-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Reibkupplung.
-
Reibkupplungen dienen in der Kraftfahrzeugtechnik insbesondere der Unterbrechung eines Drehmomentflusses von einer Antriebseinheit auf einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges. Zur Betätigung solcher Reibkupplungen sind Ausrücker beispielsweise nach Art eines Zentralausrückers (CSC – concentric slave cylinder) bekannt. Die Ausrücker werden insbesondere in einer Getriebeglocke und/oder die Reibkupplungen insbesondere auf eine Schwungscheibe (z. B. ein ZMS – Zweimassenschwungrad, im Folgenden auch als Gegenplatte bezeichnet) der Antriebseinheit montiert. Zentralausrücker weisen hierzu regelmäßig ein Ausrückergehäuse (im Folgenden auch als Ausrücklager bezeichnet), z. B. mit zumindest einem Kolben auf, der relativ zu dem Ausrückergehäuse durch ein Hydraulikmedium entlang einer axialen Richtung verstellbar ist. Der Kolben wirkt bei bekannten Reibkupplungen auf Tellerfederzungen einer Tellerfeder, wobei durch die Tellerfeder eine Anpressplatte gegen eine Gegenplatte der Reibkupplung pressbar ist, so dass eine Kupplungsscheibe mit Reibbelägen dazwischen geklemmt wird (Reibkupplung geschlossen). Alternativ zum Kolben kann ein Ausrücklager über ein Betätigungselement betätigt werden. Ein Drehmoment der Antriebseinheit wird so von Gegenplatte und Anpressplatte auf die Kupplungsscheibe und eine mit der Kupplungsscheibe drehfest verbundene Getriebeeingangswelle übertragen. Die Betätigung der Tellerfeder durch den Kolben bzw. durch das Ausrücklager führt zu einer Verlagerung der Anpressplatte entlang der axialen Richtung, so dass die Klemmwirkung auf die Kupplungsscheibe gelöst wird, die Reibkupplung ist dann geöffnet. Die Reibkupplung ist mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit verbunden.
-
Die Getriebeeingangswelle erstreckt sich, ausgehend von einem Getriebe durch das Ausrücklager, die Anpressplatte und die Kupplungsscheibe bis zu einem ersten Ende der Getriebeeingangswelle, wobei das erste Ende über ein erstes Lager an der Gegenplatte gelagert ist. Dieses erste Lager ist insbesondere zur Aufnahme von in der radialen Richtung wirkenden Kräften geeignet. Diese Kräfte werden insbesondere von der Antriebswelle auf die Reibkupplung übertragen (z. B. durch Drehungleichförmigkeiten der Antriebseinheit und der daraus resultierenden Bewegung der Antriebswelle in der axialen Richtung. Infolge der Kräfte erfolgt eine Schiefstellung der Reibkupplung bzw. führt die Reibkupplung Wankbewegungen aus. Dabei werden Drehachse der Reibkupplung und Drehachse der Getriebeingangswelle gekippt zueinander angeordnet.
-
Zur Aufnahme dieser Kräfte wird das erste Lager regelmäßig sehr groß dimensioniert. Zusätzlich muss ein Betriebsspiel zwischen Gegenplatte, erstem Lager und erstem Ende recht groß gewählt werden, damit eine gewisse Bewegung der Reibkupplung gegenüber der Getriebeingangswelle möglich ist. Ein zu großes Betriebsspiel führt dazu, dass gar keine Kräfte von dem ersten Lager aufgenommen werden, wobei dann die über die Reibkupplung auf die Getriebeeingangswelle übertragenen Kräfte über die Hauptlager der Getriebeeingangswelle in dem Getriebe aufgenommen werden müssen.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Entlastung des ersten Lagers bei Verkippen der Reibkupplung gegenüber der Getriebeingangswelle herbeizuführen. Die Entlastung des ersten Lagers soll einen Einbau eines kleiner dimensionierten ersten Lagers ermöglichen.
-
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in 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.
-
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, zumindest umfassend, koaxial zueinander angeordnet, eine Reibkupplung, die zwischen einer Antriebswelle und einer Getriebeeingangswelle zur Übertragung von Drehmomenten angeordnet ist, eine Getriebeeingangswelle sowie ein Ausrücklager. Die Reibkupplung umfasst zumindest eine Gegenplatte, eine in einer axialen Richtung zum Öffnen und Schließen der Reibkupplung durch das Ausrücklager verlagerbare Anpressplatte sowie eine zwischen der Gegenplatte und Anpressplatte angeordnete Kupplungsscheibe. Die Getriebeeingangswelle erstreckt sich ausgehend von einem Getriebe durch das Ausrücklager, die Anpressplatte und die Kupplungsscheibe bis zu einem ersten Ende, wobei das erste Ende über ein erstes Lager an der Gegenplatte gelagert ist. Die Reibkupplung weist zumindest ein Stützelement auf, das mit dem Ausrücklager zumindest bei einem Verkippen der Reibkupplung gegenüber der Getriebeeingangswelle zusammenwirkt.
