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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Doppelkupplungseinrichtung, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Kupplungseinrichtung und einen Drehmomentübertragungsstrang.
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Aus dem Stand der Technik sind Kupplungseinrichtungen unterschiedlicher konstruktiver Ausführungsformen bekannt, wie zum Beispiel Trocken- und Nasskupplungen und Einfach- bzw. Mehrfach-, insbesondere Doppelkupplungen.
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Die Reibkupplungen weisen mindestens eine Anpressplatte auf, die zur Anpressung an eine Kupplungsscheibe, die sich wiederum auf eine Gegendruckplatte abstützt, ausgestaltet ist. Dadurch wird die Kupplungsscheibe reibschlüssig in der Drehbewegung der Anpressplatte mitgenommen. Um die Anpressplatte zur Anpassung an die Kupplungsscheibe axial zu verlagern, ist ein entsprechendes mechanisches Element vorzusehen, mit welchem eine Kraft in die Anpressplatte einleitbar ist. Ein solches mechanisches Element ist in vielen Kupplungsvarianten ein auch als Zuganker bezeichnetes Zugelement. Herkömmliche Ausführungsform von Reibkupplung sehen vor, dass der Zuganker über Nietverbindungen an die Anpressplatte angeschlossen ist. Die Niete müssen jedoch in axialer Richtung ausgerichtet sein, um eine fliehkraftbedingte mechanische Lösung oder Lockerung zu verhindern. Dadurch besteht jedoch ein erhöhter Bauraumbedarf in radialer Richtung, um die Niete an der Anpressplatte anordnen zu können.
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Weiterhin ist aus der
WO2015/003704 A1 eine Kupplung bekannt, die ein erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement aufweist, die derart miteinander verbunden sind, dass eine Zunge des zweiten Kupplungselementes in eine Öffnung des ersten Kupplungselementes eingreift. Der aus der Öffnung herausstehende Bereich der Zunge ist plastisch verformt, um Zugkräfte übertragen zu können. Diese konstruktive Lösung der Verbindung einer Anpressplatte mit einem Kupplungsdeckel bedingt jedoch einen radialen Bauraum zur Ausbildung der Öffnung sowie einen entsprechenden Montageaufwand zur Umformung des aus der Öffnung herausstehenden Bereiches der Zunge.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Kupplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen ein für die Kupplungseinrichtung radial geringer Bauraum mit minimalen Herstellungskosten verbunden ist.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2-7 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung der Kupplungseinrichtung ist im Unteranspruch 9 angegeben. Ergänzend wird ein Drehmomentübertragungsstrang, der die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung aufweist, zur Verfügung gestellt.
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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.
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Die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse der Kupplungseinrichtung.
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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Doppelkupplungseinrichtung, mit einer Anpressplatte zur Beaufschlagung einer Kupplungsscheibe mit einer Anpresskraft zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes zwischen der Anpressplatte und der Kupplungsscheibe, sowie mit einer Zugeinrichtung zur Einleitung einer Kraft in die Anpressplatte zwecks axialer Verlagerung der Anpressplatte. Die Zugeinrichtung weist mehrere sich im Wesentlichen axial erstreckende Laschen auf, die mit einem radialen Rand der Anpressplatte formschlüssig verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise eine hebelfederbetätigte Doppelkupplungseinrichtung und insbesondere eine trockene Reibungskupplungseinrichtung. Die Zugeinrichtung kann dabei auch als Zuganker bezeichnet werden, der zur Kraftübertragung von einer Betätigungseinrichtung auf die Anpressplatte dient. Die axiale Verlagerung der Anpressplatte dient zur Anlage der Anpressplatte an der Kupplungsscheibe zur Einleitung eines Reibmomentes in die Kupplungsscheibe oder auch in umgekehrter Richtung. Die sich im Wesentlichen axial erstreckenden Laschen sind derart ausgebildet, dass wenigstens eine Komponente ihrer jeweiligen Erstreckungsrichtung entlang der axialen Richtung verläuft.
