an der Gegenplatte als auch an dem Kupplungsdeckel anliegenden Haltering kann der Haltering eine der Fliehkraft entgegen gerichtete Haltekraft nach radial innen auf die Gegenplatte und den Kupplungsdeckel aufprägen. Dadurch kann der Fliehkrafteinfluss auf die Gegenplatte und den Kupplungsdeckel zumindest teilweise kompensiert werden. Der mit Vorspannung sowohl an der Gegenplatte als auch an dem Kupplungsdeckel anliegende Haltering kann dadurch die aus der Gegenplatte und dem Kupplungsdeckel gebildete Baueinheit versteifen und einen radialen Versatz des Kupplungsdeckels zur Gegenplatte unter Fliehkrafteinfluss verhindern, so dass eine fliehkraftabhängige Veränderung der Kraftverhältnisse durch einen fliehkraftbedingt verlagerten Schwenkpunkt des Hebelelements vermieden ist und eine Reibungskupplung mit einem hohen Ausmaß an im Wesentlichen konstanten Kraftverhältnissen beim Betätigen der Reibungskupplung ermöglicht ist.
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Das Hebelelement kann insbesondere als im Wesentlichen als Tellerfeder ausgestaltete Hebelfeder ausgebildet sein. Das Hebelelement kann einen Tellerfederring zur Bereitstellung einer Tellerfederfunktionalität aufweisen, von dem nach radial innen Federzungen abstehen können, über die ein insbesondere hydraulisches Betätigungssystem eine Betätigungskraft zum Verlagern der Anpressplatte einleiten kann. Das Hebelelement kann beispielsweise an einer abstehenden, beispielsweise durch Prägen erzeugte, umlaufende Nase des Kupplungsdeckel um einen in Umfangsrichtung im Wesentlichen linienförmigen Schwenkpunkt verschwenkt werden, wobei sich beim Verschwenken insbesondere die Konizität des tellerfederartig ausgestalteten Hebelelements ändern kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein an dem Kupplungsdeckel abgestützter, insbesondere in Umfangsrichtung geschlossener, Kippring vorgesehen sein, der für das Hebelelement einen in Umfangsrichtung im Wesentlichen linienförmigen Schwenkpunkt ausbildet. Es ist auch möglich das Hebelelement durch mehrere einzelne schwenkbar an dem Kupplungsdeckel angebrachte Hebelsegmente auszubilden, wie in
DE 10 2012 207 037 A1 dargestellt, auf dessen Inhalt hiermit als Teil der Erfindung Bezug genommen wird. Die Gegenplatte kann insbesondere mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors gekoppelt sein, während die Kupplungsscheibe mit einer Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sein kann. Der Kupplungsdeckel ist insbesondere drehfest mit der Gegenplatte verbunden. Insbesondere ist der Kupplungsdeckel abgesehen von Fliehkrafteinflüssen bei entsprechend hohen Drehzahl im Wesentlichen bewegungsfest mit der Gegenplatte, insbesondere lagefixiert, verbunden. Beispielsweise kann der Kupplungsdeckel eine Durchgangsöffnung für das Befestigungsmittel aufweisen, um mit Hilfe des Befestigungsmittels den Kupplungsdeckel mit der Gegenplatte zu verklemmen, wobei das Befestigungsmittel mit einer Spielpassung in der Durchgangsöffnung eingesetzt ist. Eine durch dieses Spiel prinzipiell mögliche Verlagerung des Kupplungsdeckels zur Gegenplatte und/oder zum Befestigungsmittel, wenn unter entsprechend hohem Fliehkrafteinfluss vorherrschende Klemmkräfte überwunden werden können, kann durch den Haltering vermieden werden. Der Haltering weist insbesondere eine höhere Festigkeit als die Anpressplatte und/oder der Kupplungsdeckel auf. Der Haltering kann insbesondere aus einem geeignet legierten und/oder geeignet wärmebehandelten Stahl hergestellt sein. Der Haltering kann im montierten Zustand elastisch nach radial außen geweitet sein, so dass der Haltering mit einer nach radial innen gerichteten Haltekraft mit ausreichender Vorspannung an dem Kupplungsdeckel und der Gegenplatte anliegen kann. Der Haltering kann flächig oder linien- beziehungsweise punktförmig an der Gegenplatte und/oder an dem Kupplungsdeckel mit einer Kontaktfläche oder mehreren Kontaktflächen anliegen. Die Funktion des Halterings können unterschiedlich geformte Halteringe mit unterschiedlichen Querschnittsflächen ausfüllen, wobei je nach Anwendungsfall eine jeweils andere Querschnittsfläche des Halterings zweckdienlich sein kann.
