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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplungseinrichtung und einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik
DE 43 11 908 A1 ist eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Reibungskupplung weist eine Gegendruckplatte, einen mit der Gegendruckplatte verbundenen Kupplungsdeckel und eine bezüglich der Gegendruckplatte in axialer Richtung der Reibungskupplung begrenzt verlagerbare Anpressplatte zur reibschlüssigen Klemmung einer Kupplungsscheibe zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte auf. Am Kupplungsdeckel sind in Umfangsrichtung der Reibungskupplung verteilt angeordnete Tellerfederzentrierbolzen vorgesehen, durch die eine Tellerfeder, die in axialer Richtung zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel angeordnet ist, bezüglich einer Drehachse der Reibungskupplung in einer zentrierten Lage gehalten ist. An den Tellerfederzentrierbolzen sind Blattfedern vorgesehen, durch die die Anpressplatte drehfest und in axialer Richtung begrenzt verlagerbar am Kupplungsdeckel angebunden ist. Die Tellerfeder weist einen Kraftrand auf, der in radialer Richtung der Reibungskupplung über zwei außerhalb der Tellerfederzentrierbolzen angeordnete Drahtringe verkippbar am Kupplungsdeckel abgestützt ist und in radialer Richtung außerhalb der Drahtringe auf die Anpressplatte einwirkt, um bei unbetätigter Tellerfeder die Anpressplatte zur reibschlüssigen Klemmung der Kupplungsscheibe in Richtung der Gegendruckplatte zu verlagern.
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Die
DE 102014216355 A1 betrifft eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Anpressplatte, die zwischen einem als eine Gegendruckscheibe ausgebildetem Schwungrad und einem an diesem befestigten Deckel in einer axialen Richtung beweglich angeordnet ist, und einer Mitnehmerscheibe, die mit Reibbelägen versehen ist und zwischen der Gegendruckscheibe und der Anpressplatte angeordnet ist und axial verschiebbar auf einer Getriebewelle gelagert wird. Eine Tellerfeder ist dabei zwischen dem Deckel und der Anpressplatte angeordnet und über einen Aktor gegenüber dem Schwungrad in der axialen Richtung ein- oder ausrückbar ist zum Schließen oder Öffnen einer reibschlüssigen Verbindung zwischen Anpressplatte, Gegendruckscheibe und Mitnehmerscheibe. Die Tellerfeder ist über eine Mehrzahl von Zentrierbolzen an dem Deckel befestigt, wobei eine Mehrzahl von Blattfedern mit jeweils einem ersten Ende und einem zweiten Ende vorgesehen ist zur Übertragung eines Drehmoments von dem Deckel auf die Anpressplatte, wobei jedes erste Ende mit der Anpressplatte und jedes zweite Ende mit dem Deckel verbunden ist.
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Die
DE 43 45 641 offenbart eine Drehmomentübertragungseinrichtung, mit einer ersten an einer Brennkraftmaschine befestigbaren und einer zweiten, über eine Reibungskupplung einem Getriebe zu- und abschaltbaren Schwungmasse, die relativ zueinander verdrehbar gelagert sind und zwischen denen eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei eine Kupplungsscheibe zwischen einer Druckplatte der Reibungskupplung und einer durch die zweite Schwungmasse gebildeten Gegendruckplatte unter der Einwirkung eines Kraftspeichers axial einspannbar ist. Es ist vorgesehen, dass im radial äußeren Bereich der Gegendruckplatte Kraftspeicher der Dämpfungsvorrichtung angeordnet sind, wobei die Gegendruckplatte als Stanzteil aus Blechmaterial gebildet ist, welches mit den Kraftspeichern zusammenwirkende Drehmomentübertragungsmittel angeformt hat.
