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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung mit Hilfe deren eine elektrische Antriebseinheit aus dem Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs abgekoppelt werden kann.
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Kupplungen dienen in Fahrzeugen unter anderem dem selektiven Öffnen und Schließen einer Drehverbindung zwischen zwei Wellen. Oftmals werden dabei Kupplungen eingesetzt, die durch einen Aktor und/oder durch einen Fahrer betätigt werden. Es kann jedoch vorteilhaft sein, dass sich Kupplungen in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Fahrzeugs selbsttätig öffnen beziehungsweise schließen. Bekannt sind dafür Fliehkraftkupplungen, die eine Drehverbindung zwischen zwei Wellen bei Überschreitung einer Grenzdrehzahl lösen.
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Die
DE 10 2015 223 559 B3 beschreibt eine Kupplungsanordnung mit einer Reibkupplungseinrichtung, die durch eine Fliehkrafteinrichtung betätigt wird, um Antriebswelle und Abtriebswelle zu entkoppeln, sobald die Abtriebswelle eine Grenzdrehzahl überschreitet, wobei ein Teil einer Schalthülse auf der Antriebswelle und ein weiterer Teil der Schalthülse auf der Abtriebswelle jeweils drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist.
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Die
DE 10 2013 204 446 A1 zeigt ebenfalls eine Fliehkraftkupplung, die einen Elektromotor als Traktionsmotor aus dem Antrieb entkoppeln kann, sobald eine Grenzdrehzahl eines Getriebes überschritten ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kupplungsanordnung hinsichtlich des Betätigungsmechanismus zu vereinfachen, um so unter anderem die Herstellkosten zu senken und den Montageaufwand zu reduzieren. Gleichzeitig soll ein geringer Bauraum gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit dieser Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Kupplungsanordnung, die für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, jedoch auch um einen Bus, einen Lastkraftwagen, ein Trike, ein Motorrad, etc. handeln. Die Kupplungsanordnung dient zum Öffnen und Schließen eines Momentenpfads, wobei über den Momentenpfad ein Traktionsmoment oder ein Rekuperationsmoment eines Antriebs an das Fahrzeug übertragen wird und/oder übertragbar ist.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung umfasst eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die mit einem Kupplungsgehäuse verbunden ist. Vorzugsweise ist die Antriebswelle mit einem Elektromotor wirkverbunden oder wirkverbindbar. Optional bildet der Elektromotor einen Teil der Kupplungsanordnung. Der Elektromotor ist als ein Traktionsmotor für die Fortbewegung des Fahrzeugs ausgebildet. Vorzugsweise ist die Verwendung eines Elektromotors auf 48V-Basis vorgesehen, so dass zwar rein elektrisches Fahren dann nicht vorgesehen ist, wohl aber der Elektromotor als einer der Traktionsmotoren dient.
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Ferner weist die Kupplungsanordnung eine Abtriebswelle auf, die das Traktionsmoment radseitig weiterführt. Die Bezeichnungen Antriebswelle und Abtriebswelle beziehen sich auf den Betriebszustand, in dem der Elektromotor antreibt. Optional kann jedoch vorgesehen sein, dass über die Abtriebswelle ein Drehmoment über die Antriebswelle zu dem Elektromotor geleitet wird, um diesen als Generator zu betreiben. Es ist auch möglich, dass die Kupplungsanordnung geöffnet ist, so dass - funktional betrachtet - weder ein Antrieb noch ein Abtrieb stattfindet. Somit sind die Bezeichnungen Antriebswelle und Abtriebswelle zur Identifikation der beiden Wellen zu verstehen und könnten gegebenenfalls auch durch erste und zweite Welle ersetzt werden. Vorzugsweise sind Antriebswelle und Abtriebswelle koaxial zueinander und/oder in axialer Flucht zueinander angeordnet. Insbesondere weisen die Antriebswelle und die Abtriebswelle die gleiche Drehachse auf, durch die auch die axiale Richtung der Kupplungsanordnung definiert ist.
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Die Kupplungsanordnung ist so ausgebildet, dass mittels dieser ein lösbares Verbinden der Antriebswelle mit der Abtriebswelle erfolgen kann. Somit kann die Antriebswelle mit der Abtriebswelle drehfest gesetzt werden und diese drehfeste Verbindung gelöst werden, so dass Antriebswelle und Abtriebswelle unabhängig voneinander drehbar sind.