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Der radiale Rand der Anpressplatte ist dabei vorzugsweise der radial äußere Rand der Anpressplatte, der auch den Umfang einer im Wesentlichen ring- oder kreis- bzw. zylinderförmigen Anpressplatte ausbildet. Neben der formschlüssigen Verbindung kann die Verbindung zwischen den Laschen der Zugeinrichtung und der Anpressplatte auch noch zusätzlich derart ausgestaltet sein, dass sie mittels Kraftschluss Kräfte oder Momente übertragen kann.
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Die Kupplungseinrichtung ist zur Drehung um eine Kupplungsachse ausgestaltet und dient zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Verbraucher.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Anpressplatte im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist und an ihrer radial äußeren Seite ein zumindest bereichsweise umlaufendes erstes Formelement aufweist, und die Laschen an der der Anpressplatte zugewandten Seite jeweils ein zweites Formelement aufweisen, welches komplementär zum ersten Formelement ausgestaltet ist und mit dem ersten Formelement form- und/ oder kraftschlüssig im Eingriff ist.
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Das erste Formelement ist dabei vorzugsweise eine Sicke, die ggf. vollständig umlaufend ausgebildet ist, und das zweite Formelement ist dazu ausgestaltet, in die Sicke bzw. in einen Abschnitt der Sicke einzugreifen, wie zum Beispiel in Form eines Vorsprunges. Diese mechanische Verbindung kann gegebenenfalls derart ausgestaltet sein, dass sie reversibel ist.
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Das erste Formelement kann an einer die radiale Außenseite der Anpressplatte ausbildenden Oberfläche angeordnet sein, oder das erste Formelement ist an einer die axiale Außenseite der Anpressplatte ausbildenden Oberfläche angeordnet.
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Eine bauraum- sowie montagezeitsparende Ausführungsform der Kupplungseinrichtung sieht vor, dass die Anpressplatte und die Zugeinrichtung zusammen einen Bajonettverschluss ausbilden, der eine radiale Aufweitung der Laschen im Bereich ihres mechanischen Anschlusses an die Anpressplatte verhindert.
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Unter einem Bajonettverschluss im Sinne der Erfindung ist eine mechanische Verbindung zweier im Wesentlichen zylindrischer Teile durch Durchführung einer Relativdrehung zueinander zu verstehen. Der Bajonettverschluss ist in einfacher Ausgestaltung derart eingerichtet, dass sich am radial äußeren Rand der Anpressplatte ein Haken befindet, der einen seitlichen Rand einer Lasche radial außen umgreift, wenn die Zugeinrichtung bzw. ihre Laschen um die Rotationsachse der Kupplungseinrichtung in Bezug zur Anpressplatte verdreht ist. Diese Ausgestaltung verhindert eine radiale Aufweitung der Laschenenden der Zugeinrichtung unter Fliehkrafteinfluss.
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In der Ausführungsform mit Bajonettverschluss ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kupplungseinrichtung eine Arretierungseinrichtung aufweist, mit der die Winkelpositionen von Zugeinrichtung und Anpressplatte in Bezug zueinander im geschlossenen Zustand des Bajonettverschlusses fixierbar oder fixiert sind.
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Zur Gewährleistung der Verriegelung des Bajonettverschlusses kann die Arretierungseinrichtung eine Rasteinrichtung sein, die die Anpressplatte sowie die Zugeinrichtung mit einer Federkraft derart beaufschlagt, dass sich die Anpressplatte und die Zugeinrichtung in Bezug zueinander in der verriegelnden Winkelposition des Bajonettverschlusses befinden.
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Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise an der Lasche der Zugeinrichtung eine entlang der Umfangsrichtung ausgerichtete Biegefeder angeordnet und an der radial äußeren Seite der Anpressplatte ein Absatz angeordnet, an dem die Biegefeder elastisch verformt sich abstützt, wenn sich die Anpressplatte und die Zugeinrichtung in der verriegelnden Winkelposition des Bajonettverschlusses sind.