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Die (noch nicht veröffentlichte)
DE 10 2016 218 354.0 lehrt eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einer Gegendruckplatte, einem mit der Gegendruckplatte verbundenen Kupplungsdeckel und mit einer bezüglich in axialer Richtung begrenzt verlagerbaren Anpressplatte zur reibschlüssigen Klemmung einer Kupplungsscheibe zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte, wobei am Kupplungsdeckel in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Tellerfederzentriereinrichtungen vorgesehen sind, durch die eine Tellerfeder bezüglich einer Drehachse der Reibungskupplung in einer zentrierten Lage gehalten ist, und an denen Blattfedern vorgesehen sind. Diese Blattfedern dienen der Anbindung der Anpressplatte in drehfester und in axialer Richtung begrenzt verlagerbarer Weise am Kupplungsdeckel. Die Tellerfeder hat einen Kraftrand, der in radialer Richtung der Reibungskupplung über eine außerhalb der Tellerfederzentriereinrichtungen angeordnete Schwenklagerung verkippbar am Kupplungsdeckel abgestützt ist und in radialer Richtung außerhalb der Schwenklagerung auf die Anpressplatte einwirkt, um bei unbetätigter Tellerfeder die Anpressplatte zur reibschlüssigen Klemmung der Kupplungsscheibe in Richtung der Gegendruckplatte zu verlagern. Die Blattfedern und/oder die Befestigung der Blattfedern bilden an der Anpressplatte im betätigten Zustand der Tellerfeder einen Anschlag für die Tellerfeder, den die Tellerfeder berührt, bevor der Kraftrand der Tellerfeder in radialer Richtung außerhalb der Schwenklagerung eine Innenseite des Kupplungsdeckels berührt.
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Eine weitere Ausgestaltung einer Reibungskupplungseinrichtung ist aus der (noch nicht veröffentlichten)
DE 10 2017 100 036.4 bekannt, deren Priorität in Anspruch genommen wird.
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Die mit dieser Patentanmeldung unter Schutz gestellte Erfindung ist in den beiliegenden 1 und 2 in einigen Details dargestellt.
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1 zeigt dabei eine in der Reibungskupplungseinrichtung zur Anwendung kommende Blattfeder 20. Diese umfasst einen ersten Abschnitt 21 sowie einen zweiten Abschnitt 23, die jeweils der erste Anbindung 31 bzw. der zweite Anbindung 32 dienen, zu deren Zweck Bohrungen 26 in der Blattfeder 20 angeordnet sind. Das erste Ende 33 der Blattfeder 20 ist dabei durch ein Abstützelement 25 ausgebildet, welches an dem zweiten Abschnitt 23 an dessen dem ersten Abschnitt 21 gegenüberliegenden Ende angeordnet ist. Das Abstützelement 25 erstreckt sich dabei im Wesentlichen aus der Ebene der Blattfeder 20 in axialer Richtung.
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2 zeigt eine herkömmliche Reibungskupplungseinrichtung, die koaxial zur Drehachse 1 einen Kupplungsdeckel 2 sowie eine Anpressplatte 3 und eine Tellerfeder 10 aufweist. Die Tellerfeder 10 ist über eine Tellerfederzentriereinrichtung 13 in Form von mehreren, koaxial angeordneten Tellerfederzentrierbolzen 14 mit dem Kupplungsdeckel 2 verbunden.
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Die Tellerfeder 10 stützt sich über einen Kraftrand 11 an der Anpressplatte 3 ab, nämlich über einen Nockenring, der die Anpressplatte 3 mit der Tellerfeder 10 entlang der axialen Richtung verbindet. Derart kann bei einer axialen Verlagerung der Tellerfeder 10 die Anpressplatte 3 axial verschoben und derart die Reibungskupplungseinrichtung geöffnet bzw. geschlossen werden. Dabei bildet die Abstützung der Tellerfeder 10 am Kraftrand 11 eine Schwenklagerung 12 aus.
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Es ist ersichtlich, dass das Abstützelement 25 sich in axialer Richtung mit seinem axial vorstehenden Ende an der Tellerfeder abstützt, was bei axialer Verlagerung der Tellerfeder zu Reibung zwischen Blattfeder 20 und Tellerfeder 10 führt.
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Bei sämtlichen genannten Ausführungsformen wird eine Relativbewegung zwischen den Blattfedern und der Tellerfeder ausgeführt, die zu Reibung und einem dementsprechenden Verschleiß führen kann.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplungseinrichtung sowie einen damit a gestalteten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die in einfacher und kostengünstiger Konstruktion einen verschleißarmen Betrieb und somit eine lange Lebensdauer gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Reibungskupplungseinrichtung nach Anspruch 1 und den Antriebsstrang nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2-9 angegeben.
