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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung zum lösbaren Übertragen eines Drehmoments um eine Rotationsachse, einen Antriebsstrang mit einer solchen Reibkupplung, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibkupplungen bekannt, bei welchen über ein Betätigungselement mit einer sehr hohen Kippsteifigkeit bezogen auf die Rotationsachse ein Reibpaket einer Reibkupplung betätigt wird. Bei einer Betätigung der Reibkupplung werden die Reibpartner eines Reibpakets, also eine Reibplatte, beispielsweise eine Anpressplatte, welche axial verschiebbar ist, und eine Gegenplatte, welche axial fixiert und zur antagonistischen Aufnahme der in die Anpressplatte eingeleiteten Axialkraft eingerichtet ist, meist mit einer oder mehreren dazwischen angeordneten Reibscheiben mittels Aufbringen einer Axialkraft (Anpresskraft) miteinander verpresst. Es sind auch Konfigurationen bekannt, bei welchen keine Gegenplatte vorgesehen ist und stattdessen die Reibscheibe eine Gegenscheibe bildet, also axial fixiert ist und zur antagonistischen Aufnahme der Anpresskraft eingerichtet ist. Mittels der resultierenden Reibung zwischen der Anpressplatte und der Reibscheibe ist ein Drehmoment übertragbar. Sind die Reibpartner hingegen nicht miteinander verpresst, so ist nur ein ausreichend geringes Schleppmoment oder kein Drehmoment übertragbar.
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Es soll dabei eine möglichst gleichmäßig aufliegende Flächenpaarung der Reibpartner aus Reibplatten und Reibscheiben erreicht werden, um dadurch ein möglichst große Wirkfläche zur Übertragung eines Drehmoments, also einen großen Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung, zu erreichen, sowie thermischen Verzug und/oder überhöhten partiellen Verschleiß der Reibpartner zu vermeiden. Hierfür ist es vorteilhaft, die axiale Betätigungskraft zum Erzeugen der Anpresskraft kippweich auf die Reibpartner zu übertragen, sodass die Reibpartner sich aneinander kippend anpassen können, wenn deren Flächennormale und die Ausrichtung der Betätigungskraft nicht ideal zueinander fluchten, und/oder infolge einer kippmomentbehafteten Einleitung der Anpresskraft in Ihrer optimalen Ausrichtung zueinander nicht beeinträchtigt werden.
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Aus der
DE 10 2015 225311 A1 ist eine kardanische Betätigungseinheit bekannt, bei welcher eine Mehrzahl von zueinander verkippbaren Drucktöpfe als Kardangelenk ausgebildet sind, sodass eine gute Kippweichheit bei großem Kraftübertragungswirkungsgrad erzielbar ist. Für einige Anwendungen ist diese Ausführung jedoch zu kostenintensiv und/oder erfordert einen zu großen axialen Bauraum infolge der Mehrzahl axial hintereinander angeordneten und zueinander verkippbaren Drucktöpfe.
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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, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung zum lösbaren Übertragen eines Drehmoments um eine Rotationsachse, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest ein direkt betätigtes Reibpaket, zumindest umfassend eine Anpressplatte, eine Gegenplatte, wobei das Reibpaket über eine Krafteinleitungsfläche mittels einer axialen Anpresskraft zum Erzeugen eines Reibschlusses verpressbar ist, und wobei mittels des verpressten Reibpakets ein Drehmoment übertragbar ist;
- - eine zentrale Betätigungsfläche zum Einleiten einer Betätigungskraft zum Erzeugen der axialen Anpresskraft; und
- - einen Drucktopf, welcher eine radiale Überbrückung zwischen der Betätigungsfläche und der Krafteinleitungsfläche zum Übertragen der Betätigungskraft von der Betätigungsfläche auf die Krafteinleitungsfläche bildet.
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Die Reibkupplung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktopf im Bereich der radialen Überbrückung Federlappen aufweist, wobei die Federlappen in Umfangsrichtung separiert sind.
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Es wird im Folgenden auf diese Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden.