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Ferner umfasst die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung eine Fliehkrafteinrichtung, die bei Überschreitung einer Grenzdrehzahl der Abtriebswelle eine Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle löst. Dies geschieht mittels eines Fliehkraftmechanismus. Somit ist in einem stehenden Betriebszustand der Kupplungsanordnung diese geschlossen und wird erst beim oder mit dem Überschreiten der Grenzdrehzahl der Abtriebswelle geöffnet.
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Erfindungsgemäß umfasst die Fliehkrafteinrichtung ein Fliehkraftwirkmodul, das axial verschiebbar und dabei drehfest am Innenumfang des Kupplungsgehäuses angeordnet wird. Dieses Fliehkraftwirkmodul ist dafür vorgesehen und ausgebildet, mehrere in Umfangsrichtung gleichverteilte Fliehkraftmassen winkelfest in Umfangsrichtung innerhalb von Führungstaschen zu halten. Am Innenumfang des Kupplungsgehäuses ist eine Kontur ausgebildet, die zusammen mit den Führungstaschen Räume ausbildet, innerhalb deren jeweils eine Fliehkraftmasse umschlossen ist.
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Die Kontur kann als ein innenliegender Konus ausgebildet sein und damit eine Rampe ausbilden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Kontur durch mehrere Rampen gebildet, so dass jeder Führungstasche eine Rampe zugeordnet ist, die den Raum für die Fliehkraftmasse ausbildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kupplungsanordnung einen Federring. Dieser weist in Umfangsrichtung Führungslaschen auf, wobei jeweils eine Führungstasche eine Fliehkraftmasse innerhalb einer Führungstasche fixiert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die innenliegende Kontur bzw. ist/sind die Rampe(n) derart ausgebildet und angeordnet, dass die Fliehkraftmassen bei Rotation der Abtriebswelle aufgrund der radial gegen die Rampe wirkenden Fliehkraft in eine axiale Richtung drängen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kupplungsanordnung innerhalb des Kupplungsgehäuses ein Lamellenpaket, das mindestens eine innere und mindestens eine äußere Lamelle aufweist, wobei die innere Lamelle mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist und die äußere Lamelle mit dem Kupplungsgehäuse drehfest verbunden ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kupplungsanordnung ein Federelement auf, das gegen das Lamellenpaket drückt.
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Bei Drehung der Abtriebswelle werden die Fliehkraftmassen mitgeführt, so dass auf diese eine Zentrifugalkraft wirkt. Damit drängt jede Fliehkraftmasse entlang der Rampe radial auswärts und strebt somit eine axiale Verschiebung an. Dieser axial wirkenden Kraft der Fliehkraftmassen wirkt das Federelement entgegen und bildet so eine antriebsseitige Begrenzung, die bis zu einem gewissen Druck das Öffnen der Lamellen verhindert. Dieser antriebsseitige Anschlag steht unter der Federkraft des Federelements, das wiederum von einer Druckscheibe gegen axiale Verschiebung in Richtung der Antriebsachse gesichert ist.
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Dies bedeutet, dass der Druck des Federelements, der in Richtung der Radseite auf die Lamellen wirkt und damit den geschlossenen Zustand der Kupplungsanordnung bewirkt, in dem Moment nachlässt, in dem die Zentrifugalkraft auf die Fliehkraftmassen so groß ist, dass diese den Federdruck des Federelements aufhebt. Das Öffnen des Lamellenpakets erfolgt über die axiale Verschiebung des Fliehkraftwirkmoduls. Diese axiale Verschiebung verändert sich mit Abnutzung der Lamellen. Je größer die Abnutzung, desto schmaler wird das Lamellenpaket und umso kleiner wird der radiale Abstand der Fliehkraftmassen zur Drehachse. Damit verändert sich mit zunehmendem Verschließ auch der Ruhepunkt der Fliehkraftmassen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung. Mit zunehmendem Verschleiß verändert sich auch die Ruhespannung des Federelements, denn es ist im Ruhezustand im Verschleißzustand nun weniger gespannt als im Ruhezustand im Neuzustand. Damit ändert sich mit zunehmendem Verschleiß auch der Federdruck, der zu überwinden ist, um die Kupplung zu öffnen. Dies wird durch die innenliegende Kontur, also durch die Form der Rampe kompensiert. Bevorzugt wird auch die Federkennlinie in die Kompensation miteinbezogen.
