DE102016213598A1

DE102016213598A1 - Reibungskupplungseinrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Reibungskupplungseinrichtung und Drehmomentübertragungsstrang

Info

Publication number: DE102016213598A1
Application number: DE102016213598.8A
Authority: DE
Inventors: László Sarkadi; Daniel Kristóf; Gábor Magdics
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser, und einen Drehmomentübertragungsstrang mit der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung. Die Reibungskupplungseinrichtung ist mit einem Kupplungsdeckel (10), einer Anpressplatte (20), einer Tellerfeder (30) und einem Hebelelement (50) ausgestattet, wobei die Anpressplatte (20) drehfest mit dem Kupplungsdeckel (10) verbunden und mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung sowie der Tellerfeder (30) zum Öffnen und Schließen der Reibungskupplungseinrichtung relativ zu dem Kupplungsdeckel (10) axial begrenzt verlagerbar ist, wobei sich die Tellerfeder (30) an dem Kupplungsdeckel (10) abstützt und mit einem Kraftrand (32) die Anpressplatte (20) in Richtung auf deren eingerückte Position (21) kraftbeaufschlagt. Der Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) und das Hebelelement (50) sind derart angeordnet und ausgestaltet, dass zumindest bei Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte (20) mittels des Hebelelementes (50) in Richtung auf die ausgerückte Position (22) der Anpressplatte (20) die von der Tellerfeder (30) auf die Anpressplatte (20) aufgebrachte Druckkraft (33) wenigstens teilweise von der von dem Hebelelement (50) aufgebrachten Gegenkraft (56) kompensiert ist, wobei der Kupplungsdeckel (10) wenigstens ein Auflageelement (13) ausbildet, auf welchem sich das Hebelelement (50) zumindest bei der Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte (20) in Richtung auf deren ausgerückte (22) Position abstützt. Die Anpressplatte (20) bildet wenigstens einen Anpressplattennocken (23) aus, der einen Absatz (24) aufweist, an dem der Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) anliegt und damit die Tellerfeder (30) zentriert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibungskupplungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Drehmomentübertragungsstrang mit der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei Reibungskupplungen mit Kupplungsdruckplatten beziehungsweise Anpressplatten diese axial zu unterstützen, um eine von einer Tellerfeder auf die Kupplungsdruckplatte wirkende axiale Kraft zu kompensieren. Zur Anordnung der dafür benötigten Bauelemente werden zwecks Positionierung beziehungsweise Fixierung in radialer und/oder axialer Richtung oftmals Bolzen und Drahtringe, Stützfedern, Deckelhaken oder ähnliche Bauteile angewendet. Nachteilig daran ist jedoch, dass eine dadurch gegebenenfalls realisierte axiale Fixierung der Tellerfeder an der Tellerfeder Reibung und demzufolge eine Hysterese der Federrate, gegebenenfalls sogar eine klemmende Wirkung, herbei führen. Diese Auswirkungen sowie ein dabei auftretender Verschleiß haben negativen Einfluss auf die Kupplungsfunktion sowie auf die Lebensdauer der Kupplung. Zudem gehen die genannten zusätzlichen Bauteile in die Material- und Herstellungskosten ein. Derartig ausgestaltete Reibungskupplungseinrichtungen sind in den 1 bis 3 dargestellt. In den 1 bis 3 sind zur Verdeutlichung der Unterschiede des Standes der Technik zur erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung drei unterschiedliche herkömmliche Reibungskupplungen dargestellt.
1 zeigt dabei eine Reibungskupplung, bei der eine Tellerfeder 30 mittels eines Bolzens 2 und zwei Drahtringen 3 positioniert und fixiert ist.
2 zeigt eine Ausgestaltung einer Reibungskupplung, bei der sich die Tellerfeder 30 auf einer extra angeordneten Stützfeder 4 abstützt, die sich wiederum am Kupplungsdeckel 10 abstützt.
3 zeigt eine Ausgestaltung einer Reibungskupplung, bei der am Kupplungsdeckel 10 Deckelhaken 5 ausgebildet sind, die in Zusammenwirkung mit zwei Drahtringen 3 die Tellerfeder 30 positionieren und fixieren, sodass diese auf die Anpressplatte 20 wirken kann.
Zur Gewährleistung eines ausreichenden Abhubs der Kupplungsdruckplatte beziehungsweise Anpressplatte vom Reibpaket werden in einigen Kupplungsausführungsformen Blattfederpakete zwischen der Kupplungsdruckplatte und dem Kupplungsdeckel eingesetzt. Diese Blattfederpakete enthalten meist zwei oder mehr Blattfedern, um die gewünschte Axialkraft zu realisieren.
