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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einem ersten Kupplungsbestandteil zur Drehmomenteinleitung und einem gegenüber dem ersten Kupplungsbestandteil koaxial und drehbar angeordneten zweiten Kupplungsbestandteil zur Drehmomentweitergabe. Solche Kupplungsvorrichtung dienen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Krafträdern, Leichtkrafträdern oder Rollern, dem Ausgleich einer Antriebsdrehzahl und einer Getriebedrehzahl insbesondere während Anfahrvorgängen des Kraftfahrzeugs.
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In der WO 2014/ 139 526 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite offenbart, die drehbar um eine Rotationsachse angeordnet sind und wenigstens ein erstes Reibelement und wenigstens ein zweites Reibelement aufweisen, wobei das erste Reibelemente drehmomentschlüssig mit der Eingangsseite verbunden ist, wobei das zweite Reibelement drehmomentschlüssig mit der Ausgangsseite verbunden ist, wobei das erste und zweite Reibelement durch eine Anpresskraft in Reibeingriff bringbar sind, um ein Drehmoment zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite zu übertragen, wobei wenigstens ein Federmittel vorgesehen ist, welches die Anpresskraft der Kupplungsvorrichtung verstärkt. Solche Federmittel sind im Allgemeinen als Blattfedern ausgebildet, die aufgrund ihres Aufstellwinkels eine Selbstverstärkung der Anpresskraft erzeugen können. Die Belastung der Blattfedern ist dabei von der Anzahl der Reibelemente abhängig, die ihr Moment über die Blattfedern an eine Nabe übertragen. In der
DE 10 2016 207 116 B3 wird vorgeschlagen, die Anzahl der Reibflächen, die zur Selbstverstärkung der Anpresskraft dienen, zu reduzieren. Die ältere, nicht vorveröffentlichte
DE 10 2016 213 657 A1 offenbart eine Kupplungsvorrichtung, bei der eine partielle Selbstverstärkung der Kupplungseinrichtung über eine Blattfedereinheit ausführbar ist und eine zweite Federeinheit eine statische Anpresskraft zum Einrücken der Kupplungsvorrichtung ausübt. Nachteilig an dieser Kupplungsvorrichtung ist, dass deren Mechanismus eine vergleichsweise große Reibung aufweist, die den Wirkungsgrad und die Dosierbarkeit des Mechanismus reduziert.
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Aus der
AT 291 011 B ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Kupplungsvorrichtung angegeben werden, dessen Mechanismus eine geringere Reibung aufweist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Es wird eine Kupplungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, die ein erstes Kupplungsbestandteil zur Drehmomenteinleitung und ein gegenüber dem ersten Kupplungsbestandteil koaxial und drehbar angeordnetes zweites Kupplungsbestandteil zur Drehmomentweitergabe aufweist, wobei erste Reibelemente des ersten Kupplungsbestandteils und zweite Reibelemente des zweiten Kupplungsbestandteils mittels zumindest eines Federelements und einer Anpressplatte drehmomentübertragend verbindbar sind und wobei das zumindest eine Federelement und die Anpressplatte voneinander rotatorisch entkoppelt sind.
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Die vorgeschlagene Kupplungsvorrichtung ist für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Kraftrads, Leichtkraftrads, eines Rollers, eines Leichtrollers, eines Personenkraftwagens oder dergleichen, vorgesehen. Solche Kraftfahrzeuge weisen regelmäßig einen Antrieb, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, und ein Getriebe auf. Das Getriebe kann beispielsweise nach Art eines Umschlingungsmittelgetriebes (CVT, Continuous Variable Transmission), Automatikgetriebes oder von einem Fahrer manuell geschalteten Schaltgetriebes ausgebildet sein. Bei der vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung handelt es sich um eine Reibkupplung.