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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 Reibungskupplungseinrichtung. Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kupplungsdeckel sowie eine bezüglich dem Kupplungsdeckel in axialer Richtung der Reibungskupplungseinrichtung begrenzt verlagerbare Anpressplatte zur reibschlüssigen Klemmung einer Kupplungsscheibe zwischen einer Gegendruckplatte und der Anpressplatte, wobei am Kupplungsdeckel zumindest eine Tellerfederzentriereinrichtung angeordnet ist, mit der eine Tellerfeder, die in der axialen Richtung zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel angeordnet ist, bezüglich einer Drehachse der Reibungskupplungseinrichtung in einer zentrierten Lage gehalten ist. Weiterhin umfasst die Reibungskupplungseinrichtung mindestens eine Blattfeder und vorzugsweise mehrere Blattfedern, mit der die Anpressplatte drehfest und in der axialen Richtung begrenzt verlagerbar befestigt ist, wobei eine jeweilige Blattfeder einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst und der erste Abschnitt sich von einer ersten Anbindung an der Anpressplatte bis zu einer zweiten Anbindung an der Tellerfederzentriereinrichtung erstreckt. Der zweite Abschnitt der Blattfeder erstreckt sich ausgehend von der zweiten Anbindung bis zu einem ersten Ende der Blattfeder, wobei die Blattfeder mit dem zweiten Abschnitt am ersten Ende die Tellerfeder kontaktiert. Es ist vorgesehen, dass sich der zweite Abschnitt über wenigstens ein konvex gerundetes Abstützelement an der Tellerfeder abstützt. Vorzugsweise ist die Befestigung der Blattfeder an der TFZ realisiert.
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Mit dem Kupplungsdeckel ist vorzugsweise eine Gegendruckplatte verbunden, die der Aufbringung eines Gegendrucks zum von der Anpressplatte aufgebrachten Druck auf die Reibscheibe dient.
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Weiterhin ist die Reibungskupplungseinrichtung derart ausgestaltet, dass die Tellerfeder einen Kraftrand aufweist, der in radialer Richtung über eine außerhalb der Tellerfederzentriereinrichtung angeordnete Schwenklagerung verkippbar am Kupplungsdeckel abgestützt ist und radial außerhalb der Schwenklagerung auf die Anpressplatte einwirkt, um bei unbetätigter Tellerfeder die Anpressplatte zur reibschlüssigen Klemmung der Kupplungsscheibe in Richtung der Gegendruckplatte zu verlagern.
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Die Tellerfederzentriereinrichtung ist vorzugsweise durch mehrere Tellerfederzentrierbolzen realisiert, die koaxial zur Drehachse der Reibungskupplungseinrichtung angeordnet sind und sich entlang der axialen Richtung erstrecken.
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Vorzugsweise sind mehrere erfindungsgemäß angeordnete Blattfedern vorhanden, über die die Anpressplatte drehfest und in axialer Richtung begrenzt in Bezug zum Kupplungsdeckel verlagerbar ist.
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Die Blattfedern erstrecken sich also in Umfangsrichtung über die Befestigung an der Tellerfederzentriereinrichtung hinaus und bilden in dem hinausgehenden Bereich jeweils einen Blattfederarm aus, der durch den zweiten Abschnitt definiert ist. Mit diesem Blattfederarm wird eine Stützkraft auf die Tellerfeder aufgebracht, bei gleichzeitiger Übertragung von Drehmoment zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel. Weiterhin ist die Blattfeder bzw. sind die Blattfedern dazu eingerichtet, bei einer Öffnung der Reibungskupplungseinrichtung eine Verlagerung der Anpressplatte von der Gegendruckplatte weg zu realisieren, um Verschleiß beim Betrieb der Reibungskupplungseinrichtung zu minimieren.
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Die von der jeweiligen Blattfeder realisierte Abstützkraft ist abhängig von dem Elastizitätsmodul der Blattfeder bzw. deren Abschnitte, von deren Flächenträgheitsmomenten sowie von der Länge und dem Winkel, in dem die jeweilige Blattfeder zwischen Anpressplatte und Tellerfederzentriereinrichtung angeordnet ist.
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Durch die konvexe Ausgestaltung des Abstützelements ist gewährleistet, dass ein Abrollvorgang zwischen Tellerfeder und Blattfeder stattfindet, wenn sich die Tellerfeder bereichsweise axial verlagert. Dadurch wird die Hertzsche Pressung und demzufolge der Verschleiß an der Stelle der Kontaktierung zwischen Blattfeder und Tellerfeder minimiert.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass das konvex gerundete Abstützelement an dem die Tellerfeder kontaktierenden Bereich des zweiten Abschnittes der Blattfeder angeordnet ist, oder an dem den zweiten Abschnitt der Blattfeder kontaktierenden Bereich der Tellerfeder angeordnet ist, oder jeweils ein konvexgeformtes Abstützelement sowohl an dem zweiten Abschnitt der Blattfeder als auch an dem kontaktierenden Bereich der Tellerfeder angeordnet ist.
