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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplungsbaugruppe für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, eine Kupplung mit einer Reibkupplungsbaugruppe und ein Verfahren zur Herstellung einer Reibkupplungsbaugruppe.
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Reibkupplungen mit geklebten oder genieteten Belägen zeigen im Betrieb ein hartes Einkuppelverhalten. Zudem haben derartige Kupplungen kein definiertes Schleppmoment, sodass das Einlegen eines Ganges nicht möglich ist, wenn die Zahnräder des Getriebes ungünstig stehen. Ein Fahrer muss dann wiederholt einkuppeln, um die Zahnräder in eine andere Position zu bringen.
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Beim Durchschalten der Gänge wird zudem keine Synchronisierung erreicht, wie es bei Mehrscheibenkupplungen der Fall ist.
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Außerdem erfolgt bei derartigen Kupplungen aufgrund deren Trennverhalten beim Schalten kein akustisches oder haptisches Feedback für einen Fahrer.
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Reibkupplungen mit Belagfederung ermöglichen zwar ein definiertes Schleppmoment, sie sind jedoch teuer in der Herstellung und weisen ein hohes Massenträgheitsmoment auf, was zu erhöhten Schaltgeräuschen führt.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reibkupplungsbaugruppe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang bereitzustellen, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig ein definiertes Schleppmoment ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Reibkupplungsbaugruppe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang zur drehfesten Koppelung einer rotierbaren Eingangswelle mit einer rotierbaren Ausgangswelle. Die Reibkupplungsbaugruppe umfasst ein Gehäuse, ein Ausrückelement und eine Kupplungseinheit, wobei die Kupplungseinheit mittels des Ausrückelements in einen Kopplungszustand, in dem die Eingangswelle und die Ausgangswelle miteinander gekoppelt sind, und in einen entkoppelten Zustand, in dem die Eingangswelle und die Ausgangswelle entkoppelt sind, überführbar ist. Die Kupplungseinheit weist eine Kupplungsscheibe, eine gehäuseseitige, verschiebbare Anpressplatte und ein Federelement, das im Kopplungszustand die Anpressplatte mit einer Kopplungskraft in Schließrichtung der Kupplung gegen die Kupplungsscheibe beaufschlagt, um den Kopplungszustand herzustellen, auf. Auf der Ausgangswelle ist eine Halteeinrichtung angeordnet, die die Kupplungsscheibe im entkoppelten Zustand mit einer Kraft in Schließrichtung der Kupplung beaufschlagt und ein Schleppmoment im entkoppelten Zustand definiert. Insbesondere wird durch die Halteeinrichtung die Kupplungsscheibe gegen die Anpressplatte gedrückt, sodass zwischen der Anpressplatte und der Kupplungsscheibe auch in entkoppeltem Zustand ein Reibeingriff zustande kommt. Dieser Reibeingriff ist jedoch weniger stabil als der Reibeingriff im Kopplungszustand, da die durch die Halteeinrichtung auf die Kupplungsscheibe beaufschlagbaren Kräfte geringer sind als die durch das Federelement erreichbare Kopplungskraft.
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Durch ein definiertes Schleppmoment ist das Einkupplungsverhalten der Reibkupplungsbaugruppe verbessert. Insbesondere können die einzelnen Gänge, vor allem der erste Gang und der Rückwärtsgang, leicht eingelegt werden. Darüber hinaus wird durch das Schleppmoment ein Synchronisierungseffekt erreicht, durch den das Schaltgeräusch gesenkt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halteeinrichtung eine axialwirkende Feder und/oder einen axialwirkenden, radial auf der Ausgangswelle geklemmten Anschlag. Eine axialwirkende Feder bewirkt eine Vorspannung auf die Kupplungsscheibe in Richtung zur Anpressplatte hin, um im entkoppelten Zustand den Reibeingriff zwischen Kupplungsscheibe und Anpressplatte herzustellen, der das Schleppmoment bewirkt. Der Anschlag bewirkt, dass eine axiale Beweglichkeit der Kupplungsscheibe relativ zur Ausgangswelle stark eingeschränkt ist. Mit anderen Worten blockiert der Anschlag eine Bewegung der Kupplungsscheibe in eine Richtung von der Reibkupplungsbaugruppe weg. Dadurch kann aufgrund einer gewissen Eigenelastizität der Kupplungsscheibe ebenfalls ein Reibeingriff zwischen der Kupplungsscheibe und der Anpressplatte erreicht werden.
