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Die vorliegende Erfindung betrifft Kupplungseinrichtung, insbesondere für eine Lamellenkupplung, aufweisend eine Betätigungseinheit, eine Mitnahmeeinheit, einen Druckring und ein Reibpaket, wobei die Kupplungseinrichtung drehbar um eine Drehachse gelagert ist, wobei das Reibpaket einen ersten und einen zweiten Reibpartner aufweist, wobei die Mitnahmeeinheit mit dem ersten Reibpartner drehmomentschlüssig gekoppelt ist, wobei die Betätigungseinheit ausgebildet ist, eine Betätigungskraft auf den Druckring zu übertragen, wobei der Druckring axial zwischen Reibpaket und Betätigungseinheit angeordnet ist und ausgebildet ist, die Betätigungskraft auf das Reibpaket zu übertragen und mittels der übertragenen Betätigungskraft den ersten und zweiten Reibpartner aneinander zu drücken und somit einen Reibschluss im Reibpaket zu erzielen.
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Aus der
EP 3 061 984 A1 ist beispielsweise eine Kupplungseinrichtung, insbesondere für eine Lamellenkupplung, bekannt. Dabei findet die Kraftübertragung zwischen dem Reibpaket und der Betätigungseinheit mittels eines Druckrings statt. Der Druckring weist eine erste und eine zweite Verzahnung auf, wobei die erste Verzahnung senkrecht zu der zweiten Verzahnung angeordnet ist. Die Flanken der ersten Verzahnung greifen radial umlaufend in die Mitnahmeeinheit, insbesondere in den Außenlamellenträger, ein. Die Flanken der zweiten Verzahnung sind mit Ausnehmungen im Boden, insbesondere einer Passscheibe, der Mitnahmeeinheit verbunden. Diese aus dem Stand der Technik bekannte Ausgestaltung hat den Nachteil, dass die Einpassung des Druckrings in die Kupplungseinrichtung vergleichsweise kompliziert und die Herstellung des Druckrings vergleichsweise aufwändig ist. Insbesondere fällt bei der Herstellung des Druckrings vergleichsweise viel Verschnitt an, was die Einzelteilkosten nachteilig erhöht.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die sich vergleichsweise einfach montieren und günstig herstellen lässt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungseinrichtung, insbesondere für eine Lamellenkupplung, aufweisend eine Betätigungseinheit, eine Mitnahmeeinheit, einen Druckring und ein Reibpaket, wobei die Kupplungseinrichtung drehbar um eine Drehachse gelagert ist, wobei das Reibpaket einen ersten und einen zweiten Reibpartner aufweist, wobei die Mitnahmeeinheit mit dem ersten Reibpartner drehmomentschlüssig gekoppelt ist, wobei die Betätigungseinheit ausgebildet ist, eine Betätigungskraft auf den Druckring zu übertragen, wobei der Druckring axial zwischen Reibpaket und Betätigungseinheit angeordnet ist und ausgebildet ist, die Betätigungskraft auf das Reibpaket zu übertragen und mittels der übertragenen Betätigungskraft den ersten und zweiten Reibpartner aneinander zu drücken und somit einen Reibschluss im Reibpaket zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring als flacher Ring ausgeführt ist.
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Hiermit wird vorteilhaft eine Kupplungseinrichtung mit vereinfachtem Aufbau und niedrigen Produktionskosten zur Verfügung gestellt. Der erfindungsgemäße Aufbau der Kupplungseinrichtung erlaubt den Einsatz eines einfachen Druckrings. Insbesondere ist der Druckring als einfaches, flaches Band ausgeführt. Dies ermöglicht gegenüber dem Stand der Technik einen vereinfachten Einbau, sowie eine Senkung der Herstellungskosten aufgrund verminderter Einzelteilkosten.