-
Ein Verkippen umfasst hier insbesondere die Auslenkung der Drehachse zumindest von Gegenplatte und Anpressplatte gegenüber der Drehachse der Getriebeeingangswelle. Das zumindest eine Stützelement kommt bei Verkippen der Reibkupplung gegenüber der Getriebeeingangswelle in Kontakt mit dem Ausrücklager, so dass über das Ausrücklager in radialer Richtung wirkende Kräfte aufgenommen werden können. Damit wird das erste Lager entlastet, so dass hier eine kleinere Lagerbauart (eine kleinere Dimensionierung des ersten Lagers oder ein Nadellager als erstes Lager) eingesetzt werden kann.
-
Das zumindest eine Stützelement kann zudem während der Montage des Getriebes als Einführhilfe beim Einfädeln der Getriebeeingangswelle in das erste Lager verwendet werden.
-
Insbesondere erfolgt während der koaxialen Anordnung von Reibkupplung und Getriebeeingangswelle kein Kontakt zwischen dem Stützelement und dem Ausrücklager. Der Kontakt erfolgt erst bei Verkippen der Reibkupplung gegenüber der Drehachse der Getriebeeingangswelle.
-
Insbesondere wird durch das zumindest eine Stützelement ein Kippausgleich realisiert, der eine definierte Verkippung bzw. eine umlaufende Taumelbewegung der Reibkupplung in einem Bereich zulässt. Dieser Bereich entspricht insbesondere einem Spiel zwischen dem ersten Lager und dem ersten Ende bzw. zwischen dem ersten Lager und der Gegenplatte, bzw. dem Gesamtspiel zwischen erstem Ende und Gegenplatte. In diesem Bereich wird das erste Lager aufgrund des Spiels nicht belastet. Der Bereich wird durch einen definierten Abstand zwischen dem Stützelement und dem Ausrücklager eingestellt. Ab einem vorbestimmbaren Grad der Verkippung der Reibkupplung gegenüber der Getriebeeingangswelle kontaktiert das zumindest eine Stützelement das Ausrücklager und entlastet das erste Lager. Dadurch werden zwei Abstützstellen für die Getriebeeingangswelle bereitgestellt, die zusätzlich zu den Hauptlagern der Getriebeeingangswelle in dem Getriebe Kräfte aufnehmen können.
-
Insbesondere weist die Reibkupplung einen Kupplungsdeckel auf, der sich, ausgehend von der Gegenplatte in der axialen Richtung über die Kupplungsscheiben und die Anpressplatte hin zum Ausrücklager erstreckt, wobei das zumindest eine Stützelement an dem Kupplungsdeckel angeordnet ist. Der Kupplungsdeckel ist insbesondere mit der Gegenplatte fest verbunden, wobei zumindest Gegenplatte, Anpressplatte und Kupplungsdeckel miteinander drehfest verbunden sind. Kupplungsdeckel, Anpressplatte und Gegenplatte sind koaxial zueinander angeordnet und Verkippen bei auftretender Belastung von der Antriebswelle gemeinsam gegenüber der Getriebeeingangswelle.
-
Das zumindest eine Stützelement ist bevorzugt ringförmig ausgebildet und weist eine Kontaktfläche zur Kontaktierung einer Außenumfangsfläche des Ausrücklagers auf.
-
Insbesondere ist das zumindest eine Stützelement ein Blechteil, dass sich von einer Befestigung am Kupplungsdeckel in einer radialen Richtung nach innen bis zur Kontaktfläche erstreckt. Das Blechteil wird insbesondere durch Umformprozesse (Tiefziehen, Biegen) hergestellt.
-
Insbesondere sind Kupplungsdeckel und das zumindest eine Stützelement nicht einteilig (also mehrteilig bzw. getrennt voneinander) ausgeführt. Insbesondere wird das Stützelement über Befestigungselemente an dem Kupplungsdeckel befestigt. Insbesondere können dafür Schrauben, Niete, Stifte oder ähnliches verwendet werden. Das Stützelement kann auch über ein stoffschlüssiges Verbindungsverfahren (Schweißen, Löten, Kleben) mit dem Kupplungsdeckel verbunden werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Stützelement einteilig mit dem Kupplungsdeckel ausgeführt.