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Die hier vorgeschlagene Reibkupplung ist wie vorbekannt zur Übertragung eines Drehmoments um die Rotationsachse eingerichtet. Die Reibkopplung ist eine einfache Kupplung oder eine Doppelkupplung. Bei der Doppelkupplung sind in der Regel zwei Ausgangswellen vorgesehen sind, welche beispielsweise mit einem entsprechenden Doppelschaltgetriebe zusammenwirken, sodass ein an einer einzigen Eingangswelle abgegebenes Drehmoment bei einem Schaltvorgang im Doppelschaltgetriebe (Gangwechsel) mit (nahezu) kontinuierlicher Drehmomentübertragung durchführbar ist. Das Reibpaket weist eine Anpressplatte auf, welche zur Aufnahme einer Anpresskraft eingerichtet ist und mit einer Eingangswelle rotatorisch fest verbunden ist, jedoch axial verschiebbar aufgehängt ist. Als axialer Antagonist ist eine Gegenplatte vorgesehen, welche axial fixiert ist und für die Anpresskraft das entsprechende Gegenlager bildet. In den meisten Reibkupplungen ist die Gegenplatte ebenfalls wie die Anpressplatte mit der Eingangswelle oder rotatorisch fest verbunden und es ist zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte zusätzlich eine Reibscheibe oder, in der Regel eine Mehrzahl von, Radlamellen und anpressplattenartige Zwischenscheiben vorgesehen, sodass zwischen den eingangswellenseitigen Reibplatten und den ausgangswellenseitigen Reibscheiben jeweils eine Reibpaarung gebildet ist. Diese Reibscheiben sind mit einer Ausgangswelle rotatorisch fest verbunden, sodass bei einem Verpressen mittels des Reibpakets ein Drehmoment von der Anpressplatte und der Gegenplatte auf die Reibscheibe übertragbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Die Reibfläche ist die Summe aller verpressten Flächen der vorhandenen Reibpaarungen. Wird hingegen die Anpressplatte axial ausgerückt, so nimmt die Reibkraft so deutlich ab, dass das übertragbare Drehmoment auf ein ausreichend geringes Schleppmoment reduziert wird beziehungsweise kein Drehmoment mittels des Reibpakets übertragbar ist.
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Die Krafteinleitungsfläche zum Einleiten der Anpresskraft in das betreffende Reibpaket ist vornehmlich rückseitig der Anpressplatte, also gegenüber der Reibseite der Anpressplatte, vorgesehen. Bevorzugt ist die Anpressplatte von einer Betätigungseinheit direkt betätigbar. Das heißt, es ist keine Tellerfeder beziehungsweise Membranfeder zwischengeschaltet. Für einige Anwendungen ist es jedoch vorteilhaft, zwischen einer Betätigungseinheit und der Krafteinleitungsfläche ein Nachstellsystem vorzusehen, welches einen Abnehmen der Dicke des zumindest einen Reibbelags und/oder axiale Setzungserscheinungen mittels eines axialen Nachstellens des relativen Abstands zwischen der Anpressplatte und der Betätigungseinheit derart ausgleicht, dass der Abstand zwischen den Reibpartnern (nahezu) konstant bleibt.
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Zur Aufnahme der Betätigungskraft von einer Betätigungseinheit, beispielsweise dem kupplungsseitigen Ende einer Kupplungspedalvorrichtung oder einer hydraulischen oder pneumatischen Betätigungseinheit mit einem entsprechenden Nehmerzylinder, ist eine zentrale Betätigungsfläche vorgesehen. Zentral bedeutet, dass die Betätigungsfläche radial näher bei der Rotationsachse angeordnet ist als die Krafteinleitungsfläche. Die Kraftübertragung über den radialen Abstand zwischen der Betätigungsfläche und der Krafteinleitungsfläche wird von der Überbrückung des Drucktopfs erbracht. Die Betätigungsfläche bildet in einer bevorzugten Ausführungsform einen Teil des Drucktopfes. Alternativ ist die Betätigungsfläche an einem weiteren betätigungseinheitsseitigen Bauteil zwischen der Betätigungseinheit und dem Drucktopf vorgesehen. Der Drucktopf weist nun eine radiale Überbrückung auf, um die in die Betätigungsfläche eingeleitete Betätigungskraft auf die Krafteinleitungsfläche des Reibpakets zu übertragen. Die Krafteinleitungsfläche ist zu der Anpressplatte derart angeordnet, oftmals radial etwas weiter außerhalb als radial mittig des gebildeten Rings, sodass die in die Krafteinleitungsfläche eingeleitete Axialkraft in einer möglichst verkippfreien Anpressung der Anpressplatte gegen ihre antagonistische Reibfläche resultiert.