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Insbesondere ist die Kupplungseinrichtung als Lamellenkupplung, bevorzugt reibschlüssige Lamellenkupplung, ausgeführt. Der Druckring erlaubt die Übertragung einer Betätigungskraft von der Betätigungseinheit auf das Reibpaket. Hierdurch wird der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Reibpartner verringert, bis erster und zweiter Reibpartner in Reibschluss sind. Dies ermöglicht die Übertragung eines Drehmoments einer mit dem zweiten Reibpartner drehmomentschlüssig verbundenen Welle auf die mit dem ersten Reibpartner drehmomentschlüssig verbundene Mitnahmeeinheit. Bevorzugt ist der Druckring zylinderförmig ausgeführt und zwischen Betätigungseinheit und Reibpaket angeordnet. Der Druckring ist als flacher Ring ausgeführt, der koaxial zur Drehachse angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Druckring umlaufend angeordnete Vorsprünge auf. Bevorzugt sind die Vorsprünge in regelmäßigen Abständen umlaufend an einer Stirnseite des Druckrings angeordnet. Bevorzugt weist der Druckring Vorsprünge derselben Abmessung auf. In einer alternativen Ausführungsform weisen verschiedene Vorsprünge verschiedene Abmessungen auf. Der Druckring weist so vorteilhaft an einer Stirnseite eine Verzahnung auf. Insbesondere weist der Druckring eine Verzahnung an der der Betätigungseinheit zugewandten Stirnseite eine Verzahnung auf. Die dem Reibpaket zugewandte Stirnseite ist bevorzugt mit einem umlaufenden Radius versehen und ohne Verzahnung ausgeführt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Vorsprünge ein im Wesentlichen rechteckiges Profil auf. Hierdurch wird vorteilhaft eine einfache und robuste Verzahnung des Druckrings zur Verfügung gestellt. Bevorzugt sind die Vorsprünge stegförmig ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Druckring an den Ansatzpunkten der Vorsprünge Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen an den Ansatzpunkten der Vorsprünge sind bevorzugt rund.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ragen die Vorsprünge des Druckrings in Ausnehmungen der Mitnahmeeinheit ein. Bevorzugt weist die Mitnahmeeinheit umlaufend Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen sind in einer Ebene senkrecht zur Drehachse in der Mitnahmeeinheit angeordnet. Die Ausnehmungen sind bevorzugt in regelmäßigen Abständen und mit identischen Abmessungen angeordnet. Die Abmessungen der Vorsprünge sind bevorzugt auf die Abmessung von Ausnehmungen der Mitnahmeeinheit abgestimmt. Es ist somit vorteilhaft möglich, den Druckring mit der Mitnahmeeinheit zu verzahnen.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kontaktieren die Vorsprünge des Druckrings die Betätigungseinheit. Die Vorsprünge des Druckrings ragen bevorzugt durch die Ausnehmungen der Mitnahmeeinheit axial über die Mitnahmeeinheit heraus. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die Betätigungseinheit direkt mit dem Druckring in Kontakt zu bringen. Hierdurch wird eine Betätigungskraft der Betätigungseinheit mittels Druckring auf das Reibpaket übertragbar. Dies erlaubt einen einfachen, durch den Druckring vermittelten Reibschluss der beiden Reibpartner und somit eine Drehmomentübertragung von der Welle auf die Mitnahmeeinheit.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Betätigungseinheit eine Tellerfeder auf. Hierdurch wird eine effiziente und einfache Betätigungseinheit zur Verfügung gestellt, deren Abmessungen auf die der Ausnehmungen der Mitnahmeeinheit und der Vorsprünge des Druckrings abgestimmt sind. Die Betätigungseinheit wird bevorzugt durch ein Aktorikelement angesteuert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erste Reibpartner ein Außenlamellenpaket, der zweite Reibpartner ein Innenlamellenpaket und die Mitnahmeeinheit einen Außenlamellenträger auf. Bevorzugt sind Innenlamellen und Außenlamellen axial abwechselnd angeordnet. Dabei ist das Innenlamellenpaket bevorzugt drehmomentschlüssig mit einer entlang der Drehachse verlaufenden Welle verbunden, beispielsweise verzahnt. Das Außenlamellenpaket ist bevorzugt drehmomentschlüssig mit einem Außenlamellenträger verbunden. Das Außenlamellenpaket weist bevorzugt eine Außenverzahnung auf, die in eine Innenverzahnung des Außenlamellenträgers greift. Die Mitnahmeeinheit weist bevorzugt einen Kupplungskorb auf. Mittels Reibschluss zwischen Innen- und Außenlamellenpaket ist ein Drehmoment zwischen der Welle und der Mitnahmeeinheit übertragbar. Der Reibschluss wird durch Kraftübertragung von der Betätigungseinheit auf das Reibpaket mittels des Druckrings bewirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Druckring einteilig ausgeführt. Bevorzugt ist der Druckring aus einem gestanzten Band gebogen.
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Hierdurch wird vorteilhaft ein kostengünstig und einfach herzustellender Druckring zur Verfügung gestellt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Druckrings für eine Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein Bandmaterial zur Verfügung gestellt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt eine Kontur in das Bandmaterial gestanzt wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt das gestanzte Band zu einem Ring gebogen wird und wobei in einem vierten Verfahrensschritt die Enden des gestanzten Bandes verbunden werden.