-
Insbesondere bilden die Kontaktfläche und die Außenumfangsfläche eine Gleitpaarung. Gleitpaarung heißt hier, dass ein Gleiten der Oberflächen von Kontaktfläche und Außenumfangsfläche (z. B. relativ zueinander in Umfangsrichtung) gewünscht ist bzw. ermöglicht wird. Entsprechend soll eine möglichst geringe Reibung zwischen der Kontaktfläche und der Außenumfangsfläche realisiert werden.
-
Zumindest an der Kontaktfläche oder an der Außenumfangsfläche ist ein Kontaktbelag angeordnet, ggf. an beiden Oberflächen. Der Kontaktbelag ist insbesondere ein Belag, der unabhängig vom Material des Stützelements oder des Ausrücklagers ausführbar ist und eine geringe Reibung aufweist. Insbesondere kann der Kontaktbelag als Verschleißteil ausgeführt sein, der nach einer gewissen Betriebszeit der Reibkupplung ausgetauscht werden kann.
-
Bevorzugt umfasst der Kontaktbelag ein kohlefaserverstärktes Polymer, insbesondere ein PA46-CF30 + PTFE5/H. Es sind als Kontaktbeläge auch Kalottenlager oder Gleitgewebe einsetzbar.
-
Insbesondere ist ein Abstand zwischen dem zumindest einen Stützelement und dem Ausrücklager einstellbar. Bevorzugt kann das Stützelement, z. B. in Abhängigkeit von einem tatsächlich vorhandenem Spiel am ersten Lager, so an dem Kupplungsdeckel angeordnet werden, dass ein vorbestimmbarer Abstand zwischen dem Stützelement und dem Ausrücklager, insbesondere zwischen der Kontaktfläche und der Außenumfangsfläche, eingestellt werden kann.
-
Die Erfindung ist zudem auf einen Kupplungsdeckel für die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung bzw. für die Reibkupplung gerichtet. Insbesondere ist der Kupplungsdeckel ringförmig ausgeführt und weist eine Drehachse sowie ein ringförmiges Stützelement auf, wobei sich das Stützelement ausgehend von dem Kupplungsdeckel in einer radialen Richtung nach innen bis zu einer Kontaktfläche erstreckt.
-
Bevorzugt umfasst das Stützelement an der Kontaktfläche einen ringförmigen Kontaktbelag aus kohlefaserverstärktem Polymer.
-
Die Ausführungen zu der Kupplungsanordnung sind insbesondere auf den Kupplungsdeckel übertragbar und umgekehrt.
-
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. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
-
1: eine Kupplungsanordnung in einer Seitenansicht im Schnitt; und
-
2: ein Detail aus 1 in einer Seitenansicht im Schnitt.
-
1 zeigt eine Kupplungsanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug 2 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Kupplungsanordnung 1 umfasst, koaxial zueinander angeordnet, eine Reibkupplung 3, die zwischen einer Antriebswelle 4 und einer Getriebeeingangswelle 5 zur Übertragung von Drehmomenten angeordnet ist, eine Getriebeeingangswelle 5 sowie ein Ausrücklager 6. Die Reibkupplung 3 umfasst eine Gegenplatte 7, eine in einer axialen Richtung 8 zum Öffnen und Schließen der Reibkupplung 3 durch das Ausrücklager 6 verlagerbare Anpressplatte 9 sowie eine zwischen der Gegenplatte 7 und der Anpressplatte 9 angeordnete Kupplungsscheibe 10.
-
Das Ausrücklager 6 ist hier als Zentralausrücker ausgeführt, der über ein Betätigungselement 29 entlang einer axialen Richtung 8 verstellbar ist. Das Ausrücklager 6 wirkt bei der Reibkupplung 3 auf Tellerfederzungen einer Tellerfeder 31, wobei durch die Tellerfeder 31 eine Anpressplatte 9 gegen eine Gegenplatte 7 der Reibkupplung 3 pressbar ist, so dass eine Kupplungsscheibe 10 mit Reibbelägen dazwischen geklemmt wird (Reibkupplung 3 geschlossen). Ein Drehmoment der Antriebseinheit wird so von Gegenplatte 7 und Anpressplatte 9 auf die Kupplungsscheibe 10 und eine mit der Kupplungsscheibe 10 drehfest verbundene Getriebeeingangswelle 5 übertragen. Die Betätigung der Tellerfeder 31 durch das Ausrücklager 6 führt zu einer Verlagerung der Anpressplatte 9 entlang der axialen Richtung 8, so dass die Klemmwirkung auf die Kupplungsscheibe 10 gelöst wird, die Reibkupplung 3 ist dann geöffnet. Die Reibkupplung 3 ist mit einer Antriebswelle 4 der Antriebseinheit verbunden.