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Die Biegefeder und der Absatz bilden zusammen einen Schnappmechanismus aus, der verhindert, dass sich die Zugeinrichtung zurückdrehen kann. Die sichere Montage kann durch ein akustisches Einschnappgeräusch erkannt werden.
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Weiterhin kann zwecks Kraftübertragung in axialer Richtung auf die Anpressplatte diese an dem radialen Rand wenigstens einen Vorsprung aufweisen, der sich nach radial außen durch eine Aussparung in einer Lasche erstreckt.
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In der Ausgestaltung der Kupplungseinrichtung mit Bajonettverschluss ist diese Aussparung vorzugsweise ein Langloch, so dass die zur Schließung des Bajonettverschlusses notwendige Relativ-Rotationsbewegung von Anpressplatte und Zugeinrichtung erfolgen kann. Der Vorsprung in der Aussparung dient der weiteren formschlüssigen Zugkrafteinleitung von der Zugeinrichtung in die Anpressplatte zwecks deren axialer Verlagerung. Das heißt, dass die Funktion des Zugelementes bzw. des Zugankers, nämlich das Ziehen der Anpressplatte auf die Kupplungsscheibe, zum einen durch das erste Formelement der Anpressplatte und zum anderen durch den Vorsprung in der Aussparung des Zugelementes erfüllt wird.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung, bei dem die Anpressplatte sowie die Zugeinrichtung bereit gestellt werden, die Laschen der Zugeinrichtung in ihren Endbereichen radial aufgeweitet werden, die Anpressplatte und die Zugeinrichtung in Bezug zueinander axial positioniert werden, und die radiale Aufweitung der Laschen zumindest teilweise wieder aufgehoben wird, so dass die Laschen mit dem radialen Rand der Anpressplatte eine formschlüssige Verbindung eingehen.
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Vorzugsweise erfolgt die Verformung der Laschen im elastischen Bereich, so dass diese sich auf Grund der elastischen Rückstellkräfte selbsttätig wieder in ihre Ausgangspositionen zurück verformen können.
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Die Montage kann in einfacher Weise derart ausgeführt werden, dass die Aufweitung der Laschen durch Anordnung eines Werkzeuges im von den Laschen umgebenden Raum erfolgt, wobei die radiale Erstreckung des Werkzeuges in den Winkelpositionen der Laschen größer ist als die radialen Positionen der Laschen im den Formschluss mit der Anpressplatte herstellenden Zustand der Zugeinrichtung.
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Dieses Werkzeug kann ein eigens zu diesem Zweck zur Verfügung gestelltes Werkzeug sein, oder aber auch der Kupplungsdeckel der Kupplungseinrichtung, der im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist, so dass die Montage derart über den Kupplungsdeckel erfolgen kann, dass der topfförmige Kupplungsdeckel, der in einer bestimmten Winkelposition zur Zugeinrichtung angeordnet ist, die Laschen radial aufweitet, und bei einer Relativ-Verdrehung der Zugeinrichtung in Bezug zum Kupplungsdeckel aufgrund der radialen Erstreckung des Kupplungsdeckels die Laschenenden sich der Anpressplatte annähern und mit dieser eine formschlüssige Verbindung eingehen können.
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Die Erfindung ergänzend wird ein Drehmomentübertragungsstrang zur Verfügung gestellt, der eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung aufweist. Die Abtriebswelle ist zur Drehmomentübertragung mittels der Kupplungseinrichtung mit dem Antriebsstrang lösbar verbindbar.
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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.
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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 Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung,
- 2: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung,
- 3: eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsbereiches zwischen Zugelement und Anpressplatte im unverriegelten Zustand, und
- 4: eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsbereiches zwischen Zugelement und Anpressplatte im verriegelten Zustand.