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Hiermit wird vorteilhaft ein Herstellungsverfahren für einen Druckring für eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Lamellenkupplung, zur Verfügung gestellt, das eine vergleichsweise einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung des Druckrings ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einfachen und kostengünstigen Werkzeugen durchführbar. Insbesondere fällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vergleichsweise wenig Verschnitt an, wodurch die Einzelteilkosten für den Druckring und damit die Gesamtkosten für die Herstellung einer Kupplungseinrichtung reduziert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der zweite und dritte Verfahrensschritt in einer Stanz-Biegevorrichtung ausgeführt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im vierten Verfahrensschritt die Enden des gestanzten Bands verschweißt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im zweiten Verfahrensschritt Aussparungen in das Bandmaterial gestanzt, so dass zwischen den Aussparungen Vorsprünge entstehen. Hierdurch wird der Druckring vorteilhaft an einer Stirnseite mit einer Verzahnung versehen. Die Verzahnung ist bevorzugt geeignet, in Ausnehmungen der Mitnahmeeinheit zu greifen und die Betätigungseinheit zu kontaktieren und eine Kraftübertragung zu gewährleisten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im zweiten Verfahrensschritt Aussparungen mit einem rechteckigen Profil gestanzt. Hierdurch wird eine besonders robuste und einfache Verzahnung zur Verfügung gestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Bandmaterial Stahl auf.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
- 1a bis 1c illustrieren schematisch den Aufbau einer Kupplungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 illustriert schematisch den Aufbau eines Druckrings gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1a bis 1c ist eine Kupplungseinrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. 1a zeigt einen Querschnitt durch die Kupplung entlang der Drehachse 4. Die Kupplungseinrichtung 1 ist drehbar um die Drehachse 4 gelagert. Bevorzugt ist die Kupplungseinrichtung als Lamellenkupplung ausgeführt. Dabei weist die Kupplungseinrichtung eine Betätigungseinheit 3 auf. Diese weist beispielsweise eine Tellerfeder 3 auf. Die Tellerfeder 3 ist über eine Aktorikeinheit ansteuerbar. Die Tellerfeder 3 steht mit den Vorsprüngen 5 des Druckrings 2 in Kontakt. Insbesondere kann die Tellerfeder 3 eine Betätigungskraft auf die Vorsprünge 5 des Druckrings 2 übertragen. Die Vorsprünge 5 sind an einer Stirnseite des Druckrings 2 ausgebildet. Dabei sind die Vorsprünge 5 bevorzugt rechteckig oder stegförmig ausgebildet. An den Ansatzpunkten der Vorsprünge 5 weist der Druckring Ausnehmungen 11 auf, siehe 1b. Diese Ausnehmungen 11 sind bevorzugt rund ausgeführt. Die gegenüberliegende Stirnseite des Druckrings 2 ist im Wesentlichen glatt und liegt auf einem Reibpaket 6 auf. Der Druckring 2 ist als flacher Ring ausgebildet. Das Reibpaket 6 weist einen ersten Reibpartner 7 und einen zweiten Reibpartner 8 auf. Bevorzugt wird der erste Reibpartner 7 durch Außenlamellen 7 gebildet und der zweite Reibpartner 8 durch Innenlamellen 8. Die Außenlamellen 7 sind drehmomentschlüssig mit einer Mitnahmeeinheit 9 verbunden. Bevorzugt weist die Mitnahmeeinheit 9 einen Außenlamellenträger auf. Der Außenlamellenträger ist bevorzugt rohrförmig ausgebildet und weist eine Innenverzahnung zur Aufnahme der mit einer Außenverzahnung ausgestatteten Außenlamellen 7 auf. Die Innenlamellen 8 sind bevorzugt mit einer entlang der Drehachse 4 verlaufenden Welle drehmomentschlüssig verbunden. Bevorzugt sind die Innenlamellen 8 mit der Welle verzahnt. Die Mitnahmeeinheit 9 weist Ausnehmungen 10 auf, in die jeweils ein Vorsprung 5 des Druckrings 2 einragt. Der Druckring 2 ist mit seiner flachen Stirnseite innerhalb der Mitnahmeeinheit 9 angeordnet. Insbesondere ragen die Vorsprünge 5 des Druckrings 2 derart