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Die Feder und/oder der Anschlag sind beispielsweise auf der Ausgangswelle sitzende, ringförmige Körper. Die Feder ist zum Beispiel eine Wellenfeder oder ein anderes Federelement aus einem federnden Kunststoff oder Federstahl. Alternativ kann die Feder durch einen Ring aus wärmebeständigem Gummi oder einem anderen elastischen Feststoff gebildet sein. Der Anschlag ist vorzugsweise ein starrer Körper. Derartige Elemente sind in der Regel einfach und kostengünstig erhältlich.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Feder zumindest eine Federzunge auf. Insbesondere ist die Feder ein mit mehreren umfangsmäßig beabstandeten Federzungen ausgebildeter Ring auf der Ausgangswelle. Bei dieser Ausführungsform kann durch die Steifigkeit der mindestens einen Federzunge eine Vorspannung auf die Kupplungsscheibe und damit das Schleppmoment definiert werden.
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Der Anschlag und/oder die Feder sind beispielsweise auf die Ausgangswelle axial aufgeschoben und nach dem Aufschieben auf der Ausgangswelle axial gehalten, wodurch eine Montage der Halteeinrichtung besonders einfach ist.
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Vorzugsweise sind der Anschlag und/oder die Feder derart auf der Ausgangswelle gelagert, dass zum Verschieben des Anschlags bei der Montage und/oder bei Verschleiß von auf der Kupplungsscheibe angeordneten Kupplungsbelägen eine definierte Mindestkraft erforderlich ist, die gleich oder höher ist als die für das gewünschte Schleppmoment erforderliche Kraft. Auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, dass die Halteeinrichtung einfach montiert und gleichzeitig in einer definierten Montageposition befestigt werden kann. Darüber hinaus sind bei dieser Art der Montage keine weiteren Befestigungsmittel notwendig, um die Halteeinrichtung zu fixieren. Eine alternative Montagemöglichkeit wäre beispielsweise, die Halteeinrichtung mit einem Befestigungsmittel wie einen Splint zu sichern. Der Verzicht auf ein Befestigungsmittel wirkt sich jedoch vorteilhaft auf die Materialkosten und den Montageaufwand der Reibkupplungsbaugruppe aus.
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Ein weiterer Vorteil einer derartigen Lagerung des Anschlags und/oder der Feder ist, dass bei Verschleiß der Kupplung die Halteeinheit automatisch nachgesetzt wird, da die in diesem Fall auftretenden Kräfte ausreichen, um den Anschlag und/oder die Feder zu verschieben.
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Die Kupplungsscheibe ist beispielsweise mittels einer Kupplungsnabe auf der Ausgangswelle drehfest und axial verschiebbar gelagert. Auf diese Weise wird eine stabile Lagerung der relativ dünnen Kupplungsscheibe auf der Ausgangswelle erreicht. Die Kupplungsscheibe ist beispielsweise mit der Nabe vernietet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Ausrückelement eine Druckstange, die koaxial zur Ausgangswelle, insbesondere zumindest teilweise innerhalb der Ausgangswelle, gelagert ist. Auf diese Weise ist die Reibkupplungsbaugruppe besonders kompakt.
