DE102019101760B3

DE102019101760B3 - Friction clutch and method

Info

Publication number: DE102019101760B3
Application number: DE102019101760.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Tauschel; Manfred Gebhart
Original assignee: Kendrion Markdorf GmbH
Current assignee: Kendrion Markdorf GmbH
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2039-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibflächenkupplung (10, 53) zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Schalten eines Luftkompressors oder dergleichen, wobei die Reibflächenkupplung ein erstes Kegelelement (11, 57) mit einer ersten Reibfläche (12) und ein zweites Kegelelement (13) mit einer zweiten Reibfläche (14) umfasst, wobei die Reibflächenkupplung eine Betätigungsvorrichtung (15, 58) mit einem Betätigungselement (16) zum kraftschlüssigen Verbinden und Lösen der Kegelelemente aufweist, wobei die Kegelelemente in einem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig verbunden sind, wobei die Betätigungsvorrichtung ein mit dem Betätigungselement gekoppeltes Druckelement (33, 55) und ein mit dem ersten Kegelelement verbundenes Federelement (34, 54) aufweist, wobei das Druckelement in dem unbetätigten Betriebszustand relativ zu dem Federelement bewegbar ist, wobei das Druckelement in einem betätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung derart auf das Federelement drückbar ist, dass die kraftschlüssige Verbindung lösbar ist, wobei das Druckelement und das Federelement bei einer Betätigung der Reibflächenkupplung fortlaufend derart durch Abrieb verkürzbar sind, dass bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze des Druckelements und des Federelements das Druckelement und das Federelement nicht mehr kontaktierbar sind, so dass die kraftschlüssige Verbindung nicht mehr lösbar ist.The invention relates to a friction surface clutch (10, 53) for use in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like, the friction surface clutch comprising a first cone element (11, 57) with a first friction surface (12) and a second cone element (13) with a comprises a second friction surface (14), the friction surface clutch having an actuating device (15, 58) with an actuating element (16) for the non-positive connection and disconnection of the cone elements, the cone elements being non-positively connected in an unactuated operating state of the friction surface clutch, the actuating device being connected to has the actuating element coupled pressure element (33, 55) and a spring element (34, 54) connected to the first cone element, the pressure element being movable relative to the spring element in the unactuated operating state, the pressure element being so actuated to the friction surface clutch in an actuated operating state feather element can be pressed that the non-positive connection can be released, the pressure element and the spring element being able to be shortened continuously by abrasion when the friction surface clutch is actuated such that when a wear limit of the pressure element and the spring element is reached, the pressure element and the spring element can no longer be contacted, so that the non-positive connection can no longer be released.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibflächenkupplung sowie ein Verfahren zur Betätigung einer Reibflächenkupplung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Schalten eines Luftkompressors oder dergleichen, wobei die Reibflächenkupplung ein erstes Kegelelement mit einer ersten Reibfläche und ein zweites Kegelelement mit einer zweiten Reibfläche umfasst, wobei die Reibflächenkupplung eine Betätigungsvorrichtung mit einem Betätigungselement zum kraftschlüssigen Verbinden und Lösen der Kegelelemente aufweist, wobei die Kegelelemente in einem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig verbunden sind.The invention relates to a friction surface clutch and a method for actuating a friction surface clutch for use in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like, the friction surface clutch comprising a first cone element with a first friction surface and a second cone element with a second friction surface, the friction surface clutch being an actuating device with an actuating element for non-positively connecting and releasing the cone elements, the cone elements being non-positively connected in an unactuated operating state of the friction surface clutch.

Vorstehende Reibflächenkupplungen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden regelmäßig in Kraftfahrzeugen, insbesondere zum An- und Abschalten eines Luftkompressors oder dergleichen, eingesetzt.The above friction surface clutches are sufficiently known from the prior art and are regularly used in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like on and off.