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Insbesondere bilden der Kupplungsdeckel und die Gegenplatte eine gemeinsame in Umfangsrichtung insbesondere geschlossene Aufnahmenut zur Aufnahme des Halterings aus. Der Haltering kann dadurch bauraumsparend zumindest teilweise in der Haltenut versenkt aufgenommen sein. Insbesondere ist es möglich zum Haltering weisende Auflageflächen der Aufnahmenut als schiefe Ebene zu nutzen, an denen der Haltering während der Befestigung des Kupplungsdeckels mit der Gegenplatte nach radial außen abgleiten kann, wodurch der Haltering nach radial außen elastisch gedehnt werden kann. Dadurch lässt sich bereits während der Befestigung des Kupplungsdeckels mit der Gegenplatte die Vorspannung des Halterings erzeugen, ohne dass ein separater Bearbeitungsschritt hierfür erforderlich ist. Ferner kann der Haltering in der Aufnahmenut in einer definierten Axiallage positioniert werden.
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Vorzugsweise weist die Aufnahmenut zum Haltering weisende Auflageflächen auf, wobei die jeweilige Auflagefläche eben und/oder gerundet, insbesondere konvex, ausgeformt ist. Die eben ausgeführten Auflageflächen können eine schiefe Ebene mit konstanter Steigung ausbilden, so dass der Haltering mit einer zur Veränderung des axialen Abstands des Kupplungsdeckels zur Gegenplatte während des Befestigens proportionalen Radiuserweiterung aufgedehnt werden kann. Wenn die Auflageflächen gebogen, insbesondere gerundet, ausgeformt sind, ergibt sich eine schiefe Ebene mit einer veränderlichen Steigung. Bei einer konvexen Ausgestaltung kann zu Beginn des Befestigungsvorgangs der Haltering überproportional aufgeweitet werden, so dass besonders schnell der Haltering vorgespannt ist.
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Besonders bevorzugt weist der Haltering eine Dicke D in radialer Richtung auf, wobei der Haltering mit einem Anteil d in radialer Richtung in der Aufnahmenut aufgenommen ist, wobei 0,10 ≤ d/D ≤ 1,00, insbesondere 0,40 ≤ d/D ≤ 0,90, vorzugsweise 0,50 ≤ d/D ≤ 0,80 und besonders bevorzugt 0,60 ≤ d/D ≤ 0,75 gilt. Der Haltering kann dadurch mit einem signifikanten Anteil, insbesondere vollständig, in die Aufnahmenut hineinreichen, so dass der durch den Haltering bestimmte radiale Bauraumbedarf gering gehalten und minimiert werden kann.
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Insbesondere ist der Haltering an einer nach radial innen weisenden Innenseite gerundet, insbesondere konvex, ausgestaltet. Eine scharfkantige Querschnittsform des Halterings kann dadurch vermieden werden, so dass der Haltering nicht mit scharfkantigen Ecken in die Aufnahmenut eingreifen muss. Die Flächenpressung zwischen dem Haltering und der Gegenplatte und/oder dem Kupplungsdeckel, insbesondere innerhalb der Aufnahmenut, kann dadurch reduziert werden. Eine elastische Verformung des Haltering unter Fliehkrafteinfluss kann dazu führen, dass sich die Kontaktfläche zwischen dem Haltering und der Anpressplatte und/oder dem Kupplungsdeckel vergrößert, wodurch eine entsprechend hohe Versteifung unter Fliehkrafteinfluss erreicht werden kann.
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Vorzugsweise ist der Haltering in Umfangsrichtung geschlossen ausgeführt. Der Haltering braucht dadurch nicht als nur einen Teil des Umfangs umgreifende Spange ausgebildet sein, für die entsprechend formschlüssig Rastmittel vorgesehen sein müssten. Stattdessen kann der Haltering besonders einfach ausgestaltet und hergestellt sein, beispielsweise als geschlossener Drahtring oder geschlossenes Metallband.
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Besonders bevorzugt verläuft das Befestigungsmittel in axialer Richtung, wobei das, insbesondere als Schraube oder Niet ausgestaltete, Befestigungsmittel den Kupplungsdeckel mit der Gegenplatte formschlüssig und/oder reibschlüssig befestigt. Durch den Verlauf des Befestigungsmittels in axialer Richtung ist es grundsätzlich möglich bei hinreichend hohen Fliehkräften einen radialen Versatz des Kupplungsdeckels relativ zur Gegenplatte zuzulassen, der dann von dem Haltering verhindert wird. Die Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der von dem Befestigungsmittel aufzubringenden Anpresskraft, können dadurch gering gehalten werden. Das Befestigungsmittel kann dadurch beispielsweise für die Funktion ausgelegt werden lediglich ein Klaffen des Kupplungsdeckels von der Gegenplatte zu verhindern.