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Die Eingangswelle, das Gehäuse, das Federelement, die Anpressplatte, die Kupplungsscheibe und die Ausgangswelle sind vorzugsweise in der genannten Reihenfolge axial aufeinanderfolgend angeordnet. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, die Kupplungsscheibe von beiden Seiten in axialer Richtung mit einer Kraft zu beaufschlagen, nämlich zum einen durch das Federelement, welches im Kopplungszustand die Anpressplatte in Schließrichtung der Kupplung gegen die Kupplungsscheibe drückt, und zum anderen durch die Halteeinrichtung, welche die Kupplungsscheibe aus der entgegengesetzten Richtung mit einer Kraft gegen die Anpressplatte beaufschlagt, um das Schleppmoment zu erzeugen.
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Das Federelement ist beispielsweise eine auf die Anpressplatte drückende Tellerfeder und das Ausrückelement lenkt die Tellerfeder gegen deren Kraft im entkoppelten Zustand aus. Insbesondere schiebt das Ausrückelement die Tellerfeder von der Anpressplatte weg, wobei die Tellerfeder in permanentem Kontakt mit der Anpressplatte steht. Durch den permanenten Kontakt der Tellerfeder mit der Anpressplatte ist ein axialer Bewegungsspielraum der Anpressplatte im entkoppelten Zustand begrenzt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Ausrückelement abgestuft, wobei die Tellerfeder auf dem Ausrückelement sitzt und an der Stufe anliegt, derart, dass die Tellerfeder bei einer Bewegung des Ausrückelements in Richtung zur Tellerfeder ausgelenkt wird.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch eine Kupplung mit einer Reibkupplungsbaugruppe, die wie vorhergehend beschrieben ausgebildet ist, wobei die Kupplung eine Einscheibenkupplung ist. Einscheibenkupplungen sind im Vergleich zu anderen Kupplungen kostengünstig und haben ein relativ geringes Gewicht.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Reibkupplungsbaugruppe, die wie vorhergehend beschrieben ausgebildet ist, umfassend folgende Schritte:
- - Bereitstellen einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einer Kupplungseinheit und einer Halteeinrichtung, welche einen axialen Anschlag umfasst,
- - Anordnen des Anschlags auf der Ausgangswelle, wobei der Anschlag innerhalb eines definierten axialen Bereichs in einer beliebigen Position angeordnet und geklemmt wird, und
- - Aufschieben der Kupplungseinheit auf die Ausgangswelle, wobei der Anschlag beim Aufschieben der Kupplungseinheit von der Kupplungseinheit in seine vorgesehene Position geschoben wird.
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Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass die Halteeinrichtung nicht von einem Monteur in einer definierten Position platziert werden muss, wodurch die Montage besonders einfach ist. Es ist ausreichend, wenn die Halteeinrichtung, insbesondere der Anschlag, in einer solchen Position auf der Ausgangswelle angeordnet wird, dass die Kupplungseinheit beim Aufschieben auf die Ausgangwelle auf jeden Fall mit dem Anschlag in Kontakt kommt und diesen noch ein Stück weit verschiebt.
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Auf diese Weise wird automatisch die erforderliche Vorspannung der Halteeinrichtung auf die Kupplungsscheibe erreicht. Der Anschlag und/oder die Feder der Halteeinrichtung sind somit selbsteinstellend. Gleichzeitig werden Maßtoleranzen der Kupplungseinheit und der Halteeinrichtung ausgeglichen. Auf diese Weise kann das gewünschte Schleppmoment besonders genau eingestellt werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 zeigt eine Kupplung mit einer erfindungsgemäßen Reibkupplungsbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform und
- - 2 und 3 Kupplungen mit weiteren erfindungsgemäßen Reibkupplu ngsbaug ruppen.
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1 zeigt eine Kupplung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, insbesondere eine Einscheibenkupplung. Die Kupplung 10 eignet sich zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Motorrädern.