Aus der DE 10 2007 022 542 A1 ist eine Reibungskupplungseinrichtung bekannt, die eine Tellerfeder und ein zusätzlich dazu angeordnetes Hebelelement aufweist. Dieses Hebelelement stützt sich am Kupplungsdeckel ab. Das Hebelelement ist im Wesentlichen kreisringförmig ausgestattet, wobei sein radialer äußerer Rand unmittelbar auf die Tellerfeder wirkt. Einzelne Segmente des Hebelelements sind dabei aus einem flächigen Material ausgebildet, welches derart angeordnet ist, dass die Ebene eines jeweiligen Hebelelement-Segmentes im Wesentlichen senkrecht zur Druckseite der Anpressplatte verläuft.
Die DE 10 2014 218 868 A1 lehrt eine Tellerfederanordnung für eine Reibkupplung, bei der der Kraftrand der Tellerfeder radial außen am Kupplungsdeckel verschwenkbar abgestützt ist. Der radial innere Rand der Tellerfeder befindet sich in mechanischer Wirkverbindung mit einem Hebelarm. Zwischen der Abstützung am Kupplungsdeckel und der Anlage am Hebelarm stützt sich die Tellerfeder auf Anpressplattennocken ab. Der Hebelarm selbst stützt sich wiederum verkippbar am Kupplungsdeckel ab, wie zum Beispiel auf am Kupplungsdeckel ausgebildeten Haken. Dies ermöglicht ein Zusammenwirken des Hebelarms mit der Tellerfeder im Bereich ihrer Kontaktierung beziehungsweise Kraftbeaufschlagung in der Art eines Scharniers.
Der WO2013/110 257 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung entnehmbar, die eine Gegendruckplatte sowie eine Anpressplatte aufweist, wobei die Anpressplatte mittels eines Hebelelements axial verlagerbar ist, um eine Kupplungsscheibe zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte zu klemmen. Hier weist die Gegendruckplatte Laschen auf, die Fenster ausbilden, in denen sich das Hebelelement in axialer Richtung abstützt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Reibungskupplungseinrichtung zu Verfügung zu stellen, die bei moderaten Material- und Herstellungskosten eine optimale Funktionalität sowie geringen Verschleiß und damit eine erhöhte Lebensdauer der Reibungskupplungseinrichtung gewährleisten. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, einen Drehmomentübertragungsstrang mit einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung nach Anspruch 1, das Verfahren zur Herstellung der Reibungskupplungseinrichtung nach Anspruch 8 sowie den Drehmomentübertragungsstrang nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung der Reibungskupplungseinrichtung ist im Unteranspruch 9 angegeben. 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. Die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse der Reibungskupplung.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Reibungskupplungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Kupplungsdeckel, eine Anpressplatte, eine Tellerfeder und ein Hebelelement aufweist, wobei die Anpressplatte drehfest mit dem Kupplungsdeckel verbunden und mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung sowie der Tellerfeder zum Öffnen und Schließen der Reibungskupplungseinrichtung relativ zu dem Kupplungsdeckel axial begrenzt verlagerbar ist. Die Tellerfeder stützt sich an dem Kupplungsdeckel ab und beaufschlagt mit einem Kraftrand die Anpressplatte in Richtung auf deren eingerückte Position mit einer Druckkraft. Der Kraftrand der Tellerfeder und das Hebelelement sind derart angeordnet und ausgestaltet, dass zumindest bei Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte mittels des Hebelelementes in Richtung auf die ausgerückte Position der Anpressplatte die von der Tellerfeder auf die Anpressplatte aufgebrachte Druckkraft wenigstens teilweise von der von dem Hebelelement aufgebrachten Gegenkraft kompensiert ist. Der Kupplungsdeckel bildet wenigstens ein Auflageelement aus, auf welchem sich das Hebelelement zumindest bei der Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte in Richtung auf deren ausgerückte Position abstützt. Die Anpressplatte bildet wenigstens einen Anpressplattennocken aus, der einen Absatz aufweist, an dem der Kraftrand der Tellerfeder anliegt und damit die Tellerfeder zentriert.