-
Das Ausrücklager 6 wird über ein Betätigungselement 29 betätigt. Das Betätigungselement 29 wird durch einen Nehmerzylinder 28 betätigt, der seinerseits über Druckleitungen 27 mit dem Geberzylinder 26 verbunden ist. Der Geberzylinder 26 wird über das Kupplungspedal 25 betätigt.
-
Die Getriebeeingangswelle 5 erstreckt sich ausgehend von einem Getriebe 11 durch das Ausrücklager 6, die Anpressplatte 9 und die Kupplungsscheibe 10 bis zu einem ersten Ende 12, wobei das erste Ende 12 über ein erstes Lager 13 an der Gegenplatte 7 gelagert ist. Die Reibkupplung 3 weist zumindest ein Stützelement 14 auf, das mit dem Ausrücklager 6 zumindest bei einem Verkippen 15 der Reibkupplung 3 gegenüber der Getriebeeingangswelle 5 zusammenwirkt.
-
Ein Verkippen 15 umfasst hier die Auslenkung der Drehachse 24 von Gegenplatte 7 und Anpressplatte 9 gegenüber der Drehachse 24 der Getriebeeingangswelle 5. Das Stützelement 14 kommt bei Verkippen 15 der Reibkupplung 3 gegenüber der Getriebeeingangswelle 5 in Kontakt mit dem Ausrücklager 6, so dass über das Ausrücklager 6 in radialer Richtung 8 wirkende Kräfte aufgenommen werden können. Damit wird das erste Lager 13 entlastet, so dass hier eine kleinere Lagerbauart (eine kleinere Dimensionierung des ersten Lagers oder ein Nadellager als erstes Lager 13) eingesetzt werden kann. Das Stützelement 14 kann während der Montage des Getriebes 11 als Einführhilfe beim Einfädeln der Getriebeeingangswelle 5 in das erste Lager 13 verwendet werden. Während der koaxialen Anordnung von Reibkupplung 3 und Getriebeeingangswelle 5 erfolgt kein Kontakt zwischen dem Stützelement 14 und dem Ausrücklager 6. Der Kontakt erfolgt erst bei Verkippen 15 der Reibkupplung 3 gegenüber der Drehachse 24 der Getriebeeingangswelle 5.
-
Durch das Stützelement 14 wird ein Kippausgleich realisiert, der eine definierte Verkippung 15 bzw. eine umlaufende Taumelbewegung der Reibkupplung 3 in einem Bereich zulässt. Dieser Bereich entspricht insbesondere einem Spiel zwischen dem ersten Lager 13 und dem ersten Ende 12 bzw. zwischen dem ersten Lager 13 und der Gegenplatte 7, bzw. dem Gesamtspiel zwischen erstem Ende 12 und Gegenplatte 7. In diesem Bereich wird das erste Lager 13 aufgrund des Spiels nicht belastet. Der Bereich wird durch einen definierten Abstand 23 zwischen dem Stützelement 14 und dem Ausrücklager 6 eingestellt. Ab einem vorbestimmbaren Grad der Verkippung 15 der Reibkupplung 3 gegenüber der Getriebeeingangswelle 5 kontaktiert das Stützelement 14 das Ausrücklager 6 und entlastet das erste Lager 13. Dadurch werden zwei Abstützstellen für die Getriebeeingangswelle 5 bereitgestellt, die zusätzlich zu den Hauptlagern 30 der Getriebeeingangswelle 5 in dem Getriebe 11 Kräfte aufnehmen können.
-
Weiter weist die Reibkupplung 3 einen Kupplungsdeckel 16 auf, der sich, ausgehend von der Gegenplatte 7 in der axialen Richtung 8 über die Kupplungsscheibe 10 und die Anpressplatte 9 hin zum Ausrücklager 6 erstreckt, wobei das Stützelement 14 an dem Kupplungsdeckel 26 angeordnet ist. Der Kupplungsdeckel 16 ist mit der Gegenplatte 7 fest verbunden, wobei Gegenplatte 7, Anpressplatte 9 und Kupplungsdeckel 16 miteinander drehfest verbunden sind. Kupplungsdeckel 16, Anpressplatte 9 und Gegenplatte 7 sind koaxial zueinander angeordnet und verkippen bei auftretender Belastung von der Antriebswelle 4 gemeinsam gegenüber der Getriebeeingangswelle 5.