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Die Kupplung 10 umfasst eine Reibkupplungsbaugruppe 12 für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang zu drehfesten Koppelung einer rotierbaren Eingangswelle 14, insbesondere einer Motorausgangswelle, mit einer rotierbaren Ausgangswelle 16, insbesondere einer Getriebeeingangswelle.
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In 1 ist die Reibkupplungsbaugruppe 12 in einem Kopplungszustand gezeigt, in dem die Eingangswelle 14 und die Ausgangswelle 16 miteinander drehfest gekoppelt sind.
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Die Reibkupplungsbaugruppe 12 umfasst ein Gehäuse 18, eine Kupplungseinheit 20, die in dem Gehäuse 18 angeordnet ist, und ein Ausrückelement 22, mittels dem die Kupplungseinheit 20 von einem Kopplungszustand in einen entkoppelten Zustand überführbar ist und umgekehrt.
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Das Gehäuse 18 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und umfasst einen annähernd topfförmigen beziehungsweise schalenförmigen Grundkörper 24, der mit der Eingangswelle drehfest gekoppelt ist, und einen Deckel 26 der plan ausgebildet und mit dem Grundkörper 24 fest verbunden ist, zum Beispiel verschraubt. Das Gehäuse 18 umgibt die Kupplungseinheit 20 nahezu vollständig.
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Das Ausrückelement 22 ist als Druckstange ausgebildet, insbesondere als abgestufte Druckstange, die koaxial zur Ausgangwelle 16 und teilweise innerhalb der Ausgangswelle 16 gelagert ist, insbesondere axial verschiebbar.
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Die Kupplungseinheit 20 umfasst eine Kupplungsscheibe 28, eine gehäuseseitige, verschiebbare Anpressplatte 30 und ein Federelement 32, das im Kopplungszustand, wie in 1 gezeigt, die Anpressplatte 30 mit einer Kopplungskraft in Schließrichtung der Kupplung 10 gegen die Kupplungsscheibe 28 beaufschlagt. Die Kupplungsscheibe 28 ist auf der Ausgangswelle 16 drehfest gelagert.
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In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Eingangswelle 14, das Gehäuse 18, das Federelement 32, die Anpressplatte 30, die Kupplungsscheibe 28 und die Ausgangswelle 16 in der genannten Reihenfolge axial aufeinanderfolgend angeordnet.
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Die Kupplungsscheibe 28 weist mindestens zwei Kupplungsbeläge 34 auf, wobei auf jeder Seite der Kupplungsscheibe 28 ein Kupplungsbelag 34 befestigt ist, beispielsweise verklebt oder vernietet.
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Im Kopplungszustand ist die Kupplungsscheibe 28 durch die Kopplungskraft des Federelements 32 zwischen der Anpressplatte 30 und dem Gehäuse 18, insbesondere dem Gehäusedeckel 26, eingeklemmt, sodass eine reibschlüssige, drehfeste Verbindung zwischen der Kupplungsscheibe 28 und dem Gehäuse 18 hergestellt ist. Der Gehäusedeckel 26 stellt somit eine Anlagefläche für die Kupplungsscheibe 28 bereit.
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Das Federelement 32 ist als Tellerfeder ausgebildet und hat beispielsweise mehrere Federzungen.
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Das Federelement 32 ist entweder direkt auf dem Ausrückelement 22 gelagert oder, wie in 1 gezeigt, mittels eines Drucktellers 36. Durch den Druckteller 36 kann eine vom Ausrückelement 22 übertragene Kraft gleichmäßiger in das Federelement 32 eingeleitet werden und somit eine gleichmäßige Verformung des Federelements 32 bewirken.
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Da das Gehäuse 18 mit der Eingangswelle 14 und die Kupplungsscheibe 28 mit der Ausgangswelle 16 drehfest gekoppelt ist, ist somit ein Kopplungszustand hergestellt, indem Eingangswelle 14 und Ausgangswelle 16 miteinander drehfest verbunden sind.
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Die Kupplungsscheibe 28 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer Kupplungsnabe 38 auf der Ausgangswelle 16 drehfest und axial verschiebbar gelagert.