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Zunächst wird der Aufbau der Kupplungseinrichtung anhand 1 erläutert. Die in 1 dargestellte Ausführungsvariante ist eine Doppelkupplungseinrichtung mit einer ersten Teilkupplung und einer zweiten Teilkupplung. Die Kupplungseinrichtung weist einen Kupplungsdeckel 50 auf, an dem beidseitig die Hebelfeder der ersten Teilkupplung 51 sowie die Hebelfeder der zweiten Teilkupplung 52 angeordnet sind. Der Kupplungsdeckel ist im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet. Die Hebelfeder der zweiten Teilkupplung 52 stützt sich an einen Drucktopf 53 ab. Dieser wiederum stützt axial die Anpressplatte der zweiten Teilkupplung 54. Diese Anpressplatte der zweiten Teilkupplung 54 dient der Reibkraft-Beaufschlagung einer hier nicht dargestellten zweiten Kupplungsscheibe. Demgegenüber ist eine Zentralplatte 55 angeordnet, die als Gegendruckplatte für die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung dient. Auf der der Anpressplatte der zweiten Teilkupplung 54 gegenüberliegenden Seite der Zentralplatte 55 ist die Anpressplatte der ersten Teilkupplung 10 angeordnet. Der Umfang der erwähnten Bauelemente wird bereichsweise von einer sich mit Laschen 32 in axialer Richtung erstreckenden Zugeinrichtung 30 umfasst. Insbesondere umfassen die Laschen 32 den Rand 11 der Anpressplatte 10. Dieser Rand 11 bildet die radiale Außenseite 12 der Anpressplatte 10 aus. Die Laschen 32 erstrecken sich somit bis auf die axialseitige Oberfläche 13 der Anpressplatte 10.
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Axial weiter außen schließen sich ein Mitnehmerblech 56 sowie ein Verbindungselement 57 zur mechanischen Anbindung an einem hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor an.
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Von der radialen Außenseite 12 der Anpressplatte 10 erstrecken sich mehrere Vorsprünge 14 nach radial außen. Diese führen durch Aussparungen 34 in der Zugeinrichtung 30 hindurch, die die Form von Langlöchern haben.
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Des Weiteren erstrecken sich von der radialen Außenseite 12 der Anpressplatte 10 Haken 15, die einen seitlichen Bereich einer jeweiligen Lasche 32 umgreift. Ein solcher Haken 15 ist Bestandteil eines Bajonettverschlusses 60, mit dem durch Relativ-Drehbewegung zwischen Anpressplatte 10 und Zugeinrichtung 30 diese insbesondere in ihren Axial-Positionen in Bezug zueinander fixierbar sind. Durch die Haken 15 wird zudem eine fliehkraftbedingte Aufweitung der Enden der Laschen 32 beim Betrieb der Kupplungseinrichtung verhindert.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht, wobei hier deutlich die axialseitige Oberfläche 13 der Anpressplatte 10 ersichtlich ist, an deren Rand ein erstes Formelement 20 in Form einer umlaufenden Sicke angeordnet ist. In diese Sicke bzw. in dieses erste Formelement 20 greift ein zweites Formelement 40 in Form eines keilförmigen Vorsprunges am Ende der jeweiligen Lasche 32 formschlüssig und gegebenenfalls auch kraftschlüssig ein. Dadurch wird bereits eine ungewollte axiale Entfernung der Anpressplatte 10 von der Zugeinrichtung 30 verhindert.
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Des Weiteren ist hier deutlich eine Schräge 33 am zweiten Formelement 40 erkennbar, welche der Erleichterung der Aufschiebung der Enden der Laschen 32 auf den Rand 11 der Anpressplatte 10 dient.
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Weiterhin ist die Arretierungseinrichtung 61 bzw. Rasteinrichtung erkennbar, mit der der Bajonettverschluss 60 in geschlossener Position arretiert ist. Diese Arretierungseinrichtung 61 umfasst an der radialen Außenseite 12 der Anpressplatte 10 einen Absatz 62 und an einer jeweiligen Lasche 32 eine sich seitlich bzw. in Umfangsrichtung erstreckende Biegefeder 63.