Das Auflageelement, auf welchem sich das Hebelelement abstützt beziehungsweise abstützen kann, ist vorzugsweise Teil eines Fensters im Kupplungsdeckel, welches auch als Montagefenster bezeichnet werden kann. Das Hebelelement ist vorzugsweise als eine Hebelfeder ausgebildet und aus einem Stanzbild herstellbar. Das als Hebelfeder ausgebildete Hebelelement stellt somit eine Zusatzfeder zur Tellerfeder dar. Die Federkennlinie der Hebelfeder kann bei einer speziellen Zungenform linear oder auch degressiv, nämlich bei Vorhandensein eines Kraftrandes, ausgestaltet sein. Das Hebelelement umfasst vorteilhafterweise einzelne Zungen, die sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken, wobei die radial inneren Enden dieser Zungen beziehungsweise der dadurch ausgebildete radiale innere Rand des Hebelelementes vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass darauf eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung des Hebelelementes wirken kann. Bei einer derartigen Einwirkung auf das Hebelelement bewirkt dies die Verlagerung der Anpressplatte in Richtung auf deren ausgerückte Position. Dabei greift der radial äußere Rand des Hebelelementes ebenfalls an den oder die Anpressplattennocken an, nämlich entweder an einem entsprechend ausgebildeten konkaven Bereich am Anpressplattennocken oder auch an einem vom Anpressplattennocken ausgebildeten Durchlass. Demzufolge dient der Anpressplattennocken zur Einleitung der Kräfte der Tellerfeder sowie auch des Hebelelementes in die Anpressplatte. Die Tellerfeder stützt sich mit ihrem radial äußeren Rand vorzugsweise an einem Drahtring ab, der wiederum am Kupplungsdeckel gelagert ist. In einer alternativen Ausgestaltung ist statt des Drahtrings am Kupplungsdeckel eine Deckelprägung ausgeführt.
Es wird dadurch eine gedrückte Reibungskupplungseinrichtung zur Verfügung gestellt, bei der das Hebelelement den Anpressplatten-Abhub sowie eine sichere Übersetzung der Betätigungskraft und des von der Betätigungseinrichtung zurückgelegten Betätigungsweges auf die Anpressplatte gewährleistet. Das Hebelelement verspannt sich dabei zwischen der Anpressplatte beziehungsweise deren Anpressplattennocken und dem Kupplungsdeckel. Die Anpressplatte beziehungsweise deren Anpressplattennocken gewährleisten zudem eine Zentrierung der Tellerfeder sowie auch des Hebelelementes. Aufgrund dessen, dass die von der Tellerfeder aufgebrachte Druckkraft auf die Anpressplatte und die von dem Hebelelement auf die Anpressplatte aufgebrachte Gegenkraft einander zumindest teilweise und vorzugsweise größtenteils kompensieren, ist nur noch relativ wenig Energie notwendig, um den Anpressplatten-Abhub zu gewährleisten. In entsprechender Weise sind dafür benötigte Blattfedern beziehungsweise Blattfederpakete mit geringerer Anzahl und/oder Größe ausführbar. In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass zumindest bei Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte mittels des Hebelelements in Richtung auf die ausgedrückte Position der Anpressplatte der Anpressplattennocken aus entgegengesetzten Richtungen von dem Kraftrand der Tellerfeder mit einer Druckkraft sowie von dem Hebelelement mit einer Gegenkraft beaufschlagt ist. Das bedeutet, dass hier die Vektoren der Kräfte einander entgegengesetzt angeordnet und ausgerichtet sind. Dies ist dadurch realisiert, dass in radialer Richtung der Kraftrand der Tellerfeder sowie der kraftausübende Bereich des Hebelelementes sehr dicht aneinander positioniert sind. Dadurch lässt sich insgesamt eine bolzenlose Kupplung zur Verfügung stellen, die geringe Reibungsverluste und demzufolge auch einen geringen Verschleiß aufweist aufgrund dessen, dass die kraftausübenden Elemente, hier in Form der Tellerfeder sowie des Hebelelementes, direkt die Anpressplatte kontaktieren und diese bewegen.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Tellerfeder mit ihrem radial äußeren Rand an dem Kupplungsdeckel abstürzt und der radial innere Rand der Tellerfeder sich an der Anpressplatte abstützt.
Wie bereits erwähnt stellt es eine bevorzugte Ausführungsform dar, dass das Hebelelement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und als eine Hebelfeder ausgestaltet ist. Die Abstützung des Hebelelementes durch das Auflageelement ist im Bereich zwischen dem radial äußeren Rand des Hebelelementes und dem radial inneren Rand des Hebelelementes realisiert. Der Kupplungsdeckel kann dabei mehrere Auflageelemente in Form von Haken ausbilden, die sich vom radial inneren Rand des Kupplungsdeckels sowie parallel zur Rotationsachse erstrecken. Diese Haken können Auflageelemente aufweisen, deren Oberflächen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel zur Ebene der Anordnung des Hebelelementes, welches flächig ausgestaltet ist, verlaufen.