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Die Kupplungsvorrichtung umfasst einen um eine Rotationsachse mittels des Antriebs verdrehbar angeordneten, antriebsseitigen ersten Kupplungsbestandteil, der direkt oder indirekt beispielsweise mit einer Kurbelwelle des Antriebs verbindbar ist. Weiterhin umfasst die Kupplungsvorrichtung einen gegenüber dem ersten Kupplungsbestandteil koaxial und verdrehbar angeordneten zweiten Kupplungsbestandteil, der beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle des Getriebes indirekt oder direkt verbindbar ist. Zwischen dem ersten Kupplungsbestandteil und dem zweiten Kupplungsbestandteil ist eine in Umfangsrichtung wirksame schaltbare Reibeinheit vorgesehen. Die Reibeinheit umfasst mit dem ersten Kupplungsbestandteil verdrehfest verbundene erste Reibelemente und mit einem Blattfederkern des zweiten Kupplungsbestandteils verdrehfest verbundene zweite Reibelemente, die in einer axialen Richtung abwechselnd geschichtet angeordnet sein können und zum Schließen der Fliehkraftkupplung mittels zumindest eines Federelements in Reibeingriff bringbar sind. Die ersten Reibelemente und/oder die zweiten Reibelemente sind insbesondere ringförmig und/oder zumindest teilweise aus Stahl gefertigt. Weiterhin können die ersten Reibelemente und/oder die zweiten Reibelemente Reibbeläge aufweisen. Die ersten Reibelemente und zweiten Reibelemente sind in der axialen Richtung zwischen einer Gegendruckplatte und einer Anpressplatte des zweiten Kupplungsbestandteils mittels des zumindest einen Federelements verspannbar. Weiterhin sind die zweiten Reibelemente über Blattfedern des Blattfederkerns rotatorisch mit einer ersten Nabe verbunden. Eine vorgegebene zweite Anzahl der zweiten Reibelemente des zweiten Kupplungsbestandteiles kann über einen inneren Lamellenträger rotatorisch mit einer zweiten Nabe gekoppelt sein. Der Blattfederkern und der innere Lamellenträger sind rotatorisch miteinander gekoppelt und gegenüber der axialen Richtung voneinander entkoppelt. Der Blattfederkern ist also insbesondere gegenüber dem inneren Lamellenträger entlang der axialen Richtung beweglich angeordnet, wobei er gegenüber der Umfangsrichtung mit diesem (z. B. formschlüssig) verbunden ist. Das zumindest eine Federelement und die Anpressplatte sind voneinander rotatorisch entkoppelt. Rotatorisch entkoppelt heißt hier insbesondere, dass eine rotatorische Bewegung der Anpressplatte nicht auf das zumindest eine Federelement übertragen wird. Dies hat zur Folge, dass zwischen dem zumindest einem Federelement und der Anpressplatte keine Reibung entsteht, sodass sich der Wirkungsgrad der Kupplungsvorrichtung erhöht.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das zumindest eine Federelement und die Anpressplatte durch ein Ausrücklager voneinander rotatorisch entkoppelt sind. Die Anpressplatte ist insbesondere mit einem Außenring des Ausrücklagers drehfest verbunden. Die Anpresskraft des zumindest einen Federelements wird insbesondere über einen Innenring des Ausrücklagers auf die Anpressplatte geleitet. Da die Anpressplatte mit der Getriebeeingangswelle dreht, übernimmt das Ausrücklager die Drehzahldifferenz, sodass eine reibungsfreie Kraftübertragung ermöglicht ist.
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Vorzugsweise wird eine Anpresskraft des zumindest einen Federelements über ein Ausrücklager auf die Anpressplatte geleitet.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Federelement durch ein mit einem Ausrücklager verbundenes Abstützelement abgestützt ist. Das Abstützelement kann beispielsweise nach Art einer Abstützhülse oder Absturzscheibe ausgebildet sein. Die Anpresskraft des zumindest einen Federelements wird dadurch über das Abstützelement auf das Ausrücklager bzw. den Innenring des Ausrücklagers übertragen.
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Das zumindest eine Federelement ist mittels eines Bolzens an dem Abstützelement befestigt ist. Der Bolzen erstreckt sich dabei zumindest teilweise in das zumindest eine Federelement hinein.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Federelement durch ein Kupplungsgehäuse abgestützt ist. Das Kupplungsgehäuse erstreckt sich zumindest teilweise über den ersten Kupplungsbestandteil und den zweiten Kupplungsbestandteil. Das zumindest eine Federelement ist mit dem Kupplungsgehäuse drehfest verbunden. D. h. das zumindest eine Federelement dreht sich gegenüber dem Kupplungsgehäuse nicht.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Anpressplatte mittels eines Ausrückstifts betätigbar ist. Der Ausrückstift ist in der axialen Richtung zum Ausrücken der Kupplungsvorrichtung verstellbar. Weiterhin ist der Ausrückstift zum Ausrücken der Kupplungsvorrichtung insbesondere entgegen der Anpresskraft des zumindest einen Federelements verstellbar. Der Ausrückstift, dass zumindest eine Federelement und das Kupplungsgehäuse drehen sich gegenüber der Rotationsachse der Kupplungsvorrichtung nicht. Weiterhin verhindert das Ausrücklager eine Reibung zwischen dem nichtdrehenden Ausrückstift und der Anpressplatte.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Ausrückstift koaxial zum ersten Kupplungsbestandteil und zweiten Kupplungsbestandteil angeordnet ist.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Ausrückstift sich zumindest teilweise durch eine Getriebeeingangswelle erstreckt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zumindest eine Federelement als Schraubenfeder oder Tellerfeder ausgebildet ist. Im Falle einer Tellerfeder weist das Kupplungsgehäuse insbesondere eine Auflagefläche für die Tellerfeder auf. Weiterhin kann die Tellerfeder auch mittels eines Drahtrings an dem Kupplungsgehäuse gelagert sein.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, sodass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: eine erste Variante einer Kupplungsvorrichtung im Längsschnitt;
- 2: eine zweite Variante einer Kupplungsvorrichtung im Längsschnitt;
- 3: eine Detailansicht der zweiten Variante der Kupplungsvorrichtung im Bereich eines Federelements; und
- 4: eine dritte Variante einer Kupplungsvorrichtung im Längsschnitt.
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Die 1 zeigt eine erste Variante einer Kupplungsvorrichtung 1 im Längsschnitt. Die Kupplungsvorrichtung 1 weist einen ersten Kupplungsbestandteil 2 auf, der zur mittelbaren oder unmittelbaren Drehverbindung mit einer Kurbelwelle eines hier nicht gezeigten Antriebs verbindbar ist. Der erste Kupplungsbestandteil 2 weist einen hülsenförmigen äußeren Lamellenträger 22 auf, der über seine radiale Innenseite mit mehreren ersten Reibelementen 4 in Form von ersten Reiblamellen rotatorisch gekoppelt ist.
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Neben dem ersten Kupplungsbestandteil 2 weist die Kupplungsvorrichtung 1 einen gegenüber dem ersten Kupplungsbestandteil 2 koaxial und drehbar angeordneten zweiten Kupplungsbestandteil 3 auf, der mit zweiten Reibelementen 5 in Form von zweiten Reiblamellen rotatorisch gekoppelt ist. Der erste Kupplungsbestandteil 2 und der zweite Kupplungsbestandteil 3 sind um eine Rotationsachse 17 drehbar. Der erste Kupplungsbestandteil 2 ist in Abhängigkeit von der Stellung der Kupplungsvorrichtung 1 von dem zweiten Kupplungsbestandteil 5 rotatorisch abgekoppelt oder mit diesem drehfest über die ersten Reibelemente 4 und zweiten Reibelemente 5 verbunden.
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Die ersten Reibelemente 4 und zweiten Reibelemente 5 sind an einem inneren Innenlamellenträger 23 in einer axialen Richtung 24, die parallel zu der Rotationsachse 17 verläuft, wechselweise angeordnet. Weiterhin sind die ersten Reibelemente 4 und die zweiten Reibelemente 5 in der axialen Richtung 14 relativ zueinander verstellbar. In einer eingerückten Stellung der Kupplungsvorrichtung 1 sind die ersten Reibelemente 4 und zweiten Reibelemente 5 über eine aufgebrachte Verbindungskraft in Form einer axialen Anpresskraft, die von einem zentralen oder koaxial zu dem ersten Kupplungsbestandteil 2 und zweiten Kupplungsbestandteil 3 angeordneten Federelement 6 erzeugt wird, unter Reibkraftschluss drehfest miteinander verbunden. Das Federelement 6 ist hier als Schraubenfeder 14 ausgebildet und an einem ersten längsseitigen Ende 26 an einem Kupplungsgehäuse 11 und einem zweiten längsseitigen Ende 27 an einem Abstützelement 9 abgestützt. Das Abstützelement 9 ist hier nach Art einer Abstützhülse ausgebildet, die mit ihrem Kragen 28 an einem Innenring 16 eines Ausrücklagers 8 gelagert ist. An einem Außenring 25 des Ausrücklagers 8 ist eine Anpressplatte 7 befestigt. Die Anpresskraft des Federelements 6 wird über das Abstützelement 9, das Ausrücklager 8 und die Anpressplatte 7 im eingerückten Zustand der Kupplungsvorrichtung 1 auf die ersten Reibelemente 4 und zweiten Reibelemente 5 geleitet. Die Anpressplatte 7 ist über eine Mehrzahl von Blattfedern 18 drehfest und in der axialen Richtung 24 begrenzt verlagerbar mit einer ersten Nabe 20 verbunden. Die oberen drei der zweiten Reibelemente 5 sind an der Anpressplatte 7 und die übrigen zweiten Reibelemente 5 an einem inneren Lamellenträger 23 des zweiten Kupplungsbestandteils 3 befestigt. Der innere Lamellenträger 23 ist wiederum drehfest mit einer zweiten Nabe 21 verbunden. Die erste Nabe 20 und die zweite Nabe 21 sind mit einer Getriebeeingangswelle 13 verzahnt, sodass das Drehmoment über die erste Nabe 20 und die zweite Nabe 21 auf die Getriebeeingangswelle 13 übertragbar ist. Die Kupplungsvorrichtung 1 ist durch einen Ausrückstift 12, der sich zumindest teilweise durch die Getriebeeingangswelle 13 erstreckt, ausrückbar. Hierzu wird der Ausrückstift 12 in der axialen Richtung 24 in Richtung des Federelements 6 verstellt, sodass das Ausrücklager 8 und die Anpressplatte 7 durch einen umlaufenden Stiftkragen 29 des Ausrückstifts 12 in Richtung des Federelements 6 bewegt werden. Hierdurch werden die ersten Reibelemente 4 und zweiten Reibelemente 5 kraftlos zueinander angeordnet und somit relativ zueinander verdrehbar.
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Die 2 zeigt eine zweite Variante der Kupplungsvorrichtung 1. Im Vergleich zur in der 1 gezeigten ersten Variante der Kupplungsvorrichtung 1 weist die zweite Variante der Kupplungsvorrichtung 1 eine Mehrzahl von Federelementen 6 auf, die über ein ringförmiges Abstützelement 9 mit dem Innenring 16 des Ausrücklagers 8 verbunden sind. Die zweite Variante der Kupplungsvorrichtung 1 weist drei Federelemente 6 auf von denen in der 2 lediglich zwei zu erkennen sind. Die zweite Variante der Kupplungsvorrichtung 1 ist im Übrigen identisch zu ersten Variante der Kupplungsvorrichtung 1 ausgebildet, sodass auf die Beschreibung der ersten Variante verwiesen wird.
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Die 3 zeigt eine Detailansicht der zweiten Variante der Kupplungsvorrichtung 1 im Bereich einer der Federelemente 6 in einer perspektivischen Darstellung. Zu erkennen ist hier, dass die Federelemente 6 mittels eines Bolzens 10, der sich zumindest teilweise in das Federelement 6 hinein erstreckt, an dem ringförmigen Abstützelement 9 befestigt sind. Die Anpresskraft der Federelemente 6 kann somit über den Innenring 16 des Ausrücklagers 8 auf die Anpressplatte 7 geleitet werden.
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Die 4 zeigt eine dritte Variante der Kupplungsvorrichtung 1 in einem Längsschnitt. Die dritte Variante der Kupplungsvorrichtung 1 unterscheidet sich von der ersten und zweiten Variante der Kupplungsvorrichtung 1 dadurch, dass das Federelement 6 als Tellerfeder 15 ausgebildet ist. Die Tellerfeder 15 ist mittels eines ringförmigen Drahtrings 19 an dem Kupplungsgehäuse 11 abgestützt und leitet ihre Anpresskraft über ein ringförmiges Abstützelement 9 über das Ausrücklager 8 auf die Anpressplatte 7. Die dritte Variante der Kupplungsvorrichtung 1 ist im Übrigen identisch zu der ersten Variante der Kupplungsvorrichtung 1 ausgebildet, sodass auf die Beschreibung der ersten Variante verwiesen wird.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine reibungsfreie Betätigung einer Mehrscheibenkupplung ermöglicht. Insbesondere wird eine Reibarbeit zwischen zumindest einem Federelement und einer Anpressplatte verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsvorrichtung
- 2
- erster Kupplungsbestandteil
- 3
- zweiter Kupplungsbestandteil
- 4
- erste Reibelemente
- 5
- zweite Reibelemente
- 6
- Federelement
- 7
- Anpressplatte
- 8
- Ausrücklager
- 9
- Abstützelement
- 10
- Bolzen
- 11
- Kupplungsgehäuse
- 12
- Ausrückstift
- 13
- Getriebeeingangswelle
- 14
- Schraubenfeder
- 15
- Tellerfeder
- 16
- Innenring
- 17
- Rotationsachse
- 18
- Blattfeder
- 19
- Drahtring
- 20
- erste Nabe
- 21
- zweite Nabe
- 22
- äußerer Lamellenträger
- 23
- innerer Lamellenträger
- 24
- axiale Richtung
- 25
- Außenring
- 26
- erstes längsseitiges Ende
- 27
- zweites längsseitiges Ende
- 28
- Kragen
- 29
- Stiftkragen