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Die Funktion der Arretierungseinrichtung 61 geht deutlich aus den 3 und 4 hervor, wobei 3 die Arretierungseinrichtung 61 im offenen Zustand zeigt und 4 die Arretierungseinrichtung 61 im geschlossenen Zustand zeigt.
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In 3 ist dargestellt, dass sich die Anpressplatte 10 und die Zugeinrichtung 30 in einer solchen Winkelposition in Bezug zueinander befinden, dass der Haken 15 noch nicht den seitlichen Bereich der Lasche 32 umfasst hat. Zudem befinden sich die Biegefeder 63 und der Absatz 62 noch nicht miteinander in Eingriff.
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4 zeigt die Arretierungseinrichtung 61 mit geschlossenem Bajonettverschluss 60, wobei der Haken 15 den seitlichen Bereich der Lasche 32 umgreift und somit, wie bereits beschrieben, eine fliehkraftbedingte Aufweitung des Endes der Lasche 32 verhindert. In dieser Position stützt sich die Biegefeder 63 am Absatz 62 ab und bewirkt somit eine Federkraft 64 auf die Lasche 32 der Zugeinrichtung 30 in Richtung auf den Haken 15, so dass der verriegelte Zustand des Bajonettverschlusses 60 beibehalten wird.
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Bei der anhand der 3 und 4 beschriebenen Relativ-Drehbewegung der Zugeinrichtung 30 in Bezug zur Anpressplatte 10 verschiebt sich dabei auch der Vorsprung 14 in der Aussparung 34 in der jeweiligen Lasche 32.
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Die Montage der Kupplungseinrichtung kann derart erfolgen, dass die Laschen 32 der Zugeinrichtung 30 radial in ihren Endbereichen aufgebogen, vorzugsweise elastisch verformt, werden. Nach Positionierung der Anpressplatte 10 axial in Bezug zu den Endbereichen der Laschen 32 wird eine entsprechende Kraft zur Aufweitung der Laschen 32 wieder verringert, sodass die zweiten Formelemente 40 an den Laschen in das als Sicke ausgestaltete erste Formelement 20 in der Anpressplatte 10 eingreifen können. Durch eine Relativ-Drehbewegung zwischen Anpressplatte 10 und Zugeinrichtung 30 kann dann der Bajonettverschluss 60 geschlossen werden.
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Mit der hier vorgeschlagenen Kupplungseinrichtung wird ein nur sehr geringer radialer Bauraum benötigt, da die Zugeinrichtung bzw. ihre Laschen mit dem radialen Rand der Anpressplatte verbunden sind. Dies ermöglicht wiederum den Einsatz relativ großer Kupplungsscheiben und demzufolge die Übertragung eines hohen Zieldrehmomentes und/oder die Ausbildung einer Verschleißreserve. Daneben weist die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung den Vorteil der eklatant verringerten Fertigungszeit durch die lediglich benötigte Einrastung der einander kontaktierenden Teile auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anpressplatte der ersten Teilkupplung
- 11
- Rand
- 12
- radiale Außenseite
- 13
- axialseitige Oberfläche
- 14
- Vorsprung
- 15
- Haken
- 20
- erstes Formelement
- 30
- Zugeinrichtung
- 31
- Kraft
- 32
- Lasche
- 33
- Schräge
- 34
- Aussparung
- 40
- zweites Formelement
- 50
- Kupplungsdeckel
- 51
- Hebelfeder der ersten Teilkupplung
- 52
- Hebelfeder der zweiten Teilkupplung
- 53
- Drucktopf
- 54
- Anpressplatte der zweiten Teilkupplung
- 55
- Zentralplatte
- 56
- Mitnehmerblech
- 57
- Verbindungselement
- 60
- Bajonettverschluss
- 61
- Arretierungseinrichtung, Rasteinrichtung
- 62
- Absatz
- 63
- Biegefeder
- 64
- Federkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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