Die Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte mittels des Hebelelementes erfolgt vorzugsweise in einem Kontaktierungsbereich an der Anpressplatte, der radial außerhalb der Abstützung des Hebelelements auf dem Auflageelement angeordnet ist, und zwar so, dass zumindest bei Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte mittels des Hebelelements in Richtung auf die ausgerückte Position der Anpressplatte das Hebelelement an dem Anpressplattennocken zur Anlage kommt. Dabei soll nicht ausgeschlossen sein, dass das Hebelelement aufgrund einer Federwirkung dauerhaft am Anpressplattennocken anliegt. Damit ist insgesamt eine formschlüssige Kraftübertragung von dem Hebelelement auf die Anpressplatte möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich der Kraftrand der Tellerfeder sowie der Krafteinleitungsbereich des Hebelelementes, mit welchem das Hebelelement die Gegenkraft zur Druckkraft der Tellerfeder aufbringt, in radialer Richtung überlagern. Das bedeutet, dass in axialer Richtung der Kraftrand der Tellerfeder sowie der Krafteinleitungsbereich des Hebelelements sich so weit nach radial innen beziehungsweise radial außen erstrecken, dass sie in axialer Richtung eine Überlagerung ausbilden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung ist zwischen dem Kraftrand der Tellerfeder und dem Krafteinleitungsbereich des Hebelelements ein Zwischenelement, insbesondere in Form eines Drahtringes, angeordnet. Der Krafteinleitungsbereich des Hebelelements stützt sich auf dem Zwischenelement ab, wobei die Reibungskupplungseinrichtung zumindest ein weiteres Federelement, vorzugsweise mindestens eine Blattfeder und insbesondere ein Blattfeder-Paket aufweist, dass die Anpressplatte bei zumindest teilweise Aufhebung der Druckkraftwirkung der Tellerfeder durch die Gegenkraftausübung des Hebelelements in ihre Ausrückposition bewegen kann. Dies stellt somit eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung dar, bei der die Gegenkraft des Hebelelements nicht unmittelbar auf die Anpressplatte wirkt, sondern im Wesentlichen direkt der Tellerfeder entgegenwirkt. Es ist dabei jedoch nicht ausgeschlossen, dass zusätzlich zur Kraftauswirkung auf die Tellerfeder eine Kraft auf den Anpressplattennocken ausgeübt wird, wie zum Beispiel auf einen Durchlass im Anpressplattennocken.
Die erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung kann insbesondere als gedrückte Tellerfederkupplung verwendet werden. Sie hat die Vorteile der Minimierung der in der Kupplungseinrichtung bei ihrer Betätigung auftretenden Reibung sowie einer minimalen Hysterese der Federkennlinie beziehungsweise der Minderung beziehungsweise Eliminierung etwaiger Klemmkräfte in der Kupplung. Aufgrund der entgegengesetzten Wirkungen der Kräfte der Tellerfeder sowie des Hebelelementes kann eine Blattfederbelastung und somit die Anzahl beziehungsweise Größe der Blattfedern reduziert werden. Insgesamt lässt sich dadurch eine Kupplungseinrichtung mit hoher Lebensdauer sowie geringen Material- und Herstellungskosten zur Verfügung stellen.
Die Erfindung betrifft somit eine Reibungskupplungseinrichtung, die vorzugsweise zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebseinheit, insbesondere eine Brennkraftmaschine, die eine Kurbelwelle aufweist, die über die Reibungskupplungseinrichtung mit einer Getriebeeingangswelle koppelbar ist. Der Aufbau und die Funktion einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs werden als bekannt vorausgesetzt und werden deshalb hier nicht weiter erläutert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung, bei dem ein Kupplungsdeckel, eine Anpressplatte und ein Hebelelement bereitgestellt werden und die Anpressplatte im Wesentlichen in ihrer Endlage in Bezug zum Kupplungsdeckel positioniert wird. Das Hebelelement, welches im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet ist, wird in seiner axialen Endposition im Bezug zum Kupplungsdeckel positioniert, jedoch noch nicht in seiner endgültigen Winkelposition im Bezug zum Kupplungsdeckel. Es erfolgt danach eine Relativ-Drehbewegung des Hebelelements in Bezug zum Kupplungsdeckel um die Rotationsachse des Kupplungsdeckels, die auch der Rotationsachse der gesamten Reibungskupplungseinrichtung entspricht. Die Relativ-Drehbewegung erfolgt derart, dass das Hebelelement an seinem radial äußeren Bereich auf einem Auflageelement, vorzugsweise mehreren Auflageelementen, des Kupplungsdeckels aufliegt beziehungsweise bei Betätigung des Hebelelementes aufliegen kann.
In einer alternativen Ausgestaltung wird statt der Relativ-Drehbewegung des Hebelelementes dieses bereits auch in seiner Winkel-Endposition in Bezug zum Kupplungsdeckel positioniert und danach Vorsprünge an dem Kupplungsdeckel derart gebogen, dass sie die Auflageelemente ausbilden, auf denen das Hebelelement abgestützt oder bei dessen Betätigung abstützbar ist.