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Das heißt, dass das konvexe Abstützelement an dem oder vom zweiten Abschnitt der Blattfeder ausgebildet ist, oder aber dass das konvexe Abstützelement an der Tellerfeder zur Anlage bzw. Kontaktierung durch den zweiten Abschnitt ausgebildet ist, oder dass beide Ausgestaltungen gleichzeitig realisiert sind.
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Das konvex gerundete Abstützelement kann dabei eine im Wesentlichen entlang der Erstreckung der Blattfeder verlaufende Längsseite aufweisen, die länger ist als dessen senkrecht dazu verlaufende Querseite.
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Dabei sind die Längsseite und die Querseite nicht als ebene Flächen ausgeführt, sondern erfindungsgemäß abgerundet, sodass für das Maß der jeweiligen Erstreckung der Querschnitt des konvex gerundeten Abstützelements in Längsrichtung und in Querrichtung maßgeblich ist. Letztendlich bildet sich dadurch ein konvex gerundetes Abstützelement mit einer länglichen Form aus, wie sie zum Beispiel durch 2 Kugelsegmente mit dazwischen befindlichem Zylindersegment realisiert ist.
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Weiterhin kann das Abstützelement durch eine in Richtung auf die Tellerfeder ausgerichtete und radial an den zweiten Abschnitt angeschlossene Sicke ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Abstützelement durch eine in Richtung auf die Tellerfeder ausgerichtete und radial an den zweiten Abschnitt angeschlossene Sicke ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung des Abstützelements ist in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar. Statt einer Sicke, die eine Verformung des Materials des zweiten Abschnittes voraussetzt, kann das Abstützelement auch in Form einer Rippe ausgebildet sein.
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Eine weitere Ausführungsform des konvex gerundeten Abstützelementes ist ein Ringelement, welches zwischen der Tellerfeder und dem zweiten Abschnitt der Blattfeder angeordnet ist.
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Dieses Ringelement ist im Wesentlichen koaxial zur Drehachse der Reibungskupplungseinrichtung angeordnet und dient der gegenseitigen Abstützung der Blattfeder und der Tellerfeder.
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Vorteilhafterweise ist die äußere Oberfläche des konvex gerundeten Abstützelements gewölbt ist. Das bedeutet, dass das Abstützelement keine ebenen Flächen und keine Kanten aufweist, die sich reibungserhöhend auswirken würden, sondern ballig bzw. mit gekrümmter Oberfläche ausgeführt ist.
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In einer weiteren günstigen Ausgestaltungsform der Blattfeder ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt radial nach außen gewölbt ist. Damit wird eine Anpassung des Verlaufs der Blattfeder im Wesentlichen entlang der Umfangsrichtung realisiert, sodass ein Montagevorgang, bei dem die Blattfedern einer Vorspannung ausgesetzt werden, erleichtert wird.
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Das heißt, dass die Blattfeder in Umfangsrichtung im Wesentlichen die Form eines Kreisbogenabschnitts aufweist. Es ist möglich, die kreisbogenabschnittförmige Blattfeder konzentrisch zur Drehachse der Reibungskupplung anzubinden. Jedoch ist es auch möglich, dass die erste Anbindung der Blattfeder an der Anpressplatte und die zweite Anbindung der Blattfeder an den kupplungsdeckelseitigen Tellerfederzentriereinrichtungen auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind. In diesem Fall ist es möglich, dass sich die anpressplattenseitigen und die kupplungsdeckelseitigen Enden benachbarter Blattfedern in radialer Richtung betrachtet teilweise überlappen. Vorzugsweise ist die mindestens eine Blattfeder derart angeordnet, dass sie bei Schubbetrieb des Antriebsstrangs anpresskrafterhöhend sind. Von der Getriebeseite aus betrachtet dreht sich die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs gegen den Uhrzeigersinn, wodurch sich auch die Reibungskupplung von der Getriebeseite aus betrachtet gegen den Uhrzeigersinn dreht. Um die Anpresskraft der Anpressplatte zu erhöhen, ist jede Blattfeder so angeordnet, dass sie von der Getriebeseite aus betrachtet gegen den Uhrzeigersinn vom Kupplungsdeckel zur Anpressplatte hin abfällt, d.h. dass das kupplungsdeckelseitige Ende jeder Blattfeder entgegen dem Uhrzeigersinn vor dem anpressplattenseitigen Ende der entsprechenden Blattfeder angeordnet ist.