-
2 zeigt ein Detail aus 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Auf die Ausführungen zu 1 wird Bezug genommen. Das Stützelement 14 ist ringförmig ausgebildet und weist eine Kontaktfläche 17 zur Kontaktierung einer Außenumfangsfläche 18 des Ausrücklagers 6 auf. Hier ist das Stützelement 14 ein Blechteil, dass sich von einer Befestigung 19 am Kupplungsdeckel 16 in einer radialen Richtung 20 nach innen bis zur Kontaktfläche 18 erstreckt. Das Blechteil wird insbesondere durch Umformprozesse (Tiefziehen, Biegen) hergestellt.
-
Kupplungsdeckel 16 und das Stützelement 14 sind nicht einteilig (also mehrteilig bzw. getrennt voneinander) ausgeführt. Das Stützelement 14 ist über Befestigungselemente 19 an dem Kupplungsdeckel 16 befestigt.
-
Die Kontaktfläche 17 und die Außenumfangsfläche 18 bilden zusammen eine Gleitpaarung 21. Gleitpaarung 21 heißt hier, dass ein Gleiten der Oberflächen von Kontaktfläche 17 und Außenumfangsfläche 18 (z. B. relativ zueinander in Umfangsrichtung) gewünscht ist bzw. ermöglicht wird. Entsprechend soll eine möglichst geringe Reibung zwischen der Kontaktfläche 17 und der Außenumfangsfläche 18 realisiert werden.
-
An der Kontaktfläche 18 ist ein Kontaktbelag 22 angeordnet. Der Kontaktbelag 22 ist ein Belag, der unabhängig vom Material des Stützelements 14 oder des Ausrücklagers 6 ausführbar ist und eine geringe Reibung aufweist.
-
Ein Abstand 23 zwischen dem Stützelement 14 und dem Ausrücklager 6 ist einstellbar. So kann das Stützelement 14, z. B. in Abhängigkeit von einem tatsächlich vorhandenem Spiel am ersten Lager 13, so an dem Kupplungsdeckel 16 angeordnet werden, dass ein vorbestimmbarer Abstand 23 zwischen dem Stützelement 14 und dem Ausrücklager 6, also zwischen der Kontaktfläche 17 und der Außenumfangsfläche 18, eingestellt werden kann. Das Stützelement 14 kommt bei Verkippen 15 der Reibkupplung 3 (also Gegenplatte 7, Anpressplatte 9 und Kupplungsdeckel 16) gegenüber der Getriebeeingangswelle 5 in Kontakt mit dem Ausrücklager 6, so dass über das Ausrücklager 6 in radialer Richtung 8 wirkende Kräfte aufgenommen werden können. Damit wird das erste Lager 13 entlastet, so dass hier eine kleinere Lagerbauart (eine kleinere Dimensionierung des ersten Lagers oder ein Nadellager als erstes Lager 13) eingesetzt werden kann. Das Stützelement 14 kann während der Montage des Getriebes 11 als Einführhilfe beim Einfädeln der Getriebeeingangswelle 5 in das erste Lager 13 verwendet werden. Während der koaxialen Anordnung von Reibkupplung 3 und Getriebeeingangswelle 5 erfolgt kein Kontakt zwischen dem Stützelement 14 und dem Ausrücklager 6. Der Kontakt erfolgt erst bei Verkippen 15 der Reibkupplung 3 gegenüber der Drehachse 24 der Getriebeeingangswelle 5.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kupplungsanordnung
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Getriebeeingangswelle
- 6
- Ausrücklager
- 7
- Gegenplatte
- 8
- axiale Richtung
- 9
- Anpressplatte
- 10
- Kupplungsscheibe
- 11
- Getriebe
- 12
- erstes Ende
- 13
- erstes Lager
- 14
- Stützelement
- 15
- Verkippen
- 16
- Kupplungsdeckel
- 17
- Kontaktfläche
- 18
- Außenumfangsfläche
- 19
- Befestigung
- 20
- radiale Richtung
- 21
- Gleitpaarung
- 22
- Kontaktbelag
- 23
- Abstand
- 24
- Drehachse
- 25
- Kupplungspedal
- 26
- Geberzylinder
- 27
- Druckleitung
- 28
- Nehmerzylinder
- 29
- Betätigungselement
- 30
- Hauptlager
- 31
- Tellerfeder