Die genannte erste Alternative zur Montage des Hebelelementes umfasst somit eine Drehbewegung des Hebelelementes in Bezug zum Kupplungsdeckel in der Art eines Bajonettverschlusses, um das Hebelelement mit dem Kupplungsdeckel zu verbinden. Nach erfolgter Winkel-Positionierung wird das Hebelelement in seiner Winkel-Endposition durch ein geeignetes Element, wie zum Beispiel mit einem Stift, gegen weitere Rotation gesichert. Insofern das Hebelelement in eingebauter Position bereits auf dem oder den Auflageelementen aufliegt, ist das Hebelelement als Hebelfeder bereits vorgespannt.
In der zweiten Verfahrensalternative, in der nach Positionierung des Hebelelementes erst die Auflageelemente durch Umbiegen von Vorsprüngen erzeugt werden, wird somit insgesamt eine Hakenkupplungseinrichtung zur Verfügung gestellt, bei der sich das Hebelelement auf hakenförmigen Auflageelementen abstützt beziehungsweise abstützen kann. Die Tellerfeder wird dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass der Kraftrand der Tellerfeder an dem Anpressplattennocken der Anpressplatte anliegt. Dadurch wird eine Zentrierungswirkung der Tellerfeder auch im Ruhezustand der Reibungskupplungseinrichtung erreicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Drehmomentübertragungsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welcher eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle einen Antriebsstrang und eine erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung umfasst, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Reibungskupplungseinrichtung lösbar mit dem Antriebsstrang verbindbar ist. Der Drehmomentübertragungsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher zuschaltbar und abschaltbar zu übertragen. Ein Verbraucher ist zum Beispiel ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs oder ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das Antriebsrad bildet dann das Antriebsaggregat, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibungskupplungseinrichtung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, in einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche mittels der Reibungskupplungseinrichtung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils zur Nutzung zur Verfügung gestellt werden kann. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder(-gruppen) zuschaltbar sind.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maß eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
1: eine herkömmliche Reibungskupplungseinrichtung mit Bolzen und Drahtring,
2: eine herkömmliche Reibungskupplungseinrichtung mit Stützfeder,
3: eine herkömmliche Reibungskupplungseinrichtung mit Deckelhaken,
4: eine erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht,
5: eine erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung im geschnittenen Zustand in perspektivischer Ansicht,
6: die Federn einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung in Draufsicht,
7: die Anpressplatte einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht,
8: eine Seite einer Schnittansicht durch die Anpressplatte einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung,
9: unterschiedliche Montagezustände des Hebelelementes am Kupplungsdeckel in den Teildarstellungen a) bis c),
10: einen Teil einer Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform,
11: einen Teil einer Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung einer zweiten Ausführungsform,
12: einen Schnitt durch ein Hebelelement der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung einer ersten Ausführungsform,
13: einen Schnitt durch ein Hebelelement der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung einer zweiten Ausführungsform,
14: ein Hebelelement einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung,
15: ein Hebelelement einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung.
Auf die 1 bis 3 ist zur Erläuterung des Standes der Technik bereits eingegangen worden.
4 stellt in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung dar, wobei ersichtlich ist, dass hier ein im Wesentlichen ringförmiges Hebelelement 15 sowie der Kupplungsdeckel 10 rotationssymmetrisch auf einer Rotationsachse 1 angeordnet sind. Deutlich ersichtlich sind hier vom Kupplungsdeckel 10 ausgebildete Deckelfenster 12.
Der eigentliche Aufbau der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung ist aus 5 ersichtlich. Es ist hier erkennbar, dass die Reibungskupplungseinrichtung eine Tellerfeder 30 aufweist, die im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet ist. Der radial äußere Rand der Tellerfeder 31 stützt sich an einem Drahtring 40 ab, der sich wiederum am Kupplungsdeckel 10 abstützt. Der radial innere Rand der Tellerfeder 30, der hier den sogenannten Kraftrand 32 ausbildet, stützt sich auf der Anpressplatte 20 ab und liegt an seiner radial inneren Seite an einem Anpressplattennocken 23 an, wobei hier der Anpressplattennocken 23 einen entsprechenden Absatz 24 ausbildet. Dadurch ist die Tellerfeder 30 in der Lage, eine Druckkraft 33 auf die Anpressplatte 20 in Richtung auf deren eingerückte Position 21 auszuüben.
