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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer weggesteuerten Verschleißkompensation.
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Eine gattungsgemäße Reibungskupplung ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 018 593 A1 bekannt. Dabei ist der eine Nachstellmechanismus unbeweglich fest an einer Anpressplatte fixiert. Bei dieser Anordnung führt ein eine Ritzelverzahnung aufweisendes Ritzel jede axiale Bewegung gemeinsam mit der Anpressplatte aus. In Kontakt mit der Ritzelverzahnung steht eine als Federblechstreifen ausgebildete Antriebsklinke, die axial zum Deckel positioniert ist. Im Kontakt zwischen der Antriebsklinke und der Ritzelverzahnung spiegelt sich so der Axialweg der Anpressplatte wieder. Vergrößert sich der Axialweg in Richtung Anpresskraft durch Verschleiß, beispielsweise der Kupplungsscheibe, führt dies zu einem Überspringen eines weiteren Ritzelzahnes und weiterhin bei einer folgenden Hubbewegung der Anpressplatte zu einer Ritzeldrehung beziehungsweise zu einem Antrieb des Nachstellrampenringes.
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Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Anpressplatte, der Verstellring und der Nachstellmechanismus eine Baugruppe bilden und so im normalen Kupplungsbetrieb eine gemeinsame axiale Bewegung ausgeführt wird. Somit wird Verschleiß an bewegten Kontaktstellen vermieden und es ist keine Axialwegentkopplung erforderlich, zum Beispiel zwischen dem Nachstellantrieb und dem Verstellring.
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Im normalen Kupplungsbetrieb funktioniert dieses Wirkprinzip sicher und unproblematisch. Zu beachten sind allerdings Situationen bei geöffneter Kupplung, also bei abgehobener Anpressplatte, bei denen eine starke dynamische Axialschwingungsanregung, beispielsweise durch das Schwungrad, auf die Kupplung wirkt. Die Schwingungsanregung kann zu größeren Axialbewegungen der Anpressplatte führen. Da sich mit der Anpressplatte zwangsweise auch das hier fixierte Nachstellritzel axial bewegt, kann hierbei der Relativweg gegenüber der deckelfesten Antriebsklinke so groß sein, dass jeweils Ritzelzähne übersprungen werden und nachfolgend Nachstellbewegungen ausgeführt werden. Da diese Art der Nachstellschritte ohne real aufgetretenen Verschleiß erfolgt, kommt es zu einem veränderten Betriebspunkt der Kupplung. Dies bedeutet beispielhaft eine veränderte Anpresskraft oder veränderte Tellerfederzungenhöhe.
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Dieser Effekt ist in der möglichen dynamischen Axialschwingung der Anpressplatte bei geöffneter Kupplung und der festen Kopplung des Spindeltriebs mit seinem Ritzel an der Anpressplatte begründet. Es ist ein ständiges Bedürfnis, die dynamischen Axialschwingungen am Ritzel-Antriebsklinken-Kontakt auszugleichen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine funktionssichere und kostengünstige Reibungskupplung zu entwickeln, bei der keine Relativbewegung beim Ritzel-Antriebsklinken-Kontakt derart auftritt, dass eine willkürliche Nachstellbewegung des Spindeltriebs erfolgt.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Reibungskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Die Erfindung betrifft somit eine Reibungskupplung, aufweisend ein Gehäuse mit einer drehfest und entlang einer Axialrichtung begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte, die von einer sich am Gehäuse abstützenden Tellerfeder gegenüber einer gehäusefest angeordneten Gegendruckplatte unter Verspannung von Reibbelägen einer Kupplungsscheibe axial verlagerbar ist, wobei bei Unterschreiten eines bei verspannten Reibbelägen gebildeten Abstands zwischen Anpressplatte und Gegendruckplatte ein Formschluss zwischen einem mit einer Spindel eines an der Anpressplatte angeordneten Spindeltriebs zum Drehantrieb eines zwischen Anpressplatte und Tellerfeder angeordneten Verstellrings verbundenen Ritzel und einer am Gehäuse elastisch unter Vorspannung in Richtung Anpressplatte befestigten Antriebsklinke gebildet wird und während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte gegenüber dem Gehäuse nach einem Verdrehen des Ritzels mittels der Antriebsklinke gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte ein Verbindungsmittel aufweist, das den Spindeltrieb derart schwenkbeweglich mit der Anpressplatte verbindet, dass ein vom Schwenkursprung entfernter Abschnitt des Spindeltriebs relativ zur Anpressplatte beweglich ist und in Axialrichtung starr mit der Tellerfeder verbunden ist.