Beispielsweise ist aus der DE 10 2007 021 791 A1 eine Reibflächenkupplung, insbesondere für die Anwendung in Kraftfahrzeugen, z. B. zum Schalten eines Luftkompressors, bekannt, bei welcher wenigstens zwei Reibflächen in Reibschluss bringbar sind, wobei zwei konusförmige Reibflächenpaare vorgesehen sind.For example, from the DE 10 2007 021 791 A1 a friction surface clutch, in particular for use in motor vehicles, for. B. for switching an air compressor, known in which at least two friction surfaces can be brought into frictional engagement, two conical pairs of friction surfaces being provided.

Derartige Reibflächenkupplungen, welche auch als Kegelreibflächenkupplungen bezeichnet werden, weisen stets ein erstes Kegelelement mit einer ersten Reibfläche und ein zweites Kegelelement mit einer zweiten Reibfläche auf, wobei die Kegelelemente bzw. die Reibflächen kraftschlüssig verbunden und gelöst werden können. Gegenüber herkömmlichen Mehrflächenreibscheibenkupplungen besitzen Kegelreibflächenkupplungen insoweit einen Vorteil, als diese bei einem vergleichsweise geringeren Bauvolumen der Kupplung ein höheres Drehmoment übertragen können. Weiter umfassen derartige Reibflächenkupplungen regelmäßig eine Betätigungsvorrichtung mit einem Betätigungselement zum kraftschlüssigen Verbinden und Lösen der Kegelelemente. Das Betätigungselement kann dabei beispielsweise als ein durch Druckluft betätigter Kolben ausgebildet sein, welcher derart auf das erste Kegelelement drücken kann, dass dieses mit dem zweiten Kegelelement kraftschlüssig verbunden bzw. von diesem gelöst werden kann. Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Kegelelemente in einem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig verbunden sind. Dies ist insbesondere für den Fall eines Defekts der Betätigungsvorrichtung vorteilhaft, weil die Reibflächenkupplung so trotz des Defekts einen Betrieb aufrechterhalten kann. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Betätigungsvorrichtung elektromagnetisch betätigbar ist. Wird die Betätigungsvorrichtung nun aufgrund irgendeines Defekts nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt, so ist diese nicht mehr betätigbar. Trotzdem bleiben die Kegelelemente kraftschlüssig verbunden, so dass die Reibflächenkupplung bzw. ein mittels der Reibflächenkupplung geschalteter Luftkompressor oder ein sonstiges Nebenaggregat einen Betrieb aufrechterhalten kann (Fail-Safe-Eigenschaft).Such friction surface clutches, which are also referred to as cone friction surface clutches, always have a first cone element with a first friction surface and a second cone element with a second friction surface, wherein the cone elements or the friction surfaces can be connected and released in a force-locking manner. Compared to conventional multi-surface friction disc clutches, conical friction surface clutches have an advantage in that they can transmit a higher torque with a comparatively smaller overall volume of the clutch. Furthermore, such friction surface clutches regularly include an actuating device with an actuating element for the non-positive connection and disconnection of the cone elements. The actuating element can be designed, for example, as a piston actuated by compressed air, which can press on the first cone element in such a way that it can be non-positively connected to or detached from the second cone element. In addition, it can be provided that the cone elements are non-positively connected in an unactuated operating state of the friction surface clutch. This is particularly advantageous in the event of a defect in the actuating device because the friction surface clutch can thus continue to operate despite the defect. For example, it is conceivable that the actuating device can be actuated electromagnetically. If the actuating device is no longer supplied with electrical energy due to some defect, it can no longer be actuated. Nevertheless, the cone elements remain non-positively connected, so that the friction surface clutch or an air compressor switched by means of the friction surface clutch or another auxiliary unit can maintain operation (fail-safe property).