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Vorzugsweise sind also die Rampe(n) und die Federkraft des Federelements dergestalt aufeinander abgestimmt, dass ein Verschleiß des Lamellenpakets und damit die verschleißbedingte Längenänderung des Lamellenpakets und damit die sinkende Kupplungskapazität bis zu einer Funktionsgrenze die Funktion der Kupplungsanordnung nicht aufheben.
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Es gibt somit neben der grundlegenden Verschleißgrenze der Reibkupplung, die sich aus der für einen Reibschluss notwendige Restdicke des Reibbelags auf der Trägerplatte ergibt, eine (ebenfalls verschleiß-korrelierte) Funktionsgrenze der Kupplungsanordnung: Diese Funktionsgrenze repräsentiert den tolerierbaren Verschleiß, aufgrund dessen noch sichergestellt ist, dass die Federspannung ausreicht, die Funktion der Kupplungsanordnung zu gewährleisten. Diese ist durch die Geometrie der Rampe(n), durch die Federkennlinie und durch durch die minimal notwendige Federvorspannung bzw. den Federdruck im Ruhezustand bestimmt.
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Vorzugsweise wird die Druckscheibe mit dem Kupplungsgehäuse verbunden und weiter vorzugsweise geschieht dies durch einen Sicherungsring.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch ein Fahrzeug mit einem Elektromotor als Traktionsmotor gebildet, wobei der Elektromotor über die Kupplungsanordnung ohne schaltbare Getriebestufe zwischen Kupplung und Rad mit dem radseitigen Abtrieb wirkverbunden ist. Im hybriden Antriebsstrang unter Verwendung einer 48 V E-Maschine ist es aus funktionaler Sicht bzw. aus Verbrauchssicht vorteilhaft, diese eingängig abkoppelbar auszuführen. Ferner bedarf es bei einer 48V-Anordnung keines aufwändigen Bauteilschutzes für die elektrische Maschine. Vielmehr kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung auf einfache mechanische Weise ein solcher Schutz sichergestellt werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren.
- 1 zeigt eine Explosionszeichnung der Kupplungsanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Kupplungsanordnung aus 1.
- 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Kupplungsanordnung aus 2, jedoch mit benutztem Reibbelag.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen für unterschiedliche Kupplungszustände schematisch Momentenfluss, Funktionskräfte und ein Diagramm mit beispielhaftem Motor-/ und Kupplungskennfeld.
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Die 5a und 5b zeigen beispielhafte Kennlinienverläufe der Kupplungsanordnung mit unbenutztem und benutztem Reibbelag.
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6 zeigt eine mögliche Federkennlinie.
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1 zeigt in einer Explosionsdarstellung die verschiedenen Komponenten der Kupplungsanordnung 1. Die Abtriebswelle 12 ist drehfest mit dem Kupplungsgehäuse 10 verbunden. Dieses hier topfförmige Kupplungsgehäuse 10 ist dafür vorgesehen, das Lamellenpaket 20 aufzunehmen. Daran schließt sich die mehrteilige Fliehkrafteinrichtung 30 an. Diese umfasst als zentrale Komponente das Fliehkraftwirkmodul 31, das in Umfangsrichtung Führungstaschen 32 aufweist, die für die Aufnahme von jeweils einer Fliehkraftmasse 35 vorgesehen sind. Jede Fliehkraftmasse 35 wird durch eine Federlasche 34 gehalten, die auf dem Umfang eines Federrings 33 angeordnet sind.
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Dieses Fliehkraftwirkmodul 31 wird durch ein Federelement 40 gegen das Lamellenpaket gedrückt. Das Federelement 40 wiederum wird durch die Druckscheibe 15 begrenzt, die durch den Sicherungsring 14 gehalten wird, der mit dem Gehäuse 10 zu einer geschlossenen Einheit verbunden werden kann. Erkennbar ist ferner die Antriebswelle 11 mit einer Steckverzahnung 13 zur Verbindung mit dem Lamellenpaket 20. Die Lamellen weisen jeweils Reibflächen auf, die zum Schließen der Kupplungsanordnung 1 miteinander in einen Reibschluss treten, wenn diese in axialer Richtung aufeinander gepresst werden. Die inneren Lamellen sind drehfest an der Antriebswelle 11 angeordnet. Die äußeren Lamellen sind drehfest an dem Kupplungsgehäuse 10 angeordnet und damit drehfest mit der Abtriebswelle 12 verbunden.