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Zur Betätigung des Ausrückelements 22 ist ein Pedal 40 beziehungsweise ein Hebel, insbesondere ein Kupplungspedal beziehungsweise ein Kupplungshebel, vorgesehen, das von einem Fahrer betätigt werden kann, um das Ausrückelement 22 zu verschieben. Das Pedal 40 ist zum Beispiel über ein Kupplungsseil oder ein mechanisches Gestänge, das in den Figuren nicht näher veranschaulicht ist, mit dem Ausrückelement 22 verbunden, und zwar derart, dass der Fahrer durch Betätigen des Pedals 40 den entkoppelten Zustand herbeiführen kann. Insbesondere verschiebt sich das Ausrückelement 22 in der Zeichnung betrachtet nach links, also in Richtung zur Eingangswelle 14 hin, wenn ein Fahrer das Pedal 40 betätigt.
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Wenn ein Fahrer das Pedal 40 betätigt und das Ausrückelement 22 und somit auch der Druckteller 36 mit einer Kraft beaufschlagt wird, wölbt sich das Federelement 32 derart, dass die Anpressplatte 30 einen gewissen Bewegungsspielraum in axiale Richtung erhält. Dadurch kann sich die Kupplungsscheibe 28 aus dem Reibeingriff mit dem Gehäuse 18 und der Anpressplatte 30 lösen. Die Reibkupplungsbaugruppe 12 befindet sich dann im entkoppelten Zustand und die Eingangswelle 14 und die Ausgangswelle 16 sind voneinander entkoppelt.
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Das Federelement 32, insbesondere die Tellerfeder, steht jedoch auch im entkoppelten Zustand in permanenten Kontakt zur Anpressplatte 30 und begrenzt so einen axialen Bewegungsspielraum der Anpressplatte 30 in entkoppeltem Zustand.
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Um im entkoppelten Zustand ein definiertes Schleppmoment zu erreichen und so das Einkuppelverhalten der Reibkupplungsbaugruppe 12 zu verbessern, ist eine Halteeinrichtung 42 vorgesehen, die auf der Ausgangswelle 16 angeordnet ist. Die Halteeinrichtung 42 beaufschlagt die Kupplungsscheibe 28 im entkoppelten Zustand mit einer Kraft in Schließrichtung der Kupplung 10 und erzeugt so ein Schleppmoment. Mit anderen Worten spannt die Halteeinrichtung 42 die Kupplungsscheibe 28, die eine gewisse Eigenelastizität besitzt, derart vor, dass die Kupplungsscheibe 28 auch im entkoppelten Zustand mit der Anpressplatte 30 in Kontakt ist.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung 42 durch einen axialwirkenden Anschlag 44 gebildet, der einstückig ist, insbesondere ringförmig, und der auf der Ausgangswelle 16 geklemmt ist. Der Vorteil einer einstückigen Haltevorrichtung 42 ist der, dass bei der Montage weniger Bauteile gehandhabt werden müssen.
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Zum Beispiel ist der Anschlag 44 auf die Ausgangswelle 16 axial aufgeschoben und nach dem Aufschieben auf der Ausgangswelle 16 axial gehalten.
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Um ein Schleppmoment definieren zu können, ist der Anschlag 44 derart auf der Ausgangwelle 16 gelagert, dass zum Verschieben des Anschlags 44 bei der Montage und/oder bei Verschleiß der Kupplungsbeläge 34 eine definierte Mindestkraft erforderlich ist, die gleich oder höher ist als die für das gewünschte Schleppmoment erforderliche Kraft. Die erforderliche Kraft ist jedoch niedriger als die schadensfrei einleitbare Kraft.
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Um die Reibkupplungsbaugruppe 12 zu montieren, werden zunächst eine Eingangswelle 14, eine Ausgangswelle 16, eine Kupplungseinheit 20 und eine Halteeinrichtung 42, welche einen axialen Anschlag 44 umfasst, bereitgestellt.