Bei dem Verbinden und Lösen der Kegelelemente bzw. der Reibflächen unterliegen insbesondere die Reibflächen einem fortschreitenden Verschleiß, so dass die Kegelelemente bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze der Reibflächen in dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung nicht mehr kraftschlüssig verbunden sind. Dies führt unweigerlich zu einem Abschalten eines mittels der Reibflächenkupplung geschalteten Nebenaggregates wie eines Luftkompressors. Ist der Luftkompressor nun beispielsweise zur Versorgung eines pneumatischen Bremssystems eines Lastkraftfahrzeugs mit Druckluft vorgesehen, so kann dies zu einem Ausfall des Bremssystems führen, was nicht zuletzt schwerwiegende Folgen für einen Fahrer des Lastkraftfahrzeugs haben kann. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, eine Reibflächenkupplung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, bei der insbesondere das Lösen der Kegelelemente bei dem Erreichen der Verschleißgrenze der Reibflächen sicher vermieden wird. Auch kann die Reibflächenkupplung weitere verschleißanfällige Komponenten, namentlich eine Federeinrichtung, aufweisen. Daher kann ein Erreichen einer Verschleißgrenze dieser Komponenten ebenso zu einem unerwünschten Lösen der Kegelelemente in dem unbetätigten Betriebszustand führen.When connecting and releasing the cone elements or the friction surfaces, the friction surfaces in particular are subject to progressive wear, so that the cone elements are no longer non-positively connected when the friction surfaces have reached a wear limit in the unactuated operating state of the friction surface clutch. This inevitably leads to an auxiliary unit, such as an air compressor, being switched off by means of the friction surface clutch. If the air compressor is now provided, for example, for supplying compressed air to a pneumatic brake system of a truck, this can lead to a failure of the brake system, which, not least, can have serious consequences for a driver of the truck. For this reason, it is desirable to provide a friction surface clutch of the type described in the introduction, in which in particular the release of the cone elements is reliably avoided when the wear limit of the friction surfaces is reached. The friction surface clutch can also have other components which are susceptible to wear, namely a spring device. Therefore, reaching a wear limit of these components can also lead to undesired loosening of the cone elements in the unactuated operating state.

Die DE 10 2007 058 513 A1 offenbart eine Kopplungsanordnung zur wahlweisen Drehkopplung einer Eingangswelle, insbesondere eines Kompressors in einem Fahrzeug, mit einem Antriebsorgan, insbesondere Antriebsrad, umfassend einen mit dem Antriebsrad zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse gekoppelten oder zu koppelnden ersten Reibelemententräger, mit welchem die Reibelemente einer ersten Gruppe von Reibelementen drehfest gekoppelt sind, einen mit der Eingangswelle zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse gekoppelten oder zu koppelnden zweiten Reibelemententräger, mit welchem die Reibelemente einer zweiten Gruppe von Reibelementen drehfest gekoppelt sind.The DE 10 2007 058 513 A1 discloses a coupling arrangement for the optional rotational coupling of an input shaft, in particular a compressor in a vehicle, with a drive element, in particular a drive wheel, comprising a first friction element carrier which is coupled or to be coupled to the drive wheel for common rotation about an axis of rotation, with which the friction elements of a first group of friction elements are coupled in a rotationally fixed manner, a second friction element carrier coupled or to be coupled to the input shaft for common rotation about the axis of rotation, with which the friction elements of a second group of friction elements are coupled in a rotationally fixed manner.

Eine weitere Reibflächenkupplung geht aus der DE 945 201 B hervor, welche sowohl als Lamellenkupplung als auch als Kegelkupplung ausgebildet sein kann.Another friction surface clutch emerges from the DE 945 201 B Out, which can be designed both as a multi-plate clutch and as a cone clutch.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reibflächenkupplung, ein Kraftfahrzeug mit einer Reibflächenkupplung sowie ein Verfahren zur Betätigung einer Reibflächenkupplung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Schalten eines Luftkompressors oder dergleichen, vorzuschlagen, die bzw. das einen noch sichereren Betrieb der Reibflächenkupplung bzw. des Luftkompressors ermöglicht.The present invention is therefore based on the object of a friction surface clutch, a motor vehicle with a friction surface clutch and a method for actuating a To propose friction surface clutch for use in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like, which enables an even safer operation of the friction surface clutch or the air compressor.