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Eine besondere Ausführungsform der Blattfeder sieht vor, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Blattfedern jeweils ein Segment der Blattfeder definieren, welche jeweils als extra Bauteile ausgeführt sind, wobei das dadurch ausgeführte erste Segment und das zweite Segment mit einer mechanischen Verbindung aneinander fixiert sind.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Segmente aus unterschiedlichen Materialien bzw. mit unterschiedlichen Flächenträgheitsmomenten ausgestaltet sein können, sodass sie unterschiedliche Federsteifigkeiten realisieren und derart Einfluss genommen werden kann auf die jeweilige, von der Blattfeder an ihrem jeweiligen Ende realisierten Kraft. Die mechanische Verbindung kann hierbei in einfacher Weise durch einen Bolzen, gegebenenfalls durch ein Niet, realisiert sein.
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Weiterhin kann der zweite Abschnitt der Blattfeder mehrere, insbesondere zwei, Finger aufweisen, die jeweils mit wenigstens einem konvex gerundeten Abstützelement ausgestaltet sind.
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Die Form bzw. Ausgestaltung eines jeden konvex gerundeten Abstützelements kann dabei wie bereits beschrieben ausgeführt sein. Die beiden Finger des zweiten Abschnittes können dabei aufgrund eines jeweiligen Querschnitts unterschiedliche Steifigkeit aufweisen, um sich unterschiedlichen geometrischen Verhältnissen an der Tellerfeder anzupassen oder auch die Gesamt-Federsteifigkeit der Blattfeder in vorteilhafter Weise zu beeinflussen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine, insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine, zur Verfügung gestellt, der eine erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung sowie ein Fahrzeuggetriebe umfasst, wobei die Reibungskupplungseinrichtung mit der Antriebsmaschine und dem Fahrzeuggetriebe mechanisch verbunden ist.
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In weiterer Ausgestaltung kann der erfindungsgemäße Antriebsstrang auch eine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, welches an der dem Getriebe gegenüberliegenden Seite der Reibungskupplungseinrichtung an diese angeschlossen ist.
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Insbesondere kontaktiert der Kontaktpunkt der Blattfeder die Tellerfeder an der gleichen Position entlang der radialen Richtung wie die Schwenklagerung. Damit wird über die Blattfeder eine konstante Federkraft auf die Tellerfeder ausgeübt. Es ist insbesondere auch möglich, dass der Kontaktpunkt der Blattfeder die Tellerfeder innerhalb oder außerhalb der Schwenklagerung kontaktiert, wobei dann eine von der Betätigung der Tellerfeder abhängige Federkraft auf die Tellerfeder ausgeübt wird.