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Anschließend wird der Anschlag 44 auf der Ausgangswelle 16 angeordnet, wobei der Anschlag 44 innerhalb eines definierten axialen Bereichs B in einer beliebigen Position angeordnet und geklemmt wird.
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In einem anschließenden Montageschritt wird die Kupplungseinheit 20 auf die Ausgangswelle 16 geschoben. Dabei wird der Anschlag 44 durch die Kupplungseinheit 20 in seine vorgesehene Position geschoben. Dies wird dadurch erreicht, dass die Kupplungsnabe 38 in einem montierten Zustand der Reibkupplungsbaugruppe 12 den Bereich B vollständig einnimmt. Der Anschlag 44 ist somit ein selbsteinstellender Anschlag 44. Damit ist gemeint, dass keine genaue Positionierung des Anschlags 44 auf der Ausgangswelle 16 durch einen Monteur notwendig ist, sondern dass der Anschlag 44 bei der Montage der Reibkupplungsbaugruppe 12 automatisch in seine vorgesehene Position gebracht wird.
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2 zeigt eine Kupplung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Kupplung 10 gemäß 2 unterscheidet sich von der Kupplung gemäß 1 durch die Ausgestaltung der Halteeinrichtung 42.
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Im Unterschied zu der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform umfasst die Halteeinrichtung gemäß 2 zusätzlich zu dem Anschlag 44 eine Feder 46. Die Feder 46 ist beispielsweise eine Wellenfeder, ein wärmebeständiger Gummiring oder ein Ring aus einem elastischen Feststoff.
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Bei dieser Ausführungsform muss die Kupplungsscheibe 28 nicht zwangsläufig eine Eigenelastizität aufweisen, da bereits die Feder 46 elastisch ist und die Kupplungsscheibe 28 im entkoppelten Zustand gegen die Anpressplatte 30 drücken kann, um das Schleppmoment zu erzeugen.
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Die Feder 46 wird bei der Montage zusammen mit dem Anschlag 44 oder nach dem Anschlag 44 auf die Ausgangswelle 16 aufgesetzt. Dabei sichert der Anschlag 44 die axiale Position der Halteeinrichtung 42, während die Feder 46 hauptsächlich zur Erzeugung des Schleppmoments dient.
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Im Übrigen wird auf die in Zusammenhang mit der 1 gemachten Erläuterungen verwiesen.
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3 zeigt eine Kupplung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Kupplung 10 gemäß 3 unterscheidet sich von den Kupplungen 10 gemäß den 1 und 2 ebenfalls durch die Ausgestaltung der Halteeinrichtung 42.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist anstelle eines separaten Anschlags 44 und einer separaten Feder 46 ist eine ringförmige Feder 48 mit einer Anschlagfunktion vorgesehen.
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Die Feder 48 sitzt im montierten Zustand genau wie der Anschlag 44 fest auf der Ausgangswelle 16.
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Die Federwirkung der Feder 48 wird durch Federzungen 50 erreicht, wobei die Feder 48 vorzugsweise mehrere umfangsmäßig beabstandete Federzungen 50 umfasst. Durch die Steifigkeit der Federzungen kann eine definierte Vorspannung und somit ein definiertes Schleppmoment erreicht werden.
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Im Kopplungszustand befinden sich die Federzungen 50 in einem vorgespannten Zustand, in dem Federzungen 50 an einer Rückwand 52 der Feder 48 anliegen. Sobald die Reibkupplungsbaugruppe 12 in den entkoppelten Zustand übergeht, wird die Kupplungsscheibe 28 durch die Federkraft der Federzungen 50 gegen die Anpressplatte 30 gedrückt.
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In 3 sind die Federzungen 50 allerdings zur besseren Veranschaulichung in einem nicht vorgespannten Zustand dargestellt.