durch die Ausnehmungen 10 der Mitnahmeeinheit 9, dass die Oberseite der Vorsprünge 5 die Betätigungseinheit 3, insbesondere die Tellerfeder, kontaktieren. Übt die Betätigungseinheit 3 eine Betätigungskraft auf den Druckring 2 aus, so kann diese mittels des Druckrings 2 auf das Reibpaket 6 übertragen werden. Insbesondere wird hierdurch der Druck auf die ersten und zweiten Reibpartner 7, 8 erhöht und der Abstand der Reibpartner 7, 8 zueinander verringert, bis ein Reibschluss zwischen erstem Reibpartner 7 und zweitem Reibpartner 8 erreicht ist. Eine Rotation der die Innenlamellenträger 8 führenden Welle wird so mittels Reibschluss auf den Außenlamellenträger und die Mitnahmeeinheit 9 übertragen. Erfindungsgemäß weist der Druckring 2 nur eine Verzahnung mit der Mitnahmeeinheit 9 auf. Insbesondere erfolgt die Verzahnung des Druckrings 2 mit der Mitnahmeeinheit 9 ausschließlich in axiale Richtung, siehe auch 1c. Hierdurch wird der Aufbau der Kupplungseinrichtung 1 vorteilhaft vereinfacht und die Montage der Kupplungseinrichtung 1 beschleunigt. Insbesondere ist der Druckring 2 der Kupplungseinrichtung als einfaches, flaches Band mit Vorsprüngen 5 ausgeführt. Der Druckring 2 kann somit vorteilhaft in einem einfachen und kostengünstigen Verfahren hergestellt werden. Der Druckring 2 kann aus einem Bandmaterial, beispielsweise aus Stahl, durch Stanzen der Kontur und durch nachfolgendes Biegen zu einem Ring hergestellt werden. Das Stanzen kann mittels Laser oder Prägeverfahren geschehen. Dabei werden die Enden des Rings, beispielsweise mittels Schweißen, miteinander verbunden. Stanzen und Biegen können dabei in einer Stanz-Biegevorrichtung ausgeführt werden. Hierdurch wird eine Herstellung mittels eines einfachen und kostengünstigen Werkzeugs ermöglicht. Zudem fällt bei der Herstellung des Druckrings 2 als flacher Ring mit einfacher Verzahnung vergleichsweise wenig Verschnitt an, was die Herstellungskosten weiter senkt. Hierdurch wird es vorteilhaft ermöglicht, eine vergleichsweise kostengünstige Kupplungseinrichtung 1 zur Verfügung zu stellen.
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In 2 ist ein Druckring 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Der Druckring 2 ist aus einem flachen Band hergestellt. Bevorzugt weist der Druckring 2 ein metallisches Material, beispielsweise Stahl, auf. In das Band werden Konturen gestanzt. Bevorzugt werden Aussparungen oder Fenster in das Band gestanzt, so dass rechteckige Vorsprünge 5 entstehen. Die Abmessungen dieser Vorsprünge 5 sind an die Ausnehmungen 10 der Mitnahmeeinheit 9 angepasst. Insbesondere sind die Vorsprünge 5 geeignet, den Druckring 2 in axialer Richtung mit der Mitnahmeeinheit 9 zu verzahnen. Zusätzlich kann der Druckring 2 an den Ansatzpunkten der Vorsprünge 5 Ausnehmungen 11 aufweisen. Die Ausnehmungen 11 sind bevorzugt im Wesentlichen rund ausgeführt. Das gestanzte Band wird zu einem Ring gebogen und die Enden des Rings, beispielsweise mittels Schweißen, miteinander verbunden. Der Druckring 2 weist in diesem Bereich eine Schweißnaht 12 auf. Stanzen und Biegen des Rings erfolgt bevorzugt in einer Vorrichtung, beispielsweise in einem Stanz-Biegeautomaten. Hierdurch wird vorteilhaft ein einfaches Herstellungsverfahren mit einfachem und günstigem Werkzeug zur Herstellung eines Druckrings 2 für eine Kupplungseinrichtung zur Verfügung gestellt. Aufgrund der einfachen Verzahnung in ausschließlich axialer Richtung wird der Verschnitt reduziert und das Herstellungsverfahren vereinfacht. Dies senkt die Einzelteilkosten und damit die Kosten für die gesamte Kupplungseinrichtung 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungseinrichtung
- 2
- Druckring
- 3
- Betätigungseinheit
- 4
- Drehachse
- 5
- Vorsprung
- 6
- Reibpaket
- 7
- Erster Reibpartner
- 8
- Zweiter Reibpartner
- 9
- Mitnahmeeinheit
- 10
- Ausnehmung der Mitnahmeeinheit
- 11
- Ausnehmung des Druckrings
- 12
- Schweißnaht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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