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Der Vorteil einer Baugruppe aus der Anpressplatte, dem Verstellring und dem Nachstellmechanismus ist das Ausbleiben von regelmäßigen axialen Relativbewegungen der Bauteilkontakte sowie ein vorteilhafter Antrieb des Verstellrings.
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Zur Baugruppe Spindeltrieb im Sinne der Erfindung gehören mindestens die Spindel, das Ritzel und der Spindeltrieb als Träger dieser Komponenten selbst, sodass beispielsweise auch der Abschnitt des Spindeltriebs als Verbindungskomponente zum Spindeltrieb gehört.
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Erfindungswesentlich ist der Spindeltrieb beweglich beziehungsweise gelenkig mit der Anpressplatte zu verbinden. Während der Kraftübertragung von dem Spindeltrieb auf den Verstellring kann zur Abstützung der Reaktionskraft eine relativ steife Verbindung bestehen. Durch die gelenkige Anbindung ist mindestens ein Abschnitt des Spindeltriebs axial zur Anpressplatte beweglich. Diese axiale Beweglichkeit erfolgt entlang einer Axialrichtung und ist beidseitig zu verstehen. Der Abschnitt des Spindeltriebs weist mindestens einen axialen Kontakt zur Tellerfeder auf. Dieser Bereich des Spindeltriebs hat somit eine axiale Kopplung zur Bewegung beziehungsweise Stellung des Tellerfederrandes. Somit ist dies eine funktionssichere und kostengünstige Reibungskupplung, bei der keine Relativbewegung beim Ritzel-Antriebsklinken-Kontakt derart auftritt, dass eine willkürliche Nachstellbewegung des Spindeltriebs erfolgt.
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Die Schwenkbewegung kann beispielsweise mit einem möglichst zuverlässigen und günstigen Mittel derart erfolgen, dass das Verbindungsmittel als Drehgelenkelement ausgebildet ist.
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Eine alternative, ebenfalls bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann sein, dass das Verbindungsmittel als Biegefedergelenkelement ausgebildet ist. Auch ein Biegefedergelenkelement ist ein zuverlässiges und zugleich günstiges Verbindungsmittel und kann der Abstützung der Reaktionskraft gegenüber der Anpressplatte dienen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der vom Schwenkursprung entfernte Abschnitt des Spindeltriebs das vom Schwenkursprung entfernte Ende des Spindeltriebs ist. Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform, um die axiale Relativbewegung beim Ritzel-Antriebsklinken-Kontakt möglichst zu begrenzen.
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Um die Verbindung zwischen der Tellerfeder und dem Spindeltrieb möglichst zuverlässig einzustellen, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der vom Schwenkursprung entfernte Abschnitt des Spindeltriebs mit der Tellerfeder am Anschlag ihres Halters an ihrer Ober- und/oder Unterseite verbunden ist.
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Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Reibungskupplung kann das Ritzel nächstliegend zu der Verbindungsstelle zwischen der Tellerfeder und dem Abschnitt des Spindeltriebs angeordnet sein.
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Um die Blattfederkraft der Reibungskupplung optimal zu nutzen, kann vorgesehen sein, dass das benötigte Kraftpotential zum Antrieb des Spindeltriebs durch die Übersetzung des Spindeltriebs, beziehungsweise durch die Spindelsteigung, eingestellt ist.
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Eine weitere Option, um die Blattfederkraft der Reibungskupplung optimal zu nutzen, kann darin bestehen, dass das benötigte Kraftpotential zum Antrieb des Spindeltriebs durch eine höhere Rampensteigung zwischen Rampenelementen eingestellt ist, die jeweils korrelierend an der Anpressplatte und dem Verstellrings angeordnet sind.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Tellerfeder für eine Reibungskupplung mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale, mit der Tellerfeder mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale.