Auf die Anpressplatte 20 beziehungsweise deren Anpressplattennocken 23 wirkt auch das als Hebelfeder ausgestaltete Hebelelement 50 mit seinem radial äußeren Rand 51. Dieser radial äußere Rand 51 bildet einen Krafteinleitungsbereich 52 aus, mit dem das Hebelelement 15 eine Gegenkraft 56 auf den Anpressplattennocken 23 ausübt. Diese Gegenkraft wird erzeugt durch die Einleitung einer Kraft von einer hier nicht dargestellten Betätigungseinrichtung auf den radial inneren Rand 53 des Hebelelements 50. Dabei stützt sich das Hebelelement 50 auf Auflageelementen 13 ab, die durch den Kupplungsdeckel 10 ausgebildet sind. Zwischen entsprechenden, den jeweiligen Auflagebereich haltenden Vorsprüngen des Kupplungsdeckels sind Deckelfenster 12 ausgebildet. Der Krafteinleitungsbereich 52 des Hebelelementes 50 kontaktiert den Anpressplattennocken 23 an einen Kontaktierungsbereich 25. Durch die Einleitung der Gegenkraft 56 vom Hebelelement 50 über dessen Krafteinleitungsbereich 52 wird somit eine zumindest teilweise Kompensierung der Druckkraft 33, die von der Tellerfeder 30 auf die Anpressplatte 20 ausgeübt wird, erreicht. Das bedeutet, dass die Gegenkraft 56 vom Hebelelement 15 auf die Anpressplatte in Richtung auf deren ausgerückte Position 22 wirkt. Dadurch wird die Druckkraft 33 der Tellerfeder 30 zumindest so weit kompensiert, dass hier nicht dargestellte Blattfedern bei Nicht-Betätigung der Reibungskupplungseinrichtung die Anpressplatte 20 in die ausgerückte Position verlagern können. Die hier dargestellte Reibungskupplungseinrichtung wird durch die Tellerfeder 30 zugedrückt, das heißt, die Reibungskupplungseinrichtung ist durch die Tellerfeder 30 in ihren geschlossen Zustand vorgespannt. Im geschlossenen Zustand der Reibungskupplungseinrichtung ist eine hier nicht dargestellte Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte 20 und einem ebenfalls nicht dargestellten Schwungrad, das auch als Gegendruckplatte bezeichnet wird, eingeklemmt.
Aus 6 sind in Draufsicht die Tellerfeder 30 sowie auch das Hebelelement 50 erkennbar, wobei ersichtlich ist, dass beide Bauteile aus einem Stanzbild 54 gefertigt werden können. 7 zeigt in perspektivischer Ansicht die Anpressplatte 20, wobei hier deutlich die einzelnen Anpressplattennocken 23 ersichtlich sind sowie die daran nach radial außen weisenden Absätze 24 und die Kontaktierungsbereiche 25, die zur Anlage des Krafteinleitungsbereiches 52 des Hebelelementes 50 dienen.
In 8 ist mit der strichpunktierten Linie angedeutet, dass in den hier gekennzeichneten Bereichen die Anpressplatte in einfacher Weise durch eine spanende Bearbeitung 80 herstellbar ist. 9 zeigt in den Teildarstellungen a), b) und c) einzelne Stufen des Montageverfahrens der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung, bei der eine Verdrehung des Hebelelementes 50 stattfindet. In Teildarstellung a) sind dabei der Kupplungsdeckel 10 und die Anpressplatte übereinander gelagert dargestellt. Teildarstellung b) zeigt den zusammengefügten Zustand von Kupplungsdeckel 10, Anpressplatte und Hebelelement 50, bei der die Krafteinleitungsbereiche 52 des Hebelelementes 50 bereits durch Deckelfenster 12 des Kupplungsdeckels 10 eingeführt wurden. Teildarstellung c) zeigt den Zustand von Kupplungsdeckel 10 und Hebelelement 50, bei dem eine Relativ-Drehbewegung 60 stattgefunden hat, sodass einzelne Zungen 55 des Hebelelementes 50 von den Auflageelementen 13 des Kupplungsdeckels 10 hintergriffen werden und sich auf diesen Auflageelementen 13 abstützen oder abstützen können. Zur Fixierung der Winkelposition des Hebelelementes 50 in Bezug zum Kupplungsdeckel 10 ist ein Stift 70 in das Hebelelement 50 sowie den Kupplungsdeckel 10 eingefügt worden.