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Insbesondere kontaktiert der Kontaktpunkt der Blattfeder die Tellerfeder an der gleichen Position entlang der radialen Richtung wie die Schwenklagerung. Damit wird über die Blattfeder eine konstante Federkraft auf die Tellerfeder ausgeübt. Es ist insbesondere auch möglich, dass der Kontaktpunkt der Blattfeder die Tellerfeder innerhalb oder außerhalb der Schwenklagerung kontaktiert, wobei dann eine von der Betätigung der Tellerfeder abhängige Federkraft auf die Tellerfeder ausgeübt wird. Um bei der Betätigung der Tellerfeder, insbesondere im Überweg der Tellerfeder, d.h. wenn die Tellerfeder über den maximalen Ausrückweg hinaus bewegt wird, die Funktionsfähigkeit der Reibungskupplung sicherzustellen, und um im Überweg insbesondere eine Bewegung der Anpressplatte in Richtung der Kupplungsscheibe und ggf. ein ungewolltes Schließen der Reibungskupplung zu verhindern, bildet die mindestens eine Blattfeder über die zweite Anbindung (z. B. über einen Tellerfederzentrierbolzen, der als Tellerfederzentriereinrichtung vorgesehen ist) einen Anschlag für die Tellerfeder, den die Tellerfeder berührt, insbesondere zumindest eine der Tellerfederzungen berührt, bevor der Kraftrand der Tellerfeder in radialer Richtung außerhalb der Schwenklagerung eine Innenseite des Kupplungsdeckels berührt. Somit wird verhindert, dass die Tellerfeder bei einer Betätigung über den maximalen Ausrückweg hinaus im Überweg in einen kritischen Bereich des Überwegs verlagert wird, in dem die durch die mindestens eine Blattfeder über die Anpressplatte in die Tellerfeder eingeleitete Stützkraft nicht ausreicht, um die Tellerfeder in axialer Richtung der Reibungskupplung in Position zu halten. Je nach Position des Anschlags an der mindestens einen Blattfeder kann der Anschlag darüber hinaus dazu genutzt werden, durch Einleiten einer zusätzlichen, in der axialen Richtung wirkenden Kraftkomponente in Richtung der Kupplungsscheibe und in radialer Richtung innerhalb der Schwenklagerung die in radialer Richtung außerhalb der Schwenklagerung in die Tellerfeder eingeleitete Stützkraft zu erhöhen. In jedem Fall ist es durch den Anschlag möglich, den Überweg der Tellerfeder bei Überschreiten des maximalen Ausrückwegs auf ein für die Funktion der Reibungskupplung nicht kritisches Maß zu begrenzen.
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Insbesondere umfasst die Reibungskupplung einen Nockenring, der in radialer Richtung außerhalb der mindestens einen Blattfeder an der Anpressplatte angeordnet ist, und an dem der Kraftrand der Tellerfeder anliegt. Die Oberfläche des Nockenrings, die der Tellerfeder zugewandt ist und an der der Kraftrand der Tellerfeder anliegt, kann flach ausgebildet sein, ist vorzugsweise jedoch verrundet ausgebildet, um die Verkippung der Tellerfeder zu unterstützen bzw. die Reibung zwischen dem Kraftrand der Tellerfeder und der Oberfläche des Nockenabschnitts zu verringern.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Blattfedern auf einem ersten Durchmesser an den Tellerfederzentriereinrichtungen angebunden sind (zweite Anbindung) und auf einem zweiten Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist, an der Anpressplatte (erste Anbindung) angebunden sind. Somit sind die Blattfedern nicht konzentrisch zur Drehachse der Reibungskupplung angeordnet, wodurch sich die Enden benachbarter Blattfedern in radialer Richtung betrachtet teilweise überlappen können, was die Möglichkeit eröffnet, die Länge der Blattfedern zu vergrößern. Eine in der axialen Richtung wirkende erste Steifigkeit in N/mm [Newton pro Millimeter] des ersten Abschnitts beträgt höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40 % und besonders bevorzugt höchstens 33 %, von einer in der axialen Richtung wirkenden zweiten Steifigkeit in N/mm des zweiten Abschnitts. Insbesondere weist die Blattfeder in dem ersten Abschnitt eine erste Steifigkeit von 100 bis 200 N/mm auf. Eine solche Steifigkeit erbringt je nach Vorspannweg eine Kraft zwischen 300 N und 800 N. Diese Vorspannkraft reicht meistens nicht aus, um die gesamte Ausrückkraft (über die Tellerfeder eingebracht) abzustützen. Die restliche Kraft (der Stützkraft) kommt aus dem zusätzlichen zweiten Abschnitt der Blattfeder, der über den Kontaktpunkt unmittelbar die Tellerfeder abstützt. Dieser zweite Abschnitt erbringt mit einer zweiten Steifigkeit von zwischen 400 und 750 N/mm, bevorzugt von ca. 600 N/mm und einem Vorspannweg von 2 mm eine (statische) Stützkraft von 800 bis 1.500 N, bevorzugt von 1.200 N. Beide Teilstützkräfte zusammen ergeben dann insbesondere eine summierte Stützkraft von 1.100 N bis 2.300 N, bevorzugt von 1.500 N bis 2.000 N, die in dieser Höhe völlig ausreichend ist, um die Ausrückkraft der Tellerfeder abzustützen.