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Ebenso betrifft die Erfindung einen Spindeltrieb für eine Reibungskupplung mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale, mit dem Spindeltrieb mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1 eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung mit einer neuen Anordnung bei Neuzustand gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
- 2: eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 1 bei Verschleißbereichsende,
- 3: eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 1 bei regulärer Hubbewegung einer Anpressplatte entlang einer Axialrichtung,
- 4: eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 1 bei dynamischen Axialschwingungen der Anpressplatte entlang einer Axialrichtung,
- 5: eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung gemäß Stand der Technik bei regulärer Hubbewegung einer Anpressplatte entlang einer Axialrichtung,
- 6: eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 5 bei dynamischen Axialschwingungen der Anpressplatte entlang einer Axialrichtung,
- 7: eine schematische horizontale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 1 bei regulärer Hubbewegung einer Anpressplatte entlang einer Axialrichtung,
- 8: eine schematische horizontale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 1 bei dynamischen Axialschwingungen der Anpressplatte entlang einer Axialrichtung,
- 9: eine schematische horizontale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 1 bei Neuzustand,
- 10: eine schematische horizontale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 1 bei Verschleißbereichsende,
- 11: eine schematische horizontale Schnittansicht einer Reibungskupplung mit einer neuen Anordnung bei Neuzustand gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
- 12: eine schematische horizontale Schnittansicht einer Reibungskupplung gemäß 1 mit schematischen Kraftrichtungen des Spindeltriebs,
- 13: eine schematische horizontale Schnittansicht einer Reibungskupplung gemäß Stand der Technik mit schematischen Kraftrichtungen des Spindeltriebs,
- 14: eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 13 bei Neuzustand und
- 15: eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reibungskupplung nach 13 bei Verschleißbereichsende.
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Die 1 und 2 zeigen eine Reibungskupplung 10 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, aufweisend ein Gehäuse 12 mit einer drehfest und entlang einer Axialrichtung A begrenzt zu dieser verlagerbar angeordneten Anpressplatte 14, die von einer sich am Gehäuse 12 abstützenden Tellerfeder 16 gegenüber einer gehäusefest angeordneten Gegendruckplatte 18 unter Verspannung von Reibbelägen 20 einer Kupplungsscheibe axial verlagerbar ist, wobei bei Unterschreiten eines bei verspannten Reibbelägen 20 gebildeten Abstands zwischen Anpressplatte 14 und Gegendruckplatte 18 ein Formschluss zwischen einem mit einer Spindel 22 eines an der Anpressplatte 14 angeordneten Spindeltriebs 24 zum Drehantrieb eines zwischen Anpressplatte 14 und Tellerfeder 16 angeordneten Verstellrings 26 verbundenen Ritzel 28 und einer am Gehäuse 12 elastisch unter Vorspannung in Richtung Anpressplatte 14 befestigten Antriebsklinke 30 gebildet wird und während einer Betätigungsbewegung der Anpressplatte 14 gegenüber dem Gehäuse 12 nach einem Verdrehen des Ritzels 28 mittels der Antriebsklinke 30 gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte 14 ein Verbindungsmittel 32 aufweist, das den Spindeltrieb 24 derart schwenkbeweglich mit der Anpressplatte 14 verbindet, dass ein vom Schwenkursprung S entfernter Abschnitt 34 des Spindeltriebs 24 relativ zur Anpressplatte 14 beweglich ist und in Axialrichtung A starr mit der Tellerfeder 16 verbunden ist.
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Zur Baugruppe Spindeltrieb 24 im Sinne der Erfindung gehören mindestens die Spindel 22, das Ritzel 28 und der Spindeltrieb als Träger dieser Komponenten selbst, sodass beispielsweise auch der Abschnitt 34 des Spindeltriebs 24 als Verbindungskomponente zum Spindeltrieb gehört.
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Der Vorteil einer Baugruppe aus der Anpressplatte 14, dem Verstellring 26 und dem Spindeltrieb 24 ist, das Ausbleiben von regelmäßigen Relativbewegungen der Bauteilkontakte entlang der Axialrichtung sowie ein vorteilhafter Antrieb des Verstellrings 26.
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Insbesondere ist vorgesehen, den Spindeltrieb 24 beweglich beziehungsweise gelenkig mit der Anpressplatte 14 zu verbinden. Während der Kraftübertragung von dem Spindeltrieb auf den Verstellring kann zur Abstützung der Reaktionskraft eine relativ steife Verbindung bestehen. Durch die gelenkige Anbindung ist mindestens ein Abschnitt 34 des Spindeltriebs 24 axial zur Anpressplatte beweglich. Diese axiale Beweglichkeit erfolgt entlang einer Axialrichtung A und ist beidseitig zu verstehen. Der Abschnitt 34 des Spindeltriebs 24 weist mindestens einen axialen Kontakt zur Tellerfeder auf. Dieser Bereich des Spindeltriebs 24 hat somit eine axiale Kopplung zur Bewegung beziehungsweise Stellung des Tellerfederrandes. Somit ist dies eine funktionssichere und kostengünstige Reibungskupplung 10, bei der keine Relativbewegung beim Ritzel-Antriebsklinken-Kontakt derart auftritt, dass eine willkürliche Nachstellbewegung des Spindeltriebs erfolgt.
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Die Schwenkbewegung kann beispielsweise mit einem möglichst zuverlässigen und günstigen Mittel derart erfolgen, dass das Verbindungsmittel 32 ein Drehgelenkelement ist, siehe auch die 7 bis 10 und 12.
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Eine alternative, ebenfalls bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann sein, dass das Verbindungsmittel 32 ein Biegefedergelenkelement ist, dargestellt in 11. Auch ein Biegefedergelenkelement ist ein zuverlässiges und zugleich günstiges Verbindungsmittel 32 und kann der Abstützung der Reaktionskraft gegenüber der Anpressplatte 14 dienen.
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Hinsichtlich der 9 und 10 ist erkennbar, dass im regulären Betrieb das Ritzel 28 des Spindeltriebs 24 ebenfalls der gemeinsamen Bewegung vom Rand der Tellerfeder 16, Verstellring 26 und Anpressplatte 14 folgt. Es treten somit beim Verschleiß die gleichen Verhältnisse / Funktionen wie bei einer bereits bekannten, Reibungskupplung 10 mit einer weggesteuerten Verschleißkompensation auf. Allerdings hat die neu vorgeschlagene Anordnung gegenüber dem Stand der Technik weitere Vorteile.
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Insbesondere in den 3, 4, 7 und 8 ist dargestellt, dass bei einer Hubbeziehungsweise Abhubbewegung die Anpressplatte 14 regulär der Bewegung des Randes der Tellerfeder 16 folgt. Wenn bei einer derart geöffneten Kupplung, also bei abgehobener Anpressplatte 14, eine starke dynamische Axialschwingungsanregung, beispielsweise durch das Schwungrad auf die Reibungskupplung 10 wirkt, kann es zu größeren Axialbewegungen der Anpressplatte 14 kommen. Bei der erfindungsgemäßen Reibungskupplung ist aber der Ritzelbereich des Spindeltriebs 24 an die Stellung der Tellerfeder 16 gekoppelt, beispielsweise durch Anschläge am Halter zum Tellerfederrand. Demzufolge führt das Ritzel 28 diese Axialschwingbewegungen nicht oder nur geringfügig aus. Der Relativweg des Ritzels 28 gegenüber der deckelfesten Antriebsklinke 30 wird hierbei so klein sein, dass keine Ritzelzähne übersprungen werden und nachfolgend auch keine Nachstellbewegungen ausgeführt werden. Somit treten keine ungewollten Nachstellungen unter dynamischen Einflüssen auf.
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Bei einer Gegenüberstellung der 14 und 15 gegenüber 1 und 2 zeigt sich ein weiterer erfindungswesentlicher Vorteil. Bei einer Reibungskupplung 10 nach Stand der Technik folgt der gesamte Spindeltrieb 24, also auch das Ritzel 28, dem axialen Verschleißweg der Antriebsplatte. Eine nachteilige Folge ist, dass sich die Kontaktverhältnisse zu einer am Deckel positionierten Antriebsfeder verschlechtern. Die Krafteinleitung der Antriebsklinke 30 erfolgt wegen des geringeren Abstands der Kraftrichtung zur Drehachse mit einem zunehmend geringeren Hebelarm. Weiterhin muss die Antriebsklinke 30 nach den 14 und 15 über einen erheblichen Bereich eine radiale Vorspannung gegenüber dem Ritzel besitzen, um in jedem Zustand einen Zahneingriff zu realisieren.
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Demgegenüber ist gemäß den 1 und 2 erkennbar, dass das Ritzel 28 seine Position beziehungsweise seinen Bewegungsbereich, also die axiale Höhe, gegenüber der Antriebsfeder über die Änderung des Verschleißzustandes hin nicht verändert. Folglich bleiben die Verhältnisse, beispielsweise für Vorspannkraft und Wirkhebelarm, nahezu unverändert. Dies ist vorteilhaft für die Wirkungsweise und Dimensionierung der Bauteile.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus einer Gegenüberstellung der 14 und 1. 14 stellt dar, dass der Antrieb, beziehungsweise die Vortriebskraft, bei einer Reibungskupplung 10 nach Stand der Technik für die Verschleißnachstellung aus der Blattfederkraft stammt. Die Vortriebskraft der Antriebsklinke 30 ist mit dem Pfeil nach unten dargestellt. Mit dem Pfeil nach oben ist die Kraft der Blattfedern auf die Anpressplatte 14 dargestellt.
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Bei der erfindungsgemäßen Reibungskupplung 10 nach 1 ist die Bewegung des Ritzels 28 durch die Kopplung an die Tellerfederbewegung gesichert. Das bedeutet, dass die Blattfederkraft nicht für die Vortriebsbewegung bei einem Nachstellvorgang erforderlich ist. Folglich ist die Dimensionierung der am Nachstellvorgang beteiligten Bauteile, nämlich Blattfedern, Antriebsklinke, Spindeltrieb, Verstellringrampen und Anpressplattenrampen vorteilhafter möglich. Es ist somit ein höheres Kraftpotential für den Antrieb des Nachstellmechanismus vorhanden. Die Blattfederkraft kann insbesondere vollständig für die Sicherung der Anpressplattenabhubbewegung genutzt werden. Die Vortriebskraft der Antriebsklinke 30 ist mit dem Pfeil nach unten dargestellt. Mit dem Pfeil nach oben ist die Kraftwirkung durch Ausrückbewegung der Tellerfeder 16 dargestellt.
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Ein sich darüber hinaus ergebender Vorteil zeigt sich bei einer gegenüberstehenden Betrachtung der 12 und 13. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Lehre der Erfindung nach 12 wirkt die Kraftrichtung des Spindeltriebs 24 bei der Reibungskupplung 10 mit einem besseren Winkel hinsichtlich der Nachstellbewegung des Verstellrings 26, jeweils in einem abhängigen Bezug zur Rampensteigung. Folglich ist durch den Spindeltrieb 24 nach 12 nur eine reduzierte Vortriebskraft erforderlich. Weiterhin tritt durch die winkelige Ausrichtung des Spindeltriebs 24 während der Nachstellbewegung eine geringere Relativbewegung an der Kontaktstelle zum Verstellring 26 auf. Ein vorteilhafter Effekt ist eine geringere Reibung, und somit ein höherer Wirkungsgrad, sowie ein geringerer Bauteilverschleiß, beispielsweise zwischen der Mutterverzahnung und dem Verstellringeingriff.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der vom Schwenkursprung S entfernte Abschnitt 34 des Spindeltriebs 24 das vom Schwenkursprung entfernte Ende des Spindeltriebs 24 ist. Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform, um die Relativbewegung beim Ritzel-Antriebsklinken-Kontakt möglichst zu begrenzen.
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Um die Verbindung zwischen der Tellerfeder 16 und dem Spindeltrieb 24 möglichst zuverlässig einzustellen, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der vom Schwenkursprung S entfernte Abschnitt 34 des Spindeltriebs 24 mit der Tellerfeder 16 am Anschlag ihres Halters an ihrer Ober- und/oder Unterseite verbunden ist.
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Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Reibungskupplung kann das Ritzel 28 nächstliegend zur der Verbindungsstelle zwischen der Tellerfeder 16 und dem Abschnitt 34 des Spindeltriebs 24 angeordnet sein.
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Um die Blattfederkraft der Reibungskupplung optimal zu nutzen, kann vorgesehen sein, dass das benötigte Kraftpotential zum Antrieb des Spindeltriebs 24 durch die Übersetzung des Spindeltriebs 24, nämlich durch die Spindelsteigung, eingestellt ist.
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Eine weitere Option, um die Blattfederkraft der Reibungskupplung optimal zu nutzen, kann darin bestehen, dass das benötigte Kraftpotential zum Antrieb des Spindeltriebs 24 durch eine höhere Rampensteigung zwischen Rampenelementen 36 eingestellt ist, die jeweils korrelierend an der Anpressplatte 14 und dem Verstellrings 26 angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Reibungskupplung
- 12
- Gehäuse
- 14
- Anpressplatte
- 16
- Tellerfeder
- 18
- Gegendruckplatte
- 20
- Reibbeläge
- 22
- Spindel
- 24
- Spindeltrieb
- 26
- Verstellring
- 28
- Ritzel
- 30
- Antriebsklinke
- 32
- Verbindungsmittel
- 34
- Abschnitt des Spindeltriebs
- 36
- Rampenelemente
- A
- Axialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011018593 A1 [0002]