In 10 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung dargestellt, bei der ersichtlich ist, dass der Kraftrand 32 der Tellerfeder 30 von oben auf den Anpressplattennocken 23 wirkt und dabei an seiner radial inneren Seite am Absatz 24 des Anpressplattennockens 23 anliegt und derart zentriert ist. Von der anderen Seite wirkt auf den Kontaktierungsbereich 25 am Anpressplattennocken 23 der Krafteinleitungsbereich 52 des Hebelelementes 50. In der hier dargestellten Ausführungsform weist der Kupplungsdeckel 10 Haken 14 auf, die die Auflageelemente 13 für das Hebelelement 50 ausbilden. Es ist hier ersichtlich, dass die Vektoren der Druckkraft von der Tellerfeder 30 auf die Anpressplatte 20 sowie der Gegenkraft 56 vom Hebelelement 50 auf die Anpressplatte 20 nicht auf einer Wirkungslinie liegen. Zwecks Ausrücken der Anpressplatte 20 wird diese mittels dem Hebelelement 50 bewegt.
Dies ist in der dargestellten zweiten Ausführungsform gemäß 11 anders, da hier der Kraftrand 31 der Tellerfeder 30 sowie auch der Krafteinleitungsbereich 52 des Hebelelementes 50 beide auf einen Drahtring 40 beidseitig einwirken, sodass die von der Tellerfeder 30 sowie des als Hebelfeder ausgestalteten Hebelelements 50 aufgebrachten Kräfte einander kompensieren können. Dabei verläuft wenigstens eine Zunge 55 des Hebelelementes 50 in einer Aussparung im Anpressplattennocken 23, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass auch zumindest ein Teil der von dem Hebelelement 50 aufgebrachten Gegenkraft 56 im Bereich dieser Aussparung auf den Anpressplattennocken 23 wirkt. Zwecks Ausrücken der Anpressplatte 20 wird diese in der hier dargestellten Ausführungsform nicht mittels dem Hebelelement 50 bewegt, sondern es kommen hier extra angeordnete (hier nicht dargestellte) Blattfedern zum Einsatz.
In den 12 und 13 sind unterschiedliche Ausführungsformen des als Hebelfeder ausgestalteten Hebelelementes 50 dargestellt. Beide Hebelfedern können eine lineare oder auch degressive Kennlinie aufweisen. Die in 13 dargestellte Hebelfeder weist dabei eine am radial inneren Bereich angeordnete Kuppe 57 auf.
Unterschiedliche Ausgestaltungen des als Hebelfeder ausgestalteten Hebelelementes 50 sind zudem den 14 und 15 entnehmbar, wobei hier deutlich einzelne Zungen 55 erkennbar sind und ersichtlich ist, dass diese Hebelelemente 50 durch jeweils ein Stanzbild ausführbar sind.
Die hier vorgeschlagene Reibungskupplungseinrichtung weist insbesondere die Vorteile der verringerten axialen Fixierung bzw. Klemmung in Verbindung mit verringerter Reibung an relativ zueinander beweglichen Elementen auf. Der Abhub der Anpressplatte ist auf Grund der entgegen gerichteten Wirkungen der Tellerfeder sowie des Hebelelements sowie der geringen Reibung auch bei Anordnung von relativ wenigen bzw. schwachen Blattfedern gewährleistet, so dass die erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung mit moderaten Material- und Herstellungskosten produzierbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Rotationsachse
2: Bolzen
3: Drahtring
4: Stützfeder
5: Deckelhaken
10: Kupplungsdeckel
11: radial innerer Rand
12: Deckelfenster
13: Auflageelement
14: Haken
20: Anpressplatte
21: eingerückte Position
22: ausgerückte Position
23: Anpressplattennocken
24: Absatz
25: Kontaktierungsbereich
30: Tellerfeder
31: radial äußerer Rand
32: Kraftrand
33: Druckkraft
40: Drahtring
50: Hebelelement
51: radial äußerer Rand
52: Krafteinleitungsbereich
53: radial innerer Rand
54: Stanzbild
55: Zunge
56: Gegenkraft
57: Kuppe
60: Relativ-Drehbewegung
70: Stift
80: spanende Bearbeitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007022542 A1 [0006]
DE 102014218868 A1 [0007]
WO 2013/110257 A1 [0008]

Claims

Reibungskupplungseinrichtung mit einem Kupplungsdeckel (10), einer Anpressplatte (20), einer Tellerfeder (30) und einem Hebelelement (50), wobei die Anpressplatte (20) drehfest mit dem Kupplungsdeckel (10) verbunden und mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung sowie der Tellerfeder (30) zum Öffnen und Schließen der Reibungskupplungseinrichtung relativ zu dem Kupplungsdeckel (10) axial begrenzt verlagerbar ist, wobei sich die Tellerfeder (30) an dem Kupplungsdeckel (10) abstützt und mit einem Kraftrand (32) die Anpressplatte (20) in Richtung auf deren eingerückte Position (21) kraftbeaufschlagt und der Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) und das Hebelelement (50) derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass zumindest bei Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte (20) mittels des Hebelelementes (50) in Richtung auf die ausgerückte Position (22) der Anpressplatte (20) die von der Tellerfeder (30) auf die Anpressplatte (20) aufgebrachte Druckkraft (33) wenigstens teilweise von der von dem Hebelelement (50) aufgebrachten Gegenkraft (56) kompensiert ist, und wobei der Kupplungsdeckel (10) wenigstens ein Auflageelement (13) ausbildet, auf welchem sich das Hebelelement (50) zumindest bei der Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte (20) in Richtung auf deren ausgerückte (22) Position abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (20) wenigstens einen Anpressplattennocken (23) ausbildet, der einen Absatz (24) aufweist, an dem der Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) anliegt und damit die Tellerfeder (30) zentriert.
Reibungskupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tellerfeder (30) mit einem radial äußeren Rand (31) an dem Kupplungsdeckel (10) abstützt, und der radial innere Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) sich an der Anpressplatte (20) abstützt.
Reibungskupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (50) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, insbesondere als eine Hebelfeder ausgebildet ist, so dass die Abstützung des Hebelelementes (50) durch das Auflageelement (13) im Bereich zwischen dem radial äußerem Rand (51) des Hebelelementes und dem radial inneren Rand (53) des Hebelelementes (50) realisiert ist.
Reibungskupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdeckel (10) mehrere Auflageelemente (13) in Form von Haken (14) ausbildet, die sich vom radial inneren Rand (11) des Kupplungsdeckels sowie parallel zur Rotationsachse (1) erstrecken, wobei diese Haken (14) Auflageelemente (13) aufweisen, deren Oberflächen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel zur Ebene der Anordnung des Hebelelementes (50) verlaufen.
Reibungskupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung der Anpressplatte (20) mittels des Hebelelementes (50) in einem Kontaktierungsbereich (25) an der Anpressplatte (20) erfolgt, der radial außerhalb der Abstützung des Hebelelementes (50) auf dem Auflageelement (13) angeordnet ist.
Reibungskupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) sowie ein Krafteinleitungsbereich (52) des Hebelelementes (50), mit welchem das Hebelelement (50) die Gegenkraft (56) zur Druckkraft (33) der Tellerfeder (30) aufbringt, sich in axialer Richtung überlagern.
Reibungskupplungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) und dem Krafteinleitungsbereich (52) des Hebelelementes (50) ein Zwischenelement, insbesondere in Form eines Drahtringes (40), angeordnet ist, und der Krafteinleitungsbereich (52) des Hebelelementes (50) sich auf dem Zwischenelement abstützt, wobei die Reibungskupplungseinrichtung zumindest ein weiteres Federelement, vorzugsweise mindestens eine Blattfeder und insbesondere ein Blattfeder-Paket aufweist, die bei zumindest teilweiser Aufhebung der Druckkraftwirkung (33) der Tellerfeder (30) durch die Gegenkraftausübung (56) des Hebelelementes (50) die Anpressplatte (20) in ihre ausgerückte Position (22) bewegen kann.
Verfahren zur Herstellung einer Reibungskupplungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem – ein Kupplungsdeckel (10), eine Anpressplatte (20) und ein Hebelelement (50) bereit gestellt werden, – die Anpressplatte (20) im Wesentlichen in Gebrauchslage in Bezug zum Kupplungsdeckel (10) positioniert wird, – das Hebelelement (50) im Wesentlichen in seiner axialen Endposition in Bezug zum Kupplungsdeckel (10) positioniert wird, – eine Relativ-Drehbewegung des Hebelelementes (50) in Bezug zum Kupplungsdeckel (10) um die Rotationsachse (1) des Kupplungsdeckels (10) durchgeführt wird, so dass das Hebelelement (50) auf einem Auflageelement (13), insbesondere mehreren Auflageelementen (13) des Kupplungsdeckels (10), abgestützt oder abstützbar ist, oder – das Hebelelement (50) im Wesentlichen in seiner Winkel-Endposition in Bezug zum Kupplungsdeckel (10) positioniert wird und Vorsprünge an dem Kupplungsdeckel (10) derart gebogen werden, so dass sie Auflageelemente (13) ausbilden, auf denen das Hebelelement (50) abgestützt oder abstützbar ist.
Verfahren zur Herstellung einer Reibungskupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (30) derart angeordnet wird, dass der Kraftrand (32) der Tellerfeder (30) an dem Anpressplattennocken (23) der Anpressplatte (20) anliegt.
Drehmomentübertragungsstrang, aufweisend eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Reibungskupplungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Reibungskupplungseinrichtung mit dem Antriebsstrang lösbar verbindbar ist.