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Die Kupplungsanordnung 1 ist dafür vorgesehen, in einem Momentenpfad zwischen einem nicht dargestellten Elektromotor und einem radseitigen Abtrieb angeordnet zu werden.
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Wenn die Kupplung geschlossen ist, sollte immer eine Drehzahlgleichheit zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle vorliegen, da ansonsten die Kupplung schlupft. Wenn die Kupplung offen ist, kann trotzdem eine Drehzahlgleichheit vorhanden sein, aber auch eine Drehzahlungleichheit vorliegen. Nach Öffnen der Kupplung sollte jedoch aus Verbrauchssicht die elektrische Maschine stromlos geschaltet werden.
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Die Kupplungsanordnung 1 funktioniert so, dass bei einer Übertragung eines Traktionsmoments von dem Elektromotor in Richtung der angetriebenen Räder des Fahrzeugs die Kupplungsanordnung 1 geschlossen ist. Für den Fall, dass die Abtriebswelle 12 mindestens genauso schnell dreht wie die Antriebswelle 11, öffnet die Kupplungsanordnung 1, sodass die Antriebswelle 11 und damit der nicht dargestellte Elektromotor vom Antrieb abgetrennt ist. Das Öffnen der Kupplungsanordnung 1 läuft mechanisch selbstständig über einen Fliehkraftmechanismus, wie anhand der nachfolgenden Figuren erläutert wird. Die Ausgestaltung der Kupplungsanordnung 1 hat den Vorteil, dass der Elektromotor bei höheren Fahrgeschwindigkeiten vom Antriebsstrang abgekoppelt ist. Dies verringert Schleppmomente, die durch einen Rotor des Elektromotors verursacht werden, so dass der Antriebsstrang in seiner Gesamtheit einen besseren Wirkungsgrad hat und Bauteile des Elektromotors weniger verschleißen bzw. geschützt werden.
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Die Aktuierung der Kupplungsanordnung 1 erfolgt rein mechanisch, so dass die Kosten und der Integrationsaufwand in einem Fahrzeug gering sind. Die Kupplungsanordnung 1 überträgt das Traktionsmoment reibschlüssig, was vorteilhaft bezüglich geräuschfreien Ab- und Ankoppelns des Elektromotors ist.
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2 zeigt die Kupplungsanordnung 1 in einem schematischen Längsschnitt. Auf der linken Seite ist die Abtriebswelle 12 und auf der rechten Seite die Antriebswelle 11 dargestellt. Diese sind bezüglich einer Drehachse D koaxial zueinander angeordnet.
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Die Kupplungsanordnung 1 weist eine Fliehkrafteinrichtung 30 mit mehreren Fliehkraftmassen 35 auf. Hier sind diese kugelförmig. Am Innenumfang des Kupplungsgehäuses 10 ist eine Rampe 16 ausgebildet.
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Die Fliehkraftmassen 35 drängen bei Rotation der verbundenen Wellen in Bezug auf die Drehachse D radial nach außen gegen die Rampe 16 und drängen damit auch in axialer Richtung in Richtung des Federpakets 40, das dieser Bewegung bis zu einer bestimmten Grenzdrehzahl entgegenwirkt. Die Fliehkrafteinrichtung 30 und die Rampe 16 sind so ausgelegt, dass bei Überschreitung einer Grenzdrehzahl der Abtriebswelle 12 die Wellen voneinander getrennt werden, was bedeutet, dass sich die Kupplungsanordnung 1 öffnet, da der Druck auf das Lamellenpaket gegen Null geht und schließlich ab Druckkraft Null kein Moment übertragen wird und sich damit die Verbindung zwischen der Antriebswelle 11 und der Abtriebswelle 12 löst.
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Die 3 zeigt dieselbe Anordnung wie 2, jedoch aufgrund der Abnutzung des Reibbelags eine veränderte Lage der Fliehkraftmassen 35 und Ausdehnung des Federelements 40. Diese Veränderung wird durch die Abnutzung verursacht: Aufgrund der Abnutzung des Reibbelags verringert sich die Länge (Dicke) des Lamellenpakets 20. Dadurch schiebt das Federelement 40 das Fliehkraftwirkmodul 31 weiter in Richtung der Abtriebswelle 12.
Der Federring 33 ist an dem Fliehkraftwirkmodul 31 befestigt. Die Federlaschen 34 des Federrings 33 passen sich der Lage der Fliehkraftmassen 35 an. Hierbei drücken die Federlaschen 34 die Fliehkraftmassen 35 derart gegen die Rampe(n) 16, dass diese radial spielfrei in der jeweiligen Tasche des Fliehkraftwirkmoduls 31 auch bei Drehzahl Null geführt werden.
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Das Fliehkraftwirkmodul 31 verlagert damit die Position der Fliehkraftmassen 35 ebenfalls in axialer Richtung der Abtriebswelle 12. Bedingt durch den Anschlag der Rampe(n) 16, werden dabei die Fliehkraftmassen 35 radial einwärts verlagert. Dies verändert die Kupplungskapazität, wie auch 5b noch dargestellt ist.
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In den 4a, 4b und 4c sind jeweils für unterschiedliche Kupplungszustände in der oberen Figurenhälfte der Momentenfluss (fette durchgehende Linie) innerhalb der Kupplungsanordnung und die relevanten Funktionskräfte (fette gestrichelte Pfeile) dargestellt. Die untere Figurenhälfte zeigt jeweils ein Diagramm mit beispielhaftem Motor-/ und Kupplungskennfeld.
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Dabei zeigt 4a den Zustand der geschlossenen Kupplungsanordnung (Zustand I). Das vom Motor eingeleitete Moment wird über die Antriebswelle 11 mit einer nicht erkennbaren Steckverzahnung in die Kupplungsanordnung 1 eingeleitet und über das Lamellenpaket 20 und das Kupplungsgehäuse 10 an die radseitige Anbindung abgegeben. Die Kraft FDruck resultiert aus der Zentrifugalkraft und die Kraft FFeder entspricht der Federvorspannkraft bei Montage des Federelements. Bei geschlossener Kupplung ist FDruck < FFeder. Aus dem Diagramm mit beispielhaftem Motor-/ und Kupplungskennfeld erkennt man, dass die Drehzahl der motorseitigen Anbindung der radseitigen Anbindung entspricht. Ein repräsentativer Betriebspunkt B ist auf der Motorkennlinie a aufgetragen und liegt bei z.B ca. 20 km/ h und einem Motormoment von z.B. ca. 80 Nm. Die Linie b und die Linie c entsprechen der Kupplungskapazität, also dem maximal möglichen Übertragungsmoment der Kupplung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, und sollte oberhalb der Motorkennlinie liegen. Aufgrund von Reibungsabhängigkeiten innerhalb der Kupplungsanordnung 1 wird zwischen einer schließenden und einer öffnenden Kupplung unterschieden. Ausgehend von einer Fahrzeuggeschwindigkeit z.B. von 150 km/h bei geöffneter Kupplungsanordnung, verlangsamend auf beispielsweise 50 km/h wird die Linie b als Kupplungskennlinie betrachtet. Bei einer Beschleunigungsfahrt von beispielsweise 0 km/h auf 150 km/h ist die Linie c die zu betrachtende Kupplungskennlinie.
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Um unabhängig von Fahrzeugbeschleunigungen immer zu gewährleisten, dass das Motor- bzw. Rekuperationsmoment sicher übertragen wird, hat im Zustand I die Kupplungskennlinie b bis 0 Nm Gültigkeit. Die Motorkennlinie und die Kupplungskennlinie b bilden gemeinsam bei z.B. ca. 90 km/ h einen Schnittpunkt. „Rechts“ vom Schnittpunkt wird nur noch ein reduziertes Motor- bzw. Rekuperationsmoment durch die Kupplungsanordnung geleitet. Das Motormoment wird entsprechend dem Kennlinienverlauf zu regeln.
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4b zeigt einen Übergangszustand, in dem sich die Kupplungsanordnung in einem instabilen Bereich befindet (Zustand II). Die schraffierte Fläche unterhalb der Motorkennlinie und rechts von der Kupplungskennlinie b kennzeichnet den Beginn des Zustandes II. Rechts von der Kupplungskennlinie c endet der Zustand II. Ein repräsentativer Betriebspunkt ist innerhalb der schraffierten Fläche bei Nullmoment aufgetragen. Im Zustand II gilt FDruck = FFeder. Die Drehzahl der motorseitigen Anbindung entspricht der der radseitigen Anbindung der Kupplungsanordnung. Aus Komfortgründen soll kein Moment an der Kupplung anliegen. Die elektrische Maschine wird auf Nullmoment zu regeln.
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4c zeigt den Zustand bei geöffneter Kupplungsanordnung (Zustand III). Mit höherer Fahrzeuggeschwindigkeit steigt die Zentrifugalkraft und somit die Kraft FDruck . Das Fliehkraftwirkmodul 31 wird axial in Richtung Federpaket 40 bewegt und drückt somit das Federpaket 40 weiter zusammen. Entsprechend der Federkennlinie stellt sich eine Federkraft von FFeder1 ein, die im Gleichgewicht mit FDruck steht. Die Kupplungsanordnung 1 ist geöffnet und der Motor ist vom Rad abgekoppelt. Motor-/ bzw. Rekuperationsmoment kann nicht mehr von der Kupplungsanordnung 1 übertragen werden. Die Motordrehzahl kann ungleich der Fahrzeuggeschwindigkeit sein.
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Die 5a und 5b zeigen beispielhafte Kennlinienverläufe der Kupplungsanordnung mit unbenutztem und benutztem Reibbelag. Die Kupplungskennlinien variieren im Kennlinienverlauf: Die Kupplungskapazität nimmt mit Verschleiß des Reibbelags ab. Dies ist mit einer geringeren Federvorspannung begründet. Die Schaltpunkte können auslegungsbedingt (Federkennlinie, Konstruktion) gleichbleiben. Die Schaltpunkte werden durch Schnittpunkte der Kupplungskennlinien mit der X-Achse bei 0 Nm definiert. Für beide Diagramme gilt grundlegend oben beschriebenes.
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6 zeigt eine beispielhafte Federkennlinie einer möglichen Feder bzw. eines möglichen Federpakets. Dargestellt ist die Federkraft über den Federweg (Federhub). Gezeigt wird eine Federkennlinie mit veränderlicher Federsteifigkeit. Die Logik dahinter ist folgende: Bei Montage der Kupplungsanordnung wird das Federelement mit einem Federweg I1 derart vorgespannt (komprimiert), dass eine definierte Federdruckkraft am Lamellenpaket anliegt. Die Federdruckkraft korreliert mit der Kupplungskapazität. Verschleißt in der Folge der Kupplungsbelag, entspannt das Federpaket um diesen Verschleißweg mit dem Resultat, dass die Federdruckkraft entsprechend der Kennlinie reduziert wird.
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Bei der Federauslegung sind also zwei Einflussfaktoren zu berücksichtigen: Einerseits ist eine hohe Federdruckkraft auf minimalem Bauraum darzustellen, was zu einer hohen Federsteifigkeit führt. Andererseits ist eine Verschleißkompensation zu berücksichtigen, wodurch wiederum eine geringe Federsteifigkeit bewirkt wird. Somit ergeben sich zwei markante Auslegungspunkte:
- In der folgenden Betrachtung zeigen
- I1 : Federweg, korreliert zur Kupplungskapazität im Neuzustand
- I2 : Federweg, korreliert mit dem Verschleiß der Lamellenbeläge
- • I1 soll so kurz wie möglich sein. Daher ist eine hohe Federsteifigkeit im Bereich 0 bis I1 erforderlich.
- • Der Bereich zwischen I1 und I2 ist tendenziell mit geringerer Federsteifigkeit auszulegen als der Bereich von 0 bis 12.
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Die Federsteifigkeit wird hinsichtlich des Verschleißverhaltens der Kupplungsanordnung vorzugsweise mit der Gesamtauslegung der Kupplungsanordnung abgestimmt. Angestrebt wird dabei, die Schaltpunkte der Kupplungsanordnung unabhängig vom Verschleißzustand der Kupplungsbeläge konstant zu halten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsanordnung
- 10
- Kupplungsgehäuse
- 11
- Antriebswelle
- 12
- Abtriebswelle
- 13
- Steckverzahnung
- 14
- Sicherungsring
- 15
- Druckscheibe
- 16
- Rampe
- 20
- Lamellenpaket
- 30
- Fliehkrafteinrichtung
- 31
- Fliehkraftwirkmodul
- 32
- Führungstasche
- 33
- Federring
- 34
- Federlasche
- 35
- Fliehkraftmasse
- 40
- Federelement
- D
- Drehachse
- a
- Motorkennlinie
- b
- Kupplungskennlinie bei Verzögerung
- c
- Kupplungskennlinie bei Beschleunigung
- B
- repräsentativer Betriebspunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015223559 B3 [0003]
- DE 102013204446 A1 [0004]