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Die Reibkupplung kennzeichnet sich vor allem dadurch, dass der Drucktopf eine in den Drucktopf eingeleitete Betätigungskraft kippweich aufnimmt und somit kein weiteres Element vorgesehen werden muss, um eine gewünschte Kippweichheit zwischen der Betätigungseinheit und dem Reibpaket sicherzustellen. Dies wird vorschlagsgemäß dadurch erreicht, dass die Überbrückung eine Mehrzahl von Federlappen aufweist, welche in Umfangsrichtung voneinander separiert sind und somit unabhängig voneinander axial einfedern können. Verkippt also beispielsweise die Anpressplatte beim Einrückvorgang, so federn die Federlappen entsprechend ein, ohne der Betätigungseinheit eine entsprechende Kipplast weiterzugeben. Entsprechend geschieht dies umgekehrt, wenn die Betätigungsachse zu der Reibflächennormale nicht ideal gefluchtet ist. Dann wird die resultierende Kippkraft aufgezwungen von der Betätigungseinheit dem Reibpaket aufgrund des Einfederns der Federlappen auf ein mittels der Federsteifigkeit vorbestimmtes Maß reduziert. Ein Ausgleichen findet also bereits in dem Drucktopf statt.
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Die Federlappen befinden sich in einer vorteilhaften Ausführungsform vollständig in einem sich rein radial erstreckenden Bereich des Druckkopfes. In einer alternativen Ausführungsform weisen die Federlappen oder einige der Federlappen einen sich axial erstreckenden Anteil auf.
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Bevorzugt sind die Federlappen zur Rotationsachse rotationssymmetrisch angeordnet, sodass der Drucktopf intrinsisch ausreichend ausgewuchtet ist oder mit geringen Maßnahmen zur Rotationsachse auswuchtbar ist. Zudem oder alternativ sind die Federlappen derart eingerichtet, dass eine gleichmäßige Federeigenschaft über den Umfang und damit beim Umlaufen des Drucktopfs relativ zu der Betätigungseinheit erreicht ist, sodass ein gleichmäßiges kardanisches Verhalten eingestellt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung sind die Federlappen offen auskragend gebildet.
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in einer bevorzugten Ausführungsform sind die Federlappen offen auskragend gebildet, sodass eine Verformung der Federlappen zu keinen oder geringen (radialen) Spannungen im übrigen Material des Drucktopfs führen. Besonders bevorzugt kragen die Federlappen zumindest an dem offenen Ende der Federlappen radial aus. In einer Ausführungsform weist ein Federlappen zumindest eine Versteifungsdelle auf, beispielsweise quer in Umfangsrichtung verlaufend.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung sind die Federlappen zentral angeordnet.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform sind die Federlappen zentral angeordnet, also bei der Betätigungsfläche, woraus bei einem geringen Federweg der Federlappen bereits ein großer Kippwinkel bezogen auf die Krafteinleitungsfläche erreichbar ist. Bevorzugt kragen die Federlappen zentral offen aus und/oder bilden die Betätigungsfläche am offenen Kragende für die entsprechende Betätigungseinheit.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung sind die Federlappen gekröpft ausgebildet, sodass der Drucktopf eine sich axial von den Federlappen weg erstreckende erste Wandung und eine sich entgegengesetzt axial hin zu der Krafteinleitungsfläche erstreckende zweite Wandung aufweist.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weist der Drucktopf zwei Wandungen auf, welche sich axial erstrecken, bevorzugt parallel zueinander, wobei die Betätigungskraft durch die beiden Wandungen geleitet wird, um von der Betätigungseinheit zum Reibpaket geleitet zu werden. Die Betätigungsfläche der Federlappen bildet eine Ebene, welche, bevorzugt parallel, versetzt zu der radialen Überbrückung des Drucktopfs angeordnet ist. Im lastfreien, oder zumindest verkippungsfreien, Zustand ist diese Ebene parallel zu der Krafteinleitungsfläche ausgerichtet. Bevorzugt ist diese Ebene senkrecht zu der ersten und/oder zweiten