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Insbesondere ist die Gegenplatte aus Gusseisen und der Kupplungsdeckel aus Stahl hergestellt. Die Gegenplatte und der Kupplungsdeckel könne dadurch kostengünstig hergestellt werden. Durch den Haltering kann insbesondere zugelassen werden, dass die Gegenplatte und der Kupplungsdeckel durch eine unterschiedliche Materialstruktur ein unterschiedliches Dehnungsverhalten unter Fliehkrafteinfluss aufweisen können.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Reibungskupplung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bei dem der Haltering in axialer Richtung zwischen dem Kupplungsdeckel und der Gegenplatte positioniert wird, wobei der Kupplungsdeckel durch den Haltering zu der Gegenplatte beabstandet positioniert ist und nachfolgend der Kupplungsdeckel mit Hilfe des Befestigungsmittels mit der Gegenplatte befestigt wird, wobei während des Befestigens der axiale Abstand des Kupplungsdeckels zur Gegenplatte reduziert und der Haltering von dem Kupplungsdeckel und/oder von der Gegenplatte in radialer Richtung aufgeweitet wird. Das Verfahren kann insbesondere wie vorstehend anhand der Reibungskupplung erläutert aus- und weitergebildet sein. Der nach dem Befestigen mit Vorspannung sowohl an der Gegenplatte als auch an dem Kupplungsdeckel anliegende Haltering kann die aus der Gegenplatte und dem Kupplungsdeckel gebildete Baueinheit versteifen und einen radialen Versatz des Kupplungsdeckels zur Gegenplatte unter Fliehkrafteinfluss verhindern, so dass eine fliehkraftabhängige Veränderung der Kraftverhältnisse durch einen fliehkraftbedingt verlagerten Schwenkpunkt des Hebelelements vermieden ist und eine Reibungskupplung mit einem hohen Ausmaß an im Wesentlichen konstanten Kraftverhältnissen beim Betätigen der Reibungskupplung ermöglicht ist.
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Insbesondere gleitet der Haltering während des Befestigens auf einer von dem Kupplungsdeckel und/oder der Gegenplatte ausgebildeten schiefen Ebene ab. Ein Verklemmen des Halterings zwischen dem Kupplungsdeckel und der Gegenplatte kann dadurch vermieden werden. Zudem kann der Haltering während der Befestigung des Kupplungsdeckels mit der Gegenplatte nach radial außen an der schiefen Ebene abgleiten, wodurch der Haltering nach radial außen elastisch gedehnt werden kann. Dadurch lässt sich bereits während der Befestigung des Kupplungsdeckels mit der Gegenplatte die Vorspannung des Halterings erzeugen, ohne dass ein separater Bearbeitungsschritt hierfür erforderlich ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht eines Teils einer ersten Ausführungsform einer Reibungskupplung während der Montage,
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2: eine schematische Schnittansicht der Reibungskupplung aus 1 nach der Montage,
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3a: eine schematische Schnittansicht eines Details einer zur Reibungskupplung aus 1 alternativen zweiten Ausführungsform während der Montage,
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3b: eine schematische Schnittansicht der Reibungskupplung aus 3a nach der Montage,
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4a: eine schematische Schnittansicht eines Details einer zur Reibungskupplung aus 1 alternativen dritten Ausführungsform während der Montage,
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4b: eine schematische Schnittansicht der Reibungskupplung aus 4a nach der Montage,
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5a: eine schematische Schnittansicht eines Details einer zur Reibungskupplung aus 1 alternativen vierten Ausführungsform während der Montage,
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5b: eine schematische Schnittansicht der Reibungskupplung aus 5a nach der Montage und
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6: eine schematische perspektivische Schnittansicht der Reibungskupplung aus 1.
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Die in 1 vereinfacht dargestellte Reibungskupplung 10 weist eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors verbindbare insbesondere durch Stahlguss hergestellte Gegenplatte 12 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines als Schraube ausgestalteten Befestigungsmittels 14 mit einem insbesondere als Stahl hergestellten Kupplungsdeckel 16 verschraubt werden kann. Der Kupplungsdeckel 16 weist eine Durchgangsöffnung 18 auf, durch die das Befestigungsmittel 14 mit Spiel hindurch gesteckt ist. Die Gegenplatte 12 und der Kupplungsdeckel 16 weisen an ihren aufeinander zu weisenden Axialseiten radial außen eine durch jeweils eine gerundete Auflagefläche 20 begrenzte Vertiefung auf. Zwischen der Gegenplatte 12 und dem Kupplungsdeckel 16 ist im Bereich der Auflageflächen 20 ein in Umfangsrichtung geschlossener Haltering 22 positioniert.
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Wenn in der in 1 dargestellten Relativlage der Kupplungsdeckel 16 mit der Gegenplatte 12 verschraubt wird, kann der Haltering 22 nach radial außen gedehnt werden und in der in 2 dargestellten verschraubten Position in eine von den Auflageflächen 20 ausgebildete Aufnahmenut 24 zumindest teilweise eingesetzt sein. Hierbei kann die Konturierung der Auflageflächen 20 der Konturierung des Halterings 22 entsprechen, so dass sich ein flächiger Kontakt zwischen dem Haltering 22 und den Auflageflächen 20 ausbilden kann. In dieser aufgedehnten Stellung kann der Haltering 22 mit Vorspannung sowohl an der Gegenplatte 12 als auch an dem Kupplungsdeckel 16 anliegen. Wenn die Reibungskupplung 12 um eine Drehachse 26 rotiert, kann ab einer hinreichend hohen Drehzahl und damit verbundenen Fliehkräften beispielsweise der Kupplungsdeckel 16 das Bestreben haben trotz der von dem Befestigungsmittel 14 aufgebrachten Klemmkraft im Rahmen des zwischen der Durchgangsöffnung 18 und dem Befestigungsmittel 14 vorgesehenen Spiels stärker nach radial außen aufzuweiten als die Gegenplatte 12. Jedoch kann der mit Vorspannung aufgepresste Haltering 22 diese fliehkraftbedingte Veränderung der Relativlage verhindern, so dass insbesondere ein an dem Kupplungsdeckel 16 schwenkbar abgestütztes Hebelelement 28 auch unter Fliehkrafteinfluss seine Relativlage, insbesondere seinen Schwenkpunkt, relativ zur Gegenplatte beibehält.
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Die Verlagerung einer relativ zur Gegenplatte 12 von dem Hebelelement 28 verlagerbare Anpressplatte 30, um zwischen der Gegenplatte 12 und der Anpressplatte 30 eine mit einer Getriebeeingangswelle gekoppelte Kupplungsscheibe 32 reibschlüssig zu verpressen, kann dadurch auch bei unterschiedlichen Drehzahlen und besonders hohen Drehzahlen unter im Wesentlichen konstanten Kraftverhältnissen beim Betätigen der Reibungskupplung 10 erfolgen, was von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs mit einer derartigen Reibungskupplung 10 im Allgemeinen als komfortabel empfunden wird.
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Bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 weist der Haltering 22 einen kreisförmigen Querschnitt auf, während die Auflageflächen 20 eine in Umfangsrichtung geschlossene Aufnahmenut 24 mit einem im Wesentlichen habreisförmigen Querschnitt ausbilden. Wie in 3a und 3b dargestellt, können im Vergleich zu der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 die Auflageflächen 20 als schiefe Ebene mit einer konstanten Steigung ausgestaltet sein, so dass sich eine Aufnahmenut 24 mit einem im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt ergibt. Wie in 4a und 4b dargestellt kann im Vergleich zu der in 3a und 3b dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 der Haltering 22 an einer zur Aufnahmenut 24 weisenden Innenseite gerundet und an einer von der Aufnahmenut 24 wegweisenden Außenseite gerade ausgeführt sein. Der Kontakt des Halterings 22 an den Auflageflächen 22 kann dadurch mit einem größeren Radius erfolgen, so dass nach einer elastischen Verformung des Halterings 22 unter Fliehkrafteinfluss schneller eine entsprechend größere Kontaktfläche zwischen dem Haltering 22 und der Gegenplatte 12 und/oder dem Kupplungsdeckel 16 vorliegen kann, wodurch sich die Flächenpressung reduzieren lässt. Bei der in 5a und 5b dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 weist der Haltering 22 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Eckkanten auf. Ferner sind die Auflageflächen 20 konvex ausgestaltet. Insbesondere ist es möglich sämtliche in den Figuren dargestellten Querschnitte des Halterings 22 mit sämtlichen in den Figuren dargestellten Auflageflächen 20 und Aufnahmenuten 24 zu kombinieren.
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Wie in 6 dargestellt kann die Reibungskupplung 10 auch zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Anpressplatten 30 aufweisen, um zwei Kupplungsscheiben 32 reibschlüssig zu verpressen. Hierzu ist nur ein Hebelelement 28 erforderlich, um beide Anpressplatten relativ zur Gegenplatte 12 zu verlagern, um beide Kupplungsscheiben 32 zu verpressen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Reibungskupplung
- 12
- Gegenplatte
- 14
- Befestigungsmittels
- 16
- Kupplungsdeckel
- 18
- Durchgangsöffnung
- 20
- Auflagefläche
- 22
- Haltering
- 24
- Aufnahmenut
- 26
- Drehachse
- 28
- Hebelelement
- 30
- Anpressplatte
- 32
- Kupplungsscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012207037 A1 [0002, 0008]