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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 herkömmliche Ausführungsform einer Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 2: eine mit der herkömmlichen Blattfeder ausgestaltete herkömmliche Reibungskupplungseinrichtung in Schnittansicht,
- 3: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 4: eine mit der herkömmlichen Blattfeder ausgestaltete erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung einer ersten Ausführungsform in Schnittansicht,
- 5: eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der in 4 dargestellten Reibungskupplungseinrichtung,
- 6: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 7: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 8: eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 9: eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 10: eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 11: eine siebente Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 12: eine achte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blattfeder in perspektivischer Ansicht,
- 13: eine mit der herkömmlichen Blattfeder ausgestaltete erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung einer zweiten Ausführungsform in Schnittansicht,
- 14: eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der in 13 dargestellten Reibungskupplungseinrichtung,
- 15: eine vergrößerte Darstellung eines weiteren Teilbereichs der in 13 dargestellten Reibungskupplungseinrichtung.
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Auf die in den 1 und 2 dargestellte herkömmliche Blattfeder und Reibungskupplungseinrichtung wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik Bezug genommen.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Blattfeder, die im wesentlichen gemäß der in 1 dargestellten Blattfeder ausgeführt ist, mit dem Unterschied, dass statt des herkömmlichen Abstützelements 25 am zweiten Abschnitt 23 ein konvex gerundetes Abstützelement 40 angeordnet ist. Die 4 und 5 zeigen die Anordnung einer derartig ausgestellten Blattfeder 20 in der Reibungskupplungseinrichtung, wobei ersichtlich ist, dass die Blattfeder 20 mit dem konvex gerundeten Abstützelement 40 in der hier dargestellten Position der Reibungskupplungseinrichtung von unten an die Tellerfeder 10 drückt. Dies führt zu einer Abroll-Bewegung bei Verststellung des Winkels der Tellerfeder 10 bei deren Betätigung. Aufgrund der Wölbung des konvex gerundeten Abstützelement des 40 wird die von der Blattfeder 20 bewirkte Stützkraft 30 im wesentlichen ständig parallel zur Drehachse 1 auf die Tellerfeder 10 aufgebracht. Es ergibt sich dadurch eine punktförmige Berührung zwischen Blattfeder 20 und Tellerfeder 10 und somit eine Verringerung der Hertzschen Pressung und demzufolge des Verschleißes.
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Die Reibungskupplungseinrichtung umfasst dabei mehrere, hier nicht alle dargestellte Blattfedern 20, die mit ihren jeweiligem ersten Ende 33 an die Tellerfeder 10 drücken, und mit ihrem zweiten Ende 34 mittels einer geeigneten mechanischen Verbindung fest an die Anpressplatte 3 angeschlossen sind.
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Wie auch in Bezug auf 2 bereits erläutert stützt sich auch in der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Reibungskupplungseinrichtung die Tellerfeder 10 über ihren Kraftrand 11 auf einem Nockenring 15 ab, der sich wiederum auf der Anpressplatte 3 abstützt.
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In den 6-12 sind unterschiedliche Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Blattfeder 20 dargestellt. Allen Ausführungsformen gemeinsam ist, dass die Blattfeder 20 einen ersten Abschnitt 21 sowie einen zweiten Abschnitt 23 sowie Bohrungen 26 aufweist, die zur mechanischen Anschluss der Blattfeder 20 dienen.
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In den unterschiedlichen Ausgestaltungsformen ist das konvex gerundete Abstützelement 40 und/oder der dieses konvex gerundete Abstützelement 40 aufweisende zweite Abschnitt jeweils unterschiedlich ausgeformt.
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Zudem weisen alle hier dargestellten Blattfeder-Varianten das Merkmal auf, dass sich der erste Abschnitt 21 und der zweite Abschnitt 23 derart erstrecken, dass sich eine Wölbung 60 nach radial außen ergibt, die sich vorteilhaft bei der Montage der Reibungskupplungseinrichtung und der dafür benötigten Vorspannung der Blattfedern 20 auswirkt.
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In 6 ist das konvex gerundete Abstützelement 40 durch ein längliches Element ausgebildet, dessen Längsseite 41 deutlich größer ist als dessen Querseite 42.
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7 zeigt eine Ausführungsform, in welcher am zweiten Abschnitt 23 der Blattfeder 20 zwei konvex gerundete Abstützelemente 40 angeordnet sind.
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Auch die in 8 gezeigte Ausführungsform zeigt zwei konvex gerundete Abstützelemente 40, wobei jedoch hier der zweite Abschnitt 23 durch einen ersten Finger 35 und einen zweiten Finger 36 ausgebildet ist, und an jedem dieser Finger 35,36 ein konvex gerundetes Abstützelement 40 angeordnet ist.
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9 zeigt eine Variante, bei der das konvex gerundete Abstützelement 40 durch ein Ringelement 50 ausgebildet ist, welches in einer Aufnahme des zweiten Abschnittes 23 gelagert ist. Der Querschnitt des Ringelementes 50 ist rund, sodass auch in dieser Ausgestaltungsform der beschriebene Abrollvorgang ausgeführt wird, wenn es zu einer Bewegung der Tellerfeder 10 kommt. Das Ringelement 50 ist vorzugsweise koaxial zur Drehachse 1 angeordnet.
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Die in 10 dargestellte Ausführungsform der Blattfeder 20 zeigt ein erstes Segment 22, welches dem ersten Abschnitt 21 entspricht, sowie ein zweites Segment 24, welches dem zweiten Abschnitt 23 entspricht. Beide Segmente 22,24 sind mittels einer hier nicht dargestellten mechanischen Verbindung im Bereich der Bohrung 26 verbunden, um eine komplette Blattfeder 20 auszubilden. Am Ende des zweiten Segments 24 ist wiederum das konvex gerundete Abstützelement 40 ausgebildet. Der Vorteil der Aufteilung der Blattfeder 20 in Segmente 22,24 besteht insbesondere darin, dass die Segmente 22,24 aus unterschiedlichen Materialien bzw. Halbzeugen unterschiedlichen Querschnitts kostengünstig gefertigt werden können.
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11 zeigt eine Ausführungsform, bei der das konvex gerundete Abstützelement 40 durch eine Sicke 43 ausgebildet ist, welche in dem zweiten Abschnitt 23 ausgebildet ist. Statt einer Sicke 43 kann auch eine Rippe ausgeführt sein.
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12 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Blattfeder 20 wieder einen ersten Finger 35 und einen zweiten Finger 36 aufweist, wobei hier jedoch im Gegensatz zur in 8 dargestellten Variante das jeweilige konvex gerundete Abstützelement 40 durch eine Sicke 43 ausgeführt ist.
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Den 13-15 ist eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibungskupplungseinrichtung entnehmbar, bei der ersichtlich ist, dass das konvex gerundete Abstützelement 40 nicht an der Blattfeder 20 ausgebildet ist, sondern durch eine entsprechende Formgestaltung der Tellerfeder 10. Dieses konvex gerundete Abstützelement 40 stützt sich dabei auf einen im Wesentlichen eben ausgeführten zweiten Abschnitt 23 der Blattfeder 20 ab, wobei es auch hier aufgrund der konvexen Ausgestaltung zum Abrollvorgang kommt, wenn die Tellerfeder 10 axial verlagert wird.
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Abweichend von den dargestellten Ausführungsformen kann die Reibungskupplungseinrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass an der Blattfeder 20 sowie auch an der Tellerfeder 10 jeweils ein konvex gerundetes Abstützelement ausgebildet sind, die aneinander anliegen.
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Mit der hier vorgeschlagenen Reibungskupplungseinrichtung wird eine Einheit zur Verfügung gestellt, die mit kostengünstiger und verschleißgeminderter Konstruktion die zuverlässige Übertragung eines Drehmomentes über eine lange Lebensdauer gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehachse
- 2
- Kupplungsdeckel
- 3
- Anpressplatte
- 10
- Tellerfeder
- 11
- Kraftrand
- 12
- Schwenklagerung
- 13
- Tellerfederzentriereinrichtung
- 14
- Tellerfederzentrierbolzen
- 15
- Nockenring
- 20
- Blattfeder
- 21
- erster Abschnitt
- 22
- erstes Segment
- 23
- zweiter Abschnitt
- 24
- zweites Segment
- 25
- Abstützelement
- 26
- Bohrung
- 30
- Stützkraft
- 31
- erste Anbindung
- 32
- zweite Anbindung
- 33
- erstes Ende der Blattfeder
- 34
- zweites Ende der Blattfeder
- 35
- Erster Finger
- 36
- Zweiter Finger
- 40
- konvex gerundetes Abstützelement
- 41
- Längsseite
- 42
- Querseite
- 43
- Sicke
- 50
- Ringelement
- 60
- Wölbung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4311908 A1 [0002]
- DE 102014216355 A1 [0003]
- DE 4345641 [0004]
- DE 102016218354 [0005]
- DE 102017100036 [0006]
