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Die Erfindung betrifft eine Kupplung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, d. h. einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einer schwenkbar gelagerten Tellerfeder und einer an einer axialen Seite mehrerer radial nach innen abstehender Federzungen der Tellerfeder anliegenden Anlaufscheibe.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit der Kupplung und einer mit der Kupplung wirkverbundenen Betätigungseinrichtung. Die Kupplung und das Kupplungssystem haben somit jeweils zumindest eine Anlaufscheibe, die zur radialen Entkopplung der Tellerfeder zu einem Betätigungslager dient, gemein.
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Gattungsgemäße Kupplungen und Kupplungssysteme sind bereits hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. Die
DE 10 2016 202 036 B4 offenbart bspw. eine Kupplung mit schwimmend gelagerter Anlaufscheibe.
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Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich jedoch als Nachteil herausgestellt, dass die zumeist als Kunststoffringe ausgebildeten Anlaufscheiben gezielt einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten aufweisen. Jedoch kommt es dadurch sowie durch die im Betrieb vorliegende relativ starke Kontaktpressung unter Umständen zu Eingrabungen der benachbarten Bestandteile in die Anlaufscheibe, was gar dazu führen kann, dass die Anlaufscheibe in ihrer radialen Bewegung blockiert wird. Eine relative Bewegung zwischen der Anlaufscheibe und der Tellerfeder wird gesperrt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Kupplung zur Verfügung zu stellen, die über eine möglichst lange Lebensdauer hinweg verschleißfrei einsetzbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anlaufscheibe einen scheibenförmigen Grundkörper und mehrere von dem Grundkörper radial abstehende erste Stützarme aufweist, wobei die ersten Stützarme unter relativer Verdrehsicherung und Zentrierung der Anlaufscheibe zu einer Drehachse der Tellerfeder an der Tellerfeder abgestützt sind.
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Dadurch wird gezielt eine Anlaufscheibe vorgesehen, die stabil über eine möglichst lange Lebensdauer hinweg in Position gehalten wird. Somit ist eine geschickte möglichst verschleißarme Aufnahme der Anlaufscheibe realisiert sowie eine hysteresearme Aufnahme der Tellerfeder gewährleistet.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es auch vorteilhaft, wenn mindestens zwei (zwei bspw. um 180° zueinander versetzt), vorzugsweise drei (bspw. um 120° zueinander versetzt), weiter bevorzugt vier (bspw. um 90° zueinander versetzt) erste Stützarme an der Anlaufscheibe ausgebildet sind und jeder erste Stützarm in einer Öffnung der Tellerfeder in einer Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Federzungen gehalten ist. Dadurch ist auf einfache Weise durch die Aufnahme in der Tellerfeder eine Zentrierung umgesetzt.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn mehrere (mindestens drei, weiter bevorzugt vier) zweite Stützarme an der Anlaufscheibe ausgebildet sind und jeder zweite Stützarm sich zumindest in einer radialen und/oder axialen Erstreckung von den ersten Stützarmen unterscheidet. Der jeweilige zweite Stützarm ist dann vorzugsweise zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden ersten Stützarmen angeordnet. Dadurch lässt sich eine geschickte Transportsicherung der Anlaufscheibe realisieren.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn die zweiten Stützarme, unter Ausbildung einer Bajonettverbindung, an einem Deckel der Kupplung aufgenommen sind. Weiterhin sind die zweiten Stützarme dann in axialer Richtung (unmittelbar) an dem Deckel abgestützt.
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Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn die ersten Stützarme, unter Ausbildung einer Bajonettverbindung, an einem Deckel aufgenommen sind. Die ersten Stützarme sind dann in axialer Richtung an dem Deckel abgestützt. Dadurch wird die Ausformung der Anlaufscheibe weiter vereinfacht.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die Anlaufscheibe einen, eine ebene axiale Anlauffläche bildenden, ersten Ringabschnitt und einen, mit dem ersten Ringabschnitt verbundenen, zweiten Ringabschnitt aufweist, wobei der zweite Ringabschnitt einen geringeren Reibkoeffizienten aufweist als der erste Ringabschnitt. Dadurch wird geschickt eine radiale Entkoppelung zwischen der Tellerfeder und einem Betätigungslager im Betrieb gewährleistet.
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Demnach ist es in Bezug auf die Kupplung auch vorteilhaft, wenn der erste Ringabschnitt den aus Stahl (bspw. gehärtetem Stahl) gefertigten Grundkörper ausbildet, der mit dem gleitkomponentenartigen (bspw. besitzend eine Tetrafluorethylen- und/oder Kunststoffbeschichtung) zweiten Ringabschnitt komplettiert ist oder dass der erste Ringabschnitt und der zweite Ringabschnitt als zwei separat voneinander ausgeformte, fest miteinander verbundene Kunststoffelemente ausgebildet sind. Dadurch ist die Anlaufscheibe in ihrer Ausformung möglichst frei ausbildbar und kompakt in einem Zwischenraum zwischen der Tellerfeder und dem Betätigungslager einsetzbar.
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Insbesondere kann die Anlaufscheibe in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse der Kupplung mehrschichtig ausgebildet sein. Der Grundkörper besteht dann bevorzugt aus Stahl oder gehärtetem Stahl, welcher mit einer Gleitschicht beschichtet ist.
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Alternativ hierzu ist es zudem von Vorteil, wenn der erste Ringabschnitt und der zweite Ringabschnitt als zwei ein gemeinsames einzelnes Element bildende (Kunststoff-)Schichten / Beschichtungen umgesetzt sind. Dadurch lässt sich die Anlaufscheibe besonders wirtschaftlich herstellen. Besonders bevorzugt ist der zweite Ringabschnitt als Beschichtung auf den ersten Ringabschnitt aufgebracht.
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Auch betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit der erfindungsgemäßen Kupplung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungen und einer, mit der Kupplung wirkverbundenen Betätigungseinrichtung, wobei die Betätigungseinrichtung ein verschiebbares Betätigungslager aufweist und die Anlaufscheibe mit ihrem Grundkörper axial zwischen dem Betätigungslager und der Tellerfeder angeordnet ist.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine Reibscheibe (Anlaufscheibe) erfindungsgemäß zwischen einem Betätigungslager und mehreren Zungen (Federzungen) der Hebelfeder / Betätigungselemente zentriert und gesichert. Hierfür sind Zentrier- und Transportelemente (erste und zweite Stützarme) in Form von Ärmchen oder Füßchen vorgesehen. Die Elemente (erste Stützarme) durchdringen Zwischenräume (Öffnungen) der Zungen und sichern gegen Verdrehen ab, bzw. zentrieren die Scheibe (Anlaufscheibe). Die gleichen oder andere Elemente (erste oder zweite Stützarme) durchdringen Bereiche / Löcher des Kupplungsdeckels und können nach dem Bajonettprinzip eine Verliersicherung realisieren.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines in Längsrichtung geschnittenen erfindungsgemäßen teilweise dargestellten Kupplungssystems mit einer Kupplung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Abstützung einer Anlaufscheibe seitens einer Tellerfeder gut zu erkennen ist,
- 2 eine Vorderansicht der nun mit einem Deckel dargestellten Kupplung nach 1, sowie
- 3 eine perspektivische Ansicht der in den 1 und 2 eingesetzten Anlaufscheibe zur Veranschaulichung mehrerer an dieser ausgeformter Stützarme.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In
1 ist ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem
16 abschnittsweise zu erkennen. Das Kupplungssystem
16 ist prinzipiell in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, nämlich in Drehmomentübertragungsrichtung betrachtet vorzugsweise zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe des Antriebsstranges, eingesetzt. Das Kupplungssystem
16 weist auf typische Weise eine in
1 lediglich hinsichtlich ihrer Tellerfeder
2 zu erkennende Kupplung
1 auf. Die Kupplung
1 ist als Reibungskupplung realisiert, wobei für den weiteren Aufbau der Kupplung
1 das in der
DE 10 2016 202 036 B4 beschriebene erste Ausführungsbeispiel als hierin integriert gilt.
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Demnach weist die Kupplung 1 unter anderem eine Anpressplatte auf, die durch eine Schwenkbewegung der Tellerfeder 2 in ihrer axialen Richtung entlang einer zentralen Drehachse 8 der Kupplung 1 verschiebbar angeordnet ist. In Abhängigkeit der axialen Stellung der Anpressplatte ist die Kupplung 1 in ihrer geschlossenen oder geöffneten Stellung angeordnet. Die Tellerfeder 2 ist an einem Deckel 12 der Kupplung 1 schwenkbar gelagert, wobei der Deckel 12 in 2 abschnittsweise mit dargestellt ist. Radial außerhalb der Schwenklagerung liegt die Tellerfeder 2 an der Anpressplatte an, radial innerhalb der Schwenklagerung bildet die Tellerfeder 2 mehrere Federzungen 4 aus. Die radial nach innen abstehenden Federzungen 4 sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnet und bilden gemeinsam ein radial innenliegendes Ende der Tellerfeder 2 aus. Die Federzungen 4 sind zum Schwenken der Tellerfeder 2 um die Schwenklagerung in der axialen Richtung, d.h. entlang der Drehachse 8, verschiebbar.
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Des Weiteren weist das Kupplungssystem 16 eine Betätigungseinrichtung 17 auf, die in 1 der Übersichtlichkeit halber ebenfalls lediglich abschnittsweise zu erkennen ist. Die Betätigungseinrichtung 17 ist lediglich hinsichtlich ihres Betätigungslagers 18 zu erkennen. Das Betätigungslager 18 ist auf typische Weise verschiebefest mit einem Nehmerzylinder, insbesondere mit einem Kolben des Nehmerzylinders, gekoppelt. Der vorzugsweise mechanische und/oder hydraulische Nehmerzylinder dient zum axialen Verschieben des Betätigungslagers 18 und dadurch dem Schwenken der verschiebefest mit dem Betätigungslager 18 gekoppelten Federzungen 4. Das Betätigungslager 18 ist als ein Schrägkugellager umgesetzt. Das Betätigungslager 18 weist einen ersten Lagerring 19, hier in Form eines Lagerinnenrings ausgebildet, sowie einen zweiten Lagerring 20, hier in Form eines Lageraußenrings ausgebildet, auf. Die beiden Lagerringe 19, 20 sind über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Wälzkörper 21 (Kugeln) zueinander wälzgelagert. Während der zweite Lagerring 20 auf typische Weise verschiebefest mit dem Kolben wirkverbunden ist, ist der erste Lagerring 19 im Betrieb verschiebefest mit der Tellerfeder 2, nämlich den Federzungen 4, gekoppelt.
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In der axialen Richtung gesehen zwischen den Federzungen 4 und dem ersten Lagerring 19 ist erfindungsgemäß eine Anlaufscheibe 5 eingesetzt, welche Anlaufscheibe 5 mehrere hinsichtlich ihrer Reibkoeffizienten unterschiedlich ausgebildete Ringabschnitte 14, 15 aufweist. Die Anlaufscheibe 5 ist aus gehärtetem Stahl gefertigt mit einer Gleitbeschichtung, bspw. aus Tetrafluorethylen und/oder Kunststoff. In dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 sind die beiden Ringabschnitte 14, 15 somit Bestandteil eines gemeinsamen Elementes in Form der Anlaufscheibe 5. Die beiden Ringabschnitte 14, 15 bilden zwei axial miteinander verbundene Schichten der Anlaufscheibe 5 aus. Eine erste Schicht, üblicherweise aus gehärtetem Stahl, ist durch einen Grundkörper 6 umgesetzt und bildet den (plattenförmigen) ersten Ringabschnitt 14 aus, der in axialer Richtung gesehen dicker umgesetzt ist als eine zweite Schicht, bspw. aus Tetrafluorethylen und/oder Kunststoff, die den zweiten Ringabschnitt 15 ausbildet. Die Anlaufscheibe 5 kann auch in Form eines Mehrkomponenten-Kunststoffelementes realisiert werden, bei der die beiden Schichten jeweils aus einem Kunststoff bestehen.
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Erfindungsgemäß ist die Anlaufscheibe 5 an der Tellerfeder 2 aufgenommen / abgestützt. Die Anlaufscheibe 5 weist neben ihrem scheibenförmigen Grundkörper 6 mehrere, hier vier, von dem Grundkörper 6 in Bezug auf die Drehachse 8 radial nach außen abstehende erste Stützarme 7 auf (3), wobei die ersten Stützarme 7 unter relativer Verdrehsicherung und Zentrierung der Anlaufscheibe 5 zu einer Drehachse 8 der Tellerfeder 2 an der Tellerfeder 2 abgestützt sind (1 und 2). Der Grundkörper 6 der Anlaufscheibe 5 ist wiederum zu einer axialen Seite 3 hin an den Federzungen 4 in Anlage. Zur Drehsicherung ist jeder erste Stützarm 7 in einer Öffnung 9 der Tellerfeder 2 in einer Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Federzungen 4 gehalten. Da die ersten Stützarme 7 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind, kommt es dadurch auch zu einer Selbstzentrierung der Anlaufscheibe 5 relativ zu der Tellerfeder 2 im montierten Zustand.
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Des Weiteren sind mehrere zweite Stützarme 10 an der Anlaufscheibe 5 ausgebildet, deren Funktion in weiteren Ausführungen auch unmittelbar durch die ersten Stützarme 7 umsetzbar ist. Die zweiten Stützarme 10 unterscheiden sich zumindest in einer radialen und/oder axialen Erstreckung von den ersten Stützarmen 7. Wie in 3 zu erkennen, weisen die zweiten Stützarme 10 eine längere Erstreckung in radialer Richtung auf als die ersten Stützarme 7. Die zweiten Stützarme 10 sind zudem in Umfangsrichtung gesehen schmäler als die ersten Stützarme 7 ausgeformt. Erste und zweite Stützarme 7, 10 erstrecken sich zu einer gemeinsamen axialen Seite des Grundkörpers 6 von diesem weg. Die zweiten Stützarme 10, wie in 2 prinzipiell zu erkennen, wirken mit einem Deckel 12 der Kupplung 1 zusammen. Die zweiten Stützarme 10 sind hierzu unter Ausbildung einer Bajonettverbindung 11, an dem Deckel 12 aufgenommen / gehalten. Die zweiten Stützarme 10 sind durch Fenster 24 / Öffnungen im Deckel 12 hindurchgeschoben und in der montierten Stellung in axialer Richtung an dem Deckel 12 abgestützt.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass auf einer der Tellerfeder 2 axial abgewandten Seite die Anlaufscheibe 5 mit ihrem zweiten Ringabschnitt 15 in radialer Richtung und Umfangsrichtung relativverschieblich an der axialen Seite des ersten Lagerrings 19 abgestützt ist. Der erste Ringabschnitt 14 ist zudem zu seiner an der axialen Seite 3 der Tellerfeder 2 anliegenden Anlauffläche 13 eben ausgebildet. Die Anlauffläche 13 erstreckt sich senkrecht zu der Drehachse 8 in einer Ebene. Dadurch ist der erste Ringabschnitt 14 um ein gewisses Maß in radialer Richtung relativverschieblich zu den Federzungen 4 angeordnet / angelegt. Auch der zweite Ringabschnitt 15 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen plattenförmig, unter Ausbildung einer ebenen Kontaktfläche 22 realisiert. Vielmehr ist der zweite Ringabschnitt 15 gar als eine Beschichtung des ersten Ringabschnittes 14 umgesetzt und in der Dicke um ein Mehrfaches kleiner als der erste Ringabschnitt 14. Die Kontaktfläche 22 verläuft parallel zu der Anlauffläche 13. Die Kontaktfläche 22 ist auf einer den Federzungen 4 axial abgewandten Seite der Anlaufscheibe 5 angeordnet. Die Kontaktfläche 22 liegt unmittelbar in axialer Richtung an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Stützbereich 23 des ersten Lagerrings 19 an. In dieser Ausführung ist auch der zweite Ringabschnitt 15 in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung relativ verschieblich zu dem ersten Lagerring 19 angeordnet.
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Der erste Ringabschnitt 14 weist einen größeren Reibkoeffizienten auf als der zweite Ringabschnitt 15. Dadurch kommt es im üblichen Betrieb lediglich im Kontaktbereich zwischen dem zweiten Ringabschnitt 15 und dem ersten Lagerring 19 zu einer Relativverschiebung. Üblicherweise ist der erste Ringabschnitt 14 aufgrund des höheren Reibkoeffizienten in Umfangsrichtung und in radialer Richtung fest an die Federzungen 4 angelegt.
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In anderen Worten ausgedrückt, wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch Integration einer Zentrierung auf der Tellerfeder hysteresearm und eine entsprechende Verdrehsicherung gelöst. Vorteilhaft ist dabei die Montierbarkeit „Kopf unter“. Füßchen (erste Stützarme 7) auf der Gleitscheibe 5 ermöglichen eine Zentrierung zwischen den Tellerfederzungen 4. Gleichzeitig wird eine Verdrehsicherung ermöglicht. Weitere Füßchen (zweite Stützarme 10) lassen sich unter dem Deckel 12 einlegen, sodass die Scheibe 5 sich vor einem Lösen gesichert wird (Transportsicherung). Durch ein paar Öffnungen (Fenster 24) am Deckel 12 ist sogar eine Bajonettverbindung 11 verfügbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung
- 2
- Tellerfeder
- 3
- axiale Seite der Tellerfeder
- 4
- Federzunge
- 5
- Anlaufscheibe
- 6
- Grundkörper
- 7
- erster Stützarm
- 8
- Drehachse
- 9
- Öffnung
- 10
- zweiter Stützarm
- 11
- Bajonettverbindung
- 12
- Deckel
- 13
- Anlauffläche
- 14
- erster Ringabschnitt
- 15
- zweiter Ringabschnitt
- 16
- Kupplungssystem
- 17
- Betätigungseinrichtung
- 18
- Betätigungslager
- 19
- erster Lagerring
- 20
- zweiter Lagerring
- 21
- Wälzkörper
- 22
- Kontaktfläche
- 23
- Stützbereich
- 24
- Fenster
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016202036 B4 [0003, 0022]