Wandung. Beispielsweise sind die Federlappen (etwa) senkrecht zu der ersten und/oder zweiten Wandung ausgerichtet. Bevorzugt ist die senkrechte Ausrichtung der Federlappen von einer Nockenform überlagert, welche mittels Blechumformung erzeugt ist, wobei die Federlappen die Betätigungsfläche in Form eines Nockens mit Außenwölbung bilden. Hierüber wird zum einen eine Versteifung des übrigen Bestandteils des Druckkopfes erreicht, sodass allein die Federlappen an einer Kippbewegung teilnehmen. Zum anderen wird relevanter axialer Bauraum eingespart, indem die Betätigungsfläche axial hin zu der Ebene der Krafteinleitungsfläche gelegt ist und, trotz erreichter Versteifung des übrigen Drucktopfs, der sich axial erstreckende Anteil der sich überlappenden ersten Wanderung und zweiten Wandung radial außerhalb der Betätigungseinheit anordenbar ist. Der dafür erforderliche axiale Bauraum wird bei vielen Reibkupplungen von keiner anderen Komponente der Reibkupplung belegt. Gemäß einem weiteren Aspekt bewirkt ein nah Aneinanderbringen der Ebene der Betätigungsfläche und der Ebene der Krafteinleitungsfläche zudem eine vorteilhafte Verringerung des radialen Ausgleichsraum benötigenden Radialanteils einer Verkippung der Ebene der Betätigungsfläche zu der Krafteinleitungsfläche und/oder bei (nahezu) unbewegtem übrigem Drucktopf zu einer Verringerung der einfederungsbedingten Radialverschiebung der Betätigungsfläche.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung umfasst die Reibkupplung einen Zentralausrücker und die Betätigungsfläche ist für den direkten Kontakt mit dem Zentralausrücker eingerichtet.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist ein Zentralausrücker, bei normal geöffnetem Reibpaket(en), wie beispielsweise bei einer Doppelkupplung, eingesetzt. Ein solcher Zentralausrücker, beispielsweise ein CSC (engl.: Concentric Slave Cylinder) ist in der Regel zum aktiven Einrücken und passiven Ausrücken eingerichtet. Das heißt, ein das Reibpaket betätigender Nehmerzylinder wird zum Verpressen des Reibpakets ausgefahren und dazu mit einem Druck beaufschlagt. Zum Lösen des Reibpakets wird der Nehmerzylinder wieder eingefahren und das Reibpaket löst sich durch entsprechende Federmittel selbsttätig. Der Nehmerzylinder wird hydraulisch oder pneumatisch betätigt, wobei bevorzugt der Nehmerzylinder rotatorisch fixiert ist und auf ein reibungsarm rotierbares Axiallager, beispielsweise ein Schrägkugellager, wirkt, wobei in dieser Konfiguration der mit dem Reibpaket mitrotierende Axiallagerring auf die Betätigungsfläche direkt einwirkt. Gerade ein hydraulisches oder pneumatisches System ist empfindlich gegenüber einem Kippmoment. Dieses Axiallager oder der Nehmerzylinder selbst wird mittels der Federlappen von einem Kippmoment (nahezu) freigehalten, sodass auf den Nehmerzylinder keine übermäßigen Radialkräfte einwirken. Somit ist mittels des Drucktopfes ohne Verwendung eines aufwendigen Kardangelenks eine direkte Betätigung ermöglicht, ohne dabei einen erhöhten Verschleiß am Nehmerkolben oder an den Reibflächen aufgrund von großen Kippkräften in Kauf nehmen zu müssen. Bevorzugt ist die direkt betätigbare Betätigungsfläche, bevorzugt angeordnet auf einem offen auskragenden Ende der Federlappen, mit einem Nocken mit einer Außenwölbung hin zu dem Nehmerzylinder ausgebildet, sodass (angenähert) eine Kontaktlinie anstelle einer Kontaktfläche erzeugt ist und/oder sodass allein durch diese Formgebung eine Kollision der Federlappen mit dem Nehmerzylinder sicher unterbunden ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist der Drucktopf einstückig ausgebildet, und bevorzugt ein Tiefzieh-Bauteil.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist der Drucktopf für eine Kleinserienfertigung bis Großserienfertigung besonders kostengünstig herstellbar und genügt dabei zugleich höchsten Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit, insbesondere in Hinsicht des periodisch schwingenden Belastungsfalls. Zudem ist ein Tiefziehbauteil mit hoher Präzision und ohne Nachbearbeitung fertigbar.