Diese Aufgabe wird durch eine Reibflächenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit einer Reibflächenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und ein Verfahren zur Betätigung einer Reibflächenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.This object is achieved by a friction surface clutch with the features of claim 1, a motor vehicle with a friction surface clutch with the features of claim 19 and a method for actuating a friction surface clutch with the features of claim 20.

Die erfindungsgemäße Reibflächenkupplung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Schalten eines Luftkompressors oder dergleichen, umfasst ein erstes Kegelelement mit einer ersten Reibfläche und ein zweites Kegelelement mit einer zweiten Reibfläche, wobei die Reibflächenkupplung eine Betätigungsvorrichtung mit einem Betätigungselement zum kraftschlüssigen Verbinden und Lösen der Kegelelemente aufweist, wobei die Kegelelemente in einem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig verbunden sind, wobei die Betätigungsvorrichtung ein mit dem Betätigungselement gekoppeltes Druckelement und ein mit dem ersten Kegelelement verbundenes Federelement aufweist, wobei das Druckelement in dem unbetätigten Betriebszustand relativ zu dem Federelement bewegbar ist, wobei das Druckelement in einem betätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung derart auf das Federelement drückbar ist, dass die kraftschlüssige Verbindung lösbar ist, wobei das Druckelement und das Federelement bei einer Betätigung der Reibflächenkupplung fortlaufend derart durch Abrieb verkürzbar sind, dass bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze des Druckelements und des Federelements das Druckelement und das Federelement nicht mehr kontaktierbar sind, so dass die kraftschlüssige Verbindung nicht mehr lösbar ist, wobei die Betätigungsvorrichtung eine Federeinrichtung, bevorzugt eine Tellerfeder, besonders bevorzugt zwei wechselsinnig aufeinandergeschichtete Tellerfedern, aufweist, mittels derer die Kegelelemente in dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig zusammendrückbar sind.The friction surface clutch according to the invention for use in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like, comprises a first cone element with a first friction surface and a second cone element with a second friction surface, the friction surface clutch having an actuation device with an actuation element for the non-positive connection and disconnection of the cone elements, wherein the cone elements are non-positively connected in an unactuated operating state of the friction surface clutch, the actuating device having a pressure element coupled to the actuating element and a spring element connected to the first cone element, the pressure element being movable relative to the spring element in the unactuated operating state, the pressure element in an actuated operating state of the friction surface clutch can be pressed onto the spring element such that the non-positive connection can be released, the pressure element and the F eder element can be continuously shortened by abrasion when the friction surface clutch is actuated such that when a wear limit of the pressure element and the spring element is reached, the pressure element and the spring element can no longer be contacted, so that the non-positive connection can no longer be released, the actuating device being a spring device, preferably has a disc spring, particularly preferably two disc springs stacked in alternating directions, by means of which the cone elements can be pressed together in a force-locking manner in the unactuated operating state of the friction surface clutch.

Demnach drückt das Betätigungselement bei der Betätigung der Reibflächenkupplung nicht unmittelbar auf das erste Kegelelement, sondern die Betätigungsvorrichtung weist ein mit dem Betätigungselement gekoppeltes Druckelement und ein mit dem ersten Kegelelement verbundenes Federelement auf, wobei das Druckelement bei einer Betätigung der Reibflächenkupplung bzw. in einem betätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung derart auf das Federelement drückbar ist, dass die kraftschlüssige Verbindung lösbar ist. In dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung sind die Kegelelemente bzw. die Reibflächen kraftschlüssig verbunden. Wird nun mittels der Reibflächenkupplung ein Drehmoment übertragen, so führen die Kegelelemente eine Rotationsbewegung aus. Aufgrund der Tatsache, dass das Federelement mit dem ersten Kegelelement verbunden ist, hat dieses teil an der Rotationsbewegung. Bei dieser Rotