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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang sowie ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Reibkupplung.
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Aus dem Stand der Technik sind halbautomatische Reibkupplungen bekannt, beispielsweise für Krafträder, bei welchen Fliehkraftmassen vorgesehen sind, welche dazu eingerichtet sind, ein Reibpaket zu betätigen. Hierbei werden auf der Motorseite sowie auf der Getriebeseite jeweils eine Fliehkraftmasseneinheit, welche jeweils eine Mehrzahl von Fliehkraftmassen umfassen, vorgesehen. Dabei sollen die motorseitigen Fliehkraftmassen bei einer vorbestimmten Drehzahl des Antriebsaggregats die Reibkupplung schließen, also das Reibpaket verpressen. Sobald das angeschlossene Getriebe synchronisiert ist, werden die getriebseitigen Fliehkraftmassen ebenfalls beschleunigt, sodass die Verbesserung des Reibpakets ebenfalls durch diese getriebeseitigen Fliehkraftmassen unterstützt wird. Dabei sollen die motorseitigen Fliehkraftmassen ein sportliches Anfahren ermöglichen. Die getriebeseitigen Fliehkraftmassen sollen einen sicheren Reibschluss der bereits geschlossenen Reibkupplung bis kurz vor die Leerlaufdrehzahl gewährleisten. Hierdurch wird verhindert, dass die Kupplung schon bei niedrigen Drehzahlen im Antriebsbereich anfängt zu rutschen, was die Kupplung schädigt und einen höheren Spritverbrauch bedeutet. Hierdurch wird das vom Antriebsaggregat erzeugte Drehzahlkennfeld maximal ausgenutzt und der Energieaufwand, beispielsweise der Kraftstoffverbrauch, reduziert.
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Nachteilig bei diesem Aufbau ist die hohe Komplexität und der damit verbundene hohe Montageaufwand sowie die große axiale Bauraumlänge.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. 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 Erfindung betrifft eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Eingangswelle;
- - eine Ausgangswelle;
- - ein verpressbares Reibpaket zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle im verpressten Zustand; und
- - eine Betätigungseinrichtung zum Erzeugen einer axialen Betätigungskraft zum Verpressen des Reibpakets,
wobei die Betätigungseinrichtung eine Fliehkraftmasseneinheit und ein Schaltelement umfasst, wobei die Fliehkraftmasseneinheit und das Schaltelement eine Rampenpaarung mit einer Rampensteigung zwischen einer Rampe und einer korrespondierenden Gegenrampe ausbilden, und
wobei mittels Anlegen einer vorbestimmten Drehzahl der Eingangswelle der Fliehkraftmasseneinheit ein Zurücklegen eines Radialwegs aufzwingbar ist, und so mittels der Rampenpaarung dieser Radialweg in die axiale Betätigungskraft umwandelbar ist. die Reibkupplung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenpaarung mehrstufig ausgebildet ist, sodass die Rampensteigung über den Radialweg der Fliehkraftmasseneinheit veränderlich ist.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das (zumindest eine) Reibpaket erreicht, welches gemäß einer Ausführungsform eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. In einer anderen Ausführungsform ist das Reibpaket mittels eines Lamellenpakets gebildet. Bei dem Lamellenpaket sind abwechselnd eingangsseitige Reiblamellen, welche in einem Eingangskorb in Umlaufrichtung fixiert und axial verschiebbar eingehängt sind, und ausgangsseitige Reiblamellen, welche in einem Ausgangskorb in Umlaufrichtung fixiert und axial verschiebbar eingehängt sind, vorgesehen. Diese Lamellen sind miteinander verpressbar und bilden mit jeder Kontaktfläche zwischen den Lamellen eine aufsummierte Gesamtreibfläche. Infolge einer Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die (Gesamt-) Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der (Gesamt-) Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt.
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Das hier eingesetzte Reibpaket weist in der Regel eine normal geöffnete Konfiguration auf. Das heißt, dass bei fehlender Betätigung mittels der Betätigungseinrichtung kein Drehmoment beziehungsweise nur ein ausreichend geringes Drehmoment übertragen wird.
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Die hier vorgeschlagene Reibkupplung ist zu ihrer Rotationsachse ausgewuchtet. Im Weiteren wird auf diese Rotationsachse Bezug genommen, sofern von der axialen Richtung, radialen Richtung oder Umlaufrichtung die Rede ist.
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Die Reibkupplung ist in einen Antriebsstrang eingegliedert, wobei ein Drehmoment schaltbar von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und umgekehrt, beispielsweise im Schubbetrieb, übertragbar ist. In vielen Fällen ist die Eingangswelle mit einer Abtriebswelle zumindest indirekt verbunden oder einstückig ausgebildet und die Ausgangswelle mit einem Verbraucher zumindest indirekt verbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der beiden Wellen, bevorzugt die Ausgangswelle, mit einem Schaltgetriebe fest verbunden. Das Schaltgetriebe ist dazu eingerichtet, dass eine unterschiedliche Übersetzung des Drehmoments einstellbar ist. Bevorzugt ist ein Schalten des Schaltgetriebes, also ein Wechseln des Übersetzungsgangs, nur im offenen Zustand der Reibkupplung also bei nicht verpresstem Reibpaket möglich, sodass während eines Schaltvorgangs an dem Schaltgetriebe keine gegenläufigen Drehmomente anliegen.
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Die Betätigungseinrichtung umfasst hierbei zumindest eine Fliehkraftmasseneinheit, welche bevorzugt eine Mehrzahl von Fliehkraftmassen, beispielsweise drei Fliehkraftmassen, umfasst. Die Fliehkraftmassen sind achssymmetrisch angeordnet und wandern entlang eines jeweiligen geführten Radialwegs nach außen, wenn eine vorbestimmte Drehzahl anliegt. Im Weiteren wird jeweils nur eine der Fliehkraftmassen beschrieben, wobei bei einer Mehrzahl von Fliehkraftmassen, welche jeweils eine Fliehkraftmasseneinheit bilden die jeweils anderen Fliehkraftmassen gleich oder gleichartig funktionieren. Beispielsweise liegen die Fliehkraftmassen einer Fliehkraftmasseneinheit in Umlaufrichtung aneinander an und beanstanden sich voneinander, wenn sie dem jeweiligen Radialweg nach außen folgen.
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Die Fliehkraftmasse wirkt mit einem Schaltelement zusammen, welches infolge der Bewegung der Fliehkraftmasse entlang ihres Radialwegs einen axialen Hub ausübt. Das Schaltelement selbst ist bevorzugt einstückig ausgeführt und wirkt mit der gesamten Anzahl von Fliehkraftmassen einer (einzigen) Fliehkraftmasseneinheit zusammen. Alternativ ist das Schaltelement mehrteilig ausgeführt.
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Der axiale Hub und die daraus resultierende Betätigungskraft des Schaltelements bewirkt direkt (als Anpresskraft) oder indirekt (in Zusammenwirken mit einem Federsystem, Hebelsystem oder dergleichen) ein Verpressen des Reibpakets. Die Umwandlung der Bewegungsrichtung der Fliehkraftmasse in den axialen Hub wird über eine zwischen der Fliehkraftmasse und dem Schaltelement gebildeten Rampenpaarung realisiert, welche eine Rampensteigung aufweist. Die Rampensteigung ergibt sich aus der Geometrie der Rampe und der Geometrie der korrespondierenden Gegenrampe und ist für einen geeigneten Anpressvorgang in Abhängigkeit von der anliegenden Drehzahl und von der Masse der Fliehkraftmassen eingerichtet. Die Steuerung der Betätigungseinrichtung findet somit über die Eingangswelle und deren Drehzahl statt, sodass in den meisten Fällen die Eingangswelle mit einem Antriebsaggregat verbunden ist.
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Wird eine vorbestimmte Drehzahl, zum Beispiel 9000 U/min [Umdrehungen pro Minute], von einer niedrigeren Drehzahl aus erreicht, so legt die Fliehkraftmasse einen Radialweg zurück, welcher in einem ausreichend starken Verpressen des Reibpakets resultiert, sodass ein vorbestimmtes Drehmoment, zum Beispiel 29 Nm [Newtonmeter] im Zugbetrieb und 10 Nm im Schubbetrieb, mittels der Reibkupplung von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle (zum Beispiel im Zugbetrieb) oder umgekehrt (zum Beispiel im Schubbetrieb) übertragbar ist.
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Bei dieser vorteilhaften Reibkupplung ist nun vorgeschlagen, dass die Rampenpaarung zwischen der Fliehkraftmasse und dem Schaltelement mehrstufig ausgebildet ist. Das bedeutet, dass die Rampensteigung an einem Anfangspunkt des Radialwegs der Fliehkraftmasse anders ist als an einem weiteren Abschnitt, insbesondere am Ende des Radialwegs.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist das Reibpaket ausschließlich mittels der Betätigungseinrichtung verpressbar und die mehrstufige Rampenpaarung ist die einzige Rampenpaarung der Betätigungseinrichtung.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Reibkupplung allein diese einzige Betätigungseinrichtung auf, wie sie vorhergehend beschrieben ist und in dieser Betätigungseinrichtung ist lediglich diese einzige Rampenpaarung vorgesehen. Diese einzige Rampenpaarung erfüllt durch ihre mehrstufige Ausbildung die Aufgabe der konventionell vorgesehenen zwei Betätigungseinrichtungen beziehungsweise Rampenpaarungen einer motorseitigen Fliehkraftmasseneinheit und einer getriebeseitigen Fliehkraftmasseneinheit. Besonders vorteilhaft ist die Rampensteigung derart eingerichtet, dass ein Einrücken erst bei hoher Drehzahl und zugleich bei einer geschlossenen Reibkupplung ein Ausrücken erst bei einer Drehzahl nah bei der Leerlaufdrehzahl eintritt. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass das Reibpaket direkt oder indirekt mittels der Betätigungseinrichtung verpressbar ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die Rampe mittels der Fliehkraftmasseneinheit und die korrespondierende Gegenrampe mittels des Schaltelements gebildet, wobei bevorzugt die Gegenrampe eine erste Teilrampe mit einer ersten Rampenneigung und eine zweite Teilrampe radial außerhalb der ersten Teilrampe mit einer zweiten Rampenneigung aufweist, wobei bevorzugt die zweite Rampenneigung geringer als die erste Rampenneigung ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Rampensteigung in eine erste Rampenneigung und eine zweite Rampenneigung unterteilt, wobei die Gegenrampe vom Schaltelement gebildet ist, indem die Gegenrampe in eine erste Teilrampe und eine zweite Teilrampe unterteilt ist. Bevorzugt ist der Übergang zwischen der ersten Teilrampe und der zweiten Teilrampe sanft, zum Beispiel mittels eines Radius gebildet.
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Die erste Teilrampe weist einen steilen Anstieg auf, wodurch die resultierende Fliehkraft, beispielsweise mit einer 45°-Steigung mit dem Faktor nahe 1, in eine relativ geringe Antriebskraft umgewandelt wird. Die zweite Rampenneigung ist relativ flach ausgebildet, sodass die resultierende Fliehkraft, beispielsweise mit einer 60°-Steigung mit einem Faktor bei etwa 3,1, in eine relativ große Antriebskraft umgewandelt, bevorzugt übersetzt wird. Somit wird ein Zuhalten der Reibkupplung sichergestellt.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das Schaltelement bevorzugt starr ausgebildet ist und der radialen Bewegung der Fliehkraftmassen lediglich mittels gesamter Bewegung des Schaltelements mit dem axialen Hub ausweicht. Verformungen sind dabei vernachlässigbar. Alternativ ist das Schaltelement flexibel ausgeführt und erzeugt den axialen Hub infolge einer elastischen Verformung. Entsprechend ist in dieser alternativen Ausführungsform die Rampenneigung der Teilrampen gemäß dem jeweiligen abhängig von der radialen Lage der Fliehkraftmasse elastischen Verformungszustand angepasst auszulegen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist das Schaltelement und/oder die Fliehkraftmasseneinheit aus einem umgeformten Blech gebildet.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist das Schaltelement und oder dass die Fliehkraftmasseneinheit beziehungsweise die einzelnen Fliehkraftmassen mittels Blechumformung gebildet, beispielsweise mittels Tiefziehen und oder Stanzen. Hierdurch sind diese Elemente für eine Großserienfertigung besonders kostengünstig herstellbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung weist das Reibpaket eine normal geschlossene Reibkupplungskonfiguration auf und die Betätigungseinrichtung weist eine antagonistische Öffnungskraft ausübende Tellerfeder auf, wobei die Rampenpaarung eingerichtet ist, infolge der vorbestimmten Drehzahl gegen die Öffnungskraft der Tellerfeder zu wirken, um das Reibpaket zu verpressen.
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Entgegen zuvor bekannten Kupplungskonfigurationen ist es vorteilhaft, das Reibpaket mit einer normal geschlossenen Reibkupplungskonfiguration auszuführen und dafür die Betätigungseinrichtungen zusätzlich zur Fliehkraftmasseneinheit und dem Schaltelement mit einer Tellerfeder zu versehen. Die Tellerfeder ist dabei derart eingerichtet, dass sie der Schließkraft des normal geschlossenen Reibpakets mit einer antagonistischen Öffnungskraft entgegenwirkt. Hieraus resultiert insgesamt eine normal geöffnete Reibkupplungskonfiguration.
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Die Rampenpaarung wirkt bei Anliegen der vorbestimmten Drehzahl der Tellerfeder beziehungsweise der Öffnungskraft der Tellerfeder entgegen, sodass sich das Reibpaket schließt. Hierdurch ist ein konventionelles Reibpaket für eine Handschaltung verwendbar, welches ebenfalls wie ein konventionelles Reibpaket in einem konventionellen Teststand überprüfbar ist. Die zusätzlich notwendige Tellerfeder bedarf nur eines geringen axialen Bauraums, welcher mindestens durch Einsparung der bisher üblichen zweiten Fliehkraftmasseneinheit ausgeglichen wird. In einer bevorzugten Konfiguration ist die axiale Gesamtbaulänge geringer als bei einer konventionellen Reibkupplung mit zwei Fliehkraftmasseneinheiten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, aufweisend ein Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle, zumindest einen Verbraucher und eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Reibkupplung mit dem zumindest einen Verbraucher mit veränderbarer Übersetzung verbindbar ist.
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Der Antriebsstrang 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 lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie.
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Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann das Antriebsaggregat, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind.
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Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft. Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang weist einen besonders hohen Wirkungsgrad auf, weil die Anzahl der rotierenden Massen und ganz besonders große mitrotierende Fliehkraftmassen, für welche zudem eine geeignete Fliehsicherung für zum Beispiel eine Resonanzkatastrophe vorgesehen werden muss, eingespart werden. Zudem kann axialer Bauraum gewonnen werden, welcher für weitere Aggregate des Antriebsstrangs genutzt werden können oder wodurch der Gesamtaufbau des Antriebsstrangs verringert wird. Besonders bevorzugt weist die Reibkupplung zudem einen einfachen Aufbau unter Verwendung eines bereits entwickelten Reibpakets und unter Umständen sogar bereits entwickelten Tellerfeder auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in Krafträdern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
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Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Reibkupplung auf, mittels welcher der Wirkungsgrad, steigerbar ist. Dies ist besonders relevant für Motoren mit geringer Drehmomentabgabe, wie sie beispielsweise bei einem Scooter vorliegen. Zudem wird Bauraum für andere Aggregate des Kraftfahrzeugs gewonnen.
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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 Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: eine Reibkupplung mit zwei Fliehkraftmasseneinheiten im Schnitt;
- 2: eine Reibkupplung mit einer einzigen Fliehkraftmasseneinheit im Schnitt;
- 3: eine Fliehkraftmasseneinheit im Schnitt mit zwei Teilrampen in ausgerückter Position;
- 4: eine Fliehkraftmasseneinheit im Schnitt mit zwei Teilrampen in Zwischenposition;
- 5: eine Fliehkraftmasseneinheit im Schnitt mit zwei Teilrampen in eingerückter Position;
- 6: eine Drehmomentübertragungsdiagramm abhängig von der Drehzahl mit einer Reibkupplung mit zwei Fliehkraftmasseneinheiten; und
- 7: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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1 zeigt eine Reibkupplung 33 mit zwei Fliehkraftmasseneinheiten und mit einer Rotationsachse 2, bei welcher ein Reibpaket 37 vorgesehen ist. Dieses Reibpaket 37 ist als normal geöffnetes Lamellenpaket ausgeführt. Diese Reibkupplung 33 verbindet abhängig von der eingehenden Drehzahl, also halbautomatisch, schaltbar eine Eingangswelle 4 mit einer Ausgangswelle 5 entlang der Rotationsachse 2. Zum Schließen des Reibpakets 37 sind eine erste Fliehkraftmasseneinheit 35 und eine zweite Fliehkraftmasseneinheit 36 einer Betätigungseinrichtung 34 vorgesehen. Die erste Fliehkraftmasseneinheit 35 ist dabei mit der Eingangswelle 4 verbunden, sodass das Reibpaket 37 verpresst wird, wenn eine vorbestimmte Drehzahl an der Eingangswelle 4 anliegt. Die zweite Fliehkraftmasseneinheit 36 ist mit der Ausgangswelle 5 verbunden, sodass das Schließen des Reibpakets 37 erst beim Synchronisieren der Eingangswelle 4 mit der Ausgangswelle 5 von der zweiten Fliehkraftmasseneinheit 36 unterstützt wird.
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In 2 ist eine Reibkupplung 1 mit einer Betätigungseinrichtung 8 dargestellt, welche lediglich eine einzige Fliehkraftmasseneinheit 10 umfasst. Hierbei ist die Betätigungseinrichtung 8 zudem mit einer Tellerfeder 19 ausgestattet, weil hier ein Reibpaket 6 eine normal geschlossene Reibkupplungskonfiguration aufweist. Das Reibpaket bringt also, hier mittels Blattfedern 49, im nicht betätigten Zustand die Anpresskraft 48 auf, infolge derer das Reibpaket 6 verpresst ist und ein vorbestimmtes Zugdrehmoment 39 übertragbar ist. Die Tellerfeder 19 ist dazu eingerichtet, das Reibpaket 6 im Ruhezustand, also normal, zu öffnen. Damit weist die Reibkupplung 1 insgesamt eine normal geöffnete Reibkupplungskonfiguration auf. Liegt eine Drehzahl unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl 16 vor, ist das Reibpaket 6 geöffnet. Die Fliehkraftmasseneinheit 10 wirkt bei Anliegen einer vorbestimmten Drehzahl 16 im Zusammenwirken mit dem Schaltelement 11 der Öffnungskraft 18 der Tellerfeder 19 entgegen, sodass sich das Reibpaket 6 ohne Einwirkung der Betätigungskraft 9, also infolge der Bewegung der Fliehkraftmasseneinheit 10 selbsttätig schließt. In dem geschlossenen Zustand werden oder sind die Eingangswelle 4 und die Ausgangswelle 5 zueinander synchronisiert.
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3 bis 5 zeigen (zumindest ausschnittsweise) eine Betätigungseinrichtung 8, bei welcher ein Schaltelement 11 mit einer Fliehkraftmasseneinheit 10 zusammen eine Rampenpaarung 12 bilden. Die Fliehkraftmasseneinheit 10, beziehungsweise die hier gezeigte Fliehkraftmasse, bewegt sich nach außen weg von der Rotationsachse 2 entlang des Radialwegs 17. Die Fliehkraftmasseneinheit 10 befindet sich in 3 noch in der Ausgangsposition, in 4 in einer Zwischenposition und in 5 in einer Endposition am Ende des Radialwegs 17. Die Fliehkraftmasseneinheit 10 weist eine Rampe 14 und das Schaltelement 11 eine korrespondierende Gegenrampe 15 auf. Die Gegenrampe 15 ist in eine erste Teilrampe 29 und eine zweite Teilrampe 30 untergliedert. Die Rampensteigung 13 der Gegenrampe 15 ist dadurch in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich mit der ersten Rampenneigung 31 bei der ersten Teilrampe 29 und mit der zweiten Rampenneigung 32 bei der zweiten Teilrampe 30. Die Rampe 14 der Fliehkraftmasseneinheit 10 liegt in 3 an der ersten Teilrampe 29 an. Hier ist nun die erste Rampenneigung 31 größer als die zweite Rampenneigung 32, sodass die Fliehkraftmasseneinheit 10 auf einem ersten Abschnitt des Radialwegs 17 eine höhere Fliehkraft aufbringen muss, um das Schaltelement 11 axial, also in Richtung des Öffnungswegs 38, (vergleiche 4 und 5) zu zwingen. Daraus folgt ein Schließen des Reibpakets (vergleiche 2) erst bei einer höheren Drehzahl, als wenn die erste Rampenneigung 31 flacher gestaltet wäre, wie dies beispielsweise bei der zweiten Teilrampe 30 der Fall ist. In 5 nun liegt die Fliehkraftmasseneinheit 10 an der zweiten Teilrampe 30 mit der zweiten Rampenneigung 32 auf, wobei die zweite Rampenneigung 32 flacher ist als die erste Rampenneigung 31. Hierdurch wird nun eine geringere Drehzahl nötig, um die Fliehkraftmasseneinheit 10 in der dargestellten Position am Ende des Radialwegs 17 zu halten und die erforderliche Anpresskraft 48 beziehungsweise Betätigungskraft 9 zu erzeugen. Dieser Effekt entspricht also dem Einsatz einer höheren Masse bei konstanter Rampenneigung. Daher wurde bisher getriebeseitig eine zweite Fliehkraftmasseneinheit mit zudem höherer Masse eingesetzt. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass diese Betätigungseinrichtung 8 sowohl mit einem Reibpaket 37, wie es in 1 gezeigt ist, als auch mit einem Reibpaket 6, wie es in 2 gezeigt ist, verwendbar ist. Auch sei darauf hingewiesen, dass die gezeigte Betätigungseinrichtung 8 weiterhin eine zweite Fliehkraftmasseneinheit und/oder eine Tellerfeder umfassen kann.
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6 zeigt ein Drehmomentübertragungsdiagramm der halbautomatischen Reibkupplung, wobei ein übertragbares Drehmoment 7 abhängig von der Drehzahl 16 dargestellt ist. Weiterhin ist beispielhaft eine Drehmomentkennlinie 40 eines Antriebsaggregats gezeigt, welche unterhalb eines unteren Sicherheitsgrenzwertes 46 und eines oberen Sicherheitsgrenzwert 47 liegt, sodass das abgegebene Drehmoment sicher mittels der Reibkupplung übertragbar ist. Das übertragbare Zugdrehmoment 39 wird beim Anfahren erst bei einer hohen Drehzahl 16 gemäß dem Verlauf des schließenden Zugdrehmomentanstiegs 41 erreicht, sodass ein Anfahren erst bei Anliegen einer hohen Drehzahl stattfindet. Sobald die Eingangswelle und die Ausgangswelle zueinander synchronisiert sind, verschiebt sich die zum Öffnen der Reibkupplung erforderliche Drehzahl in einen niedrigeren Bereich. Zudem wird die Reibkupplung schneller, also über einen kleineren Drehzahlbereich geöffnet, nämlich entlang des Verlaufs des öffnenden Zugdrehmomentanstiegs 42. Im Schubbetrieb ist lediglich ein niedrigeres Drehmoment übertragbar, nämlich das Schubdrehmoment 43, wobei die jeweiligen Grenzdrehzahlen des Verlaufs der schließenden Schubdrehmomentanstiegs 44 und respektive des öffnenden Schubdrehmomentanstiegs 45 des Schubbetriebs im Vergleich zum Zugbetrieb bei den gleichen Drehzahlen 16 liegen.
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In 7 ist ein Antriebsstrang 3, umfassend ein Antriebsaggregat 22, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 23 (Eingangswelle 4), eine Reibkupplung 1 und Verbraucher 21 bildend ein mittels einer Ausgangswelle 5 drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 24 und rechtes Antriebsrad 25, schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 3 ist hier in einem Kraftfahrzeug 23 angeordnet, wobei das Antriebsaggregat 22 mit seiner Motorachse 28 (Rotationsachse 2) quer zur Längsachse 27 vor der Fahrerkabine 26 angeordnet ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Reibkupplung ist ein axialen Bauraum sparender und einfacher Aufbau einer halbautomatischen Betätigung ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibkupplung
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Antriebsstrang
- 4
- Eingangswelle
- 5
- Ausgangswelle
- 6
- Reibpaket
- 7
- Drehmoment
- 8
- Betätigungseinrichtung
- 9
- Betätigungskraft
- 10
- Fliehkraftmasseneinheit
- 11
- Schaltelement
- 12
- Rampenpaarung
- 13
- Rampensteigung
- 14
- Rampe
- 15
- Gegenrampe
- 16
- Drehzahl
- 17
- Radialweg
- 18
- Öffnungskraft
- 19
- Tellerfeder
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Verbraucher
- 22
- Antriebsaggregat
- 23
- Abtriebswelle
- 24
- linkes Antriebsrad
- 25
- rechtes Antriebsrad
- 26
- Fahrerkabine
- 27
- Längsachse
- 28
- Motorachse
- 29
- erste Teilrampe
- 30
- zweite Teilrampe
- 31
- erste Rampenneigung
- 32
- zweite Rampenneigung
- 33
- Reibkupplung mit zwei Fliehkraftmasseneinheiten
- 34
- Betätigungseinrichtung mit zwei Fliehkraftmasseneinheiten
- 35
- erste Fliehkraftmasseneinheit
- 36
- zweite Fliehkraftmasseneinheit
- 37
- normal geöffnetes Reibpaket
- 38
- Öffnungsweg
- 39
- übertragbares Zugdrehmoment
- 40
- Drehmomentkennlinie
- 41
- schließender Zugdrehmomentanstieg
- 42
- öffnender Zugdrehmomentanstieg
- 43
- übertragbares Schubdrehmoment
- 44
- schließender Schubdrehmomentanstieg
- 45
- öffnender Schubdrehmomentanstieg
- 46
- unterer Sicherheitsgrenzwert
- 47
- oberer Sicherheitsgrenzwert
- 48
- Anpresskraft
- 49
- Blattfedern