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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 lösbar 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. 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 parallelgeschaltet 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. Die für die hier vorgeschlagene Reibkupplung, insbesondere als Doppelkupplung ausgeführt, ist besonders für eine automatisierte Betätigung und/oder Betätigung mit einer hohen Anpresskraft mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Betätigungssystems besonders geeignet, weil mit kostengünstigen Mitteln eine direkte Betätigung des zumindest einen Reibpakets ohne übermäßige Kippbelastung auf den Nehmerkolben gewährleistbar ist; denn der Drucktopf ist mit einem geringen Kostenaufwand und Montageaufwand in ein bestehendes Kupplungssystem integrierbar, wobei zugleich eine geringe Kipplast sowohl an der Betätigungseinheit als auch an den dem zumindest ein Reibpaket auftritt.
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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 motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
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Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Reibkupplung beziehungsweise einen kippweichen Drucktopf besonders geringer Baugröße auf. Zugleich ist die Herstellung und Montage besonders kostengünstig.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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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 als Doppelkupplung im Schnitt;
- 2: ein Druckkopf mit Federlappen in Draufsicht;
- 3: der Drucktopf gemäß 2 im Schnitt; und
- 4: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wider.
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In 1 ist eine Reibkupplung 1 gezeigt, welche hier als Doppelkupplung ausgeführt ist, mit einem ersten Reibpaket 3 und einem zweiten Reibpaket 4. Das zweite Reibpaket 4 wird hierbei mittels eines zweiten Zentralausrückers 32, beziehungsweise einem zweiten Nehmerkolben eines konzentrischen Doppelausrückers (CSC), betätigt und die Krafteinleitung in die zweite Anpressplatte 6 zum Verpressen des zweiten Reibpakets 4 ist hier konventionell ausgeführt und wird nicht weiter beschrieben. Die erste Gegenplatte 7 und die zweite Gegenplatte 8 sowie die erste Anpressplatte 5 und die zweite Anpressplatte 6 des ersten Reibpakets 3 beziehungsweise des zweiten Reibpakets 4 sind rotatorisch zu einer Abtriebswelle 23 fest, beispielsweise der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine. Die erste Reibscheibe 9 und die zweite Reibscheibe 10 sind jeweils (hier mittels Steckverzahnungsnaben) mit einer Ausgangswelle verbindbar, welche beispielsweise koaxial (in der Darstellung nach rechts) aus der Reibkupplung 1 separat ausführen, beispielsweise als Getriebeeingangswellen eines Doppelschaltgetriebes (hier nicht dargestellt). Die Reibpakete 3 und 4 sind jeweils separat voneinander betätigbar, wobei hierzu jeweils ein Zentralausrücker 20 und 32, beziehungsweise die entsprechenden Nehmerkolben, vorgesehen ist. Das erste Reibpaket 3 ist über einen Drucktopf 14 von einem (ersten) Zentralausrücker 20, welche hier rotatorisch starr ausgeführt ist und daher über ein Axiallager, hier ein Schrägkugellager, gegen den mit der ersten Anpressplatte 5 mitrotierenden Drucktopf 14 abgestützt ist. Zentral bei der Rotationsachse 2 beziehungsweise Motorachse 29 ist über die Betätigungsfläche 12 eine Betätigungskraft von dem ersten Zentralausrücker 20 einleitbar. Mittels des Drucktopfs 14 beziehungsweise dessen (radialer) Überbrückung 15 ist der radiale Abstand zwischen der zentralen Betätigungsfläche 12 und der radial außerhalb angeordneten Krafteinleitungsfläche 11 der ersten Anpressplatte 5 kraftübertragend und (nahezu) kippmomentfrei überbrückt. Hierzu weist der Drucktopf 14 in dieser Ausführungsform zentral eine Mehrzahl von Federlappen 16 auf, welche in Umfangsrichtung 17 (hier durch einen Pfeil in die Blattebene hinein angedeutet, wobei die Umfangsrichtung in beide Richtungen definiert ist) voneinander separiert sind. Dies ist in 2 und in 3 genauer beschrieben. Hierbei sind die Federlappen 16 gekröpft ausgeführt, sodass eine erste Wandung 18 sich axial von der Anpressplatte 5 weg erstreckt und eine zweite Wandung 19 sich, hier parallel zu der ersten Wandung 18, hin zu der Anpressplatte bis zur Krafteinleitungsfläche 11 erstreckt. Verkippt nun der Zentralausrücker 20 und/oder die Anpressplatte 5 oder ist die Betätigungsachse zu der Reibflächennormale zueinander nicht gefluchtet, also jeweils oder eine nicht parallel zu der Rotationsachse 2, so wird diese Verkippung nicht steif auf den jeweils anderen Partner dieser Betätigung übertragen. Vielmehr wird die Verkippung durch ein axiales (periodisch schwingendes) Ausfedern der Federlappen ausgeglichen. Liegt beispielsweise eine dauerhafte Neigung zwischen der Betätigungsachse und der Rotationsachse des Reibpakets 3 vor, so durchwandern die Federlappen 16 nacheinander beim Umlaufen eine entsprechende axiale Verformung. Die Übertragung der ersten Betätigungskraft 13 führt somit nicht zu einem Kippmoment an der ersten Anpressplatte 5 und umgekehrt. An der konventionell ausgeführten Anbindung zum zweiten Reibpaket 4 ist in der schematischen Darstellung ein solcher Ausgleich für die zweite Betätigungskraft 31 nicht geschaffen. Hier ist bevorzugt ebenfalls ein solcher Federlappen aufweisender Drucktopf oder ein vorbekannter kardanischer Drucktopf vorgesehen.
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In 2 ist ein Drucktopf 14 in Draufsicht gezeigt, wobei hier die Mehrzahl der Federlappen 16, welche in Umfangsrichtung 17 voneinander separiert sind, gut zu erkennen ist. Der dargestellte Drucktopf 14 ist streng symmetrisch zur Rotationsachse 2 ausgeführt, wobei dies vorteilhaft aber keine notwendige Bedingung ist. Die radiale bauliche Erstreckung von der zentral gebildeten Betätigungsfläche 12, welche hier jeweils an den offen ausgetragenen Enden der Federlappen 16 gebildet ist (vergleiche 1), bis zum Außenrand des Druckkopfes 14 bildet die Überbrückung 15. In der 2 ist weiterhin die Lage des Schnitts A-A dargestellt, wie sie in 3 gezeigt ist.
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In 3 ist der Schnitt A-A durch den Drucktopf 14 gemäß 2 dargestellt, wobei hier zu erkennen ist, dass sich die Federlappen jeweils in die ersten Wandung 18 hinein erstrecken und endseitig mit einer Wölbung ausgeführt sind, womit eine definierte, eng bemessene, Kontaktlinie auch im verkippten Zustand erzielt ist. Auch hier wieder ist wie in 1 die erste Wandung 18 parallel zur radial außerhalb angeordneten zweiten Wandung 19 ausgeführt. Die Ebenen der Betätigungsfläche 12 (vergleiche 1) und der Krafteinleitungsfläche 11 (vergleiche 1) sind hierdurch nah beieinander.
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In 4 ist ein Antriebsstrang 21, umfassend ein Antriebsaggregat 22, hier als 3-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 23, eine Reibkupplung 1 und ein drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 25 und rechtes Antriebsrad 26, schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 21 ist hier in einem Kraftfahrzeug 24 angeordnet, wobei das Antriebsaggregat 22 mit seiner Motorachse 29 quer zur Längsachse 28 vor der Fahrerkabine 27 angeordnet ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen kostengünstig fertigbaren Drucktopf ist ein Reibpaket ohne aufwendiges kardanisches Zwischenelement kippmomentfrei direkt betätigbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibkupplung
- 2
- Rotationsachse
- 3
- erstes Reibpaket
- 4
- zweites Reibpaket
- 5
- erste Anpressplatte
- 6
- zweite Anpressplatte
- 7
- erste Gegenplatte
- 8
- zweite Gegenplatte
- 9
- erste Reibscheibe
- 10
- zweite Reibscheibe
- 11
- Krafteinleitungsfläche
- 12
- Betätigungsfläche
- 13
- erste Betätigungskraft
- 14
- Drucktopf
- 15
- Überbrückung
- 16
- Federlappen
- 17
- Umfangsrichtung
- 18
- erste Wandung
- 19
- zweite Wandung
- 20
- erster Zentralausrücker
- 21
- Antriebsstrang
- 22
- Antriebsaggregat
- 23
- Abtriebswelle
- 24
- Kraftfahrzeug
- 25
- linkes Antriebsrad
- 26
- rechtes Antriebsrad
- 27
- Fahrerkabine
- 28
- Längsachse
- 29
- Motorachse
- 30
- Betätigungseinheit
- 31
- zweite Betätigungskraft
- 32
- zweiter Zentralausrücker
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015225311 A1 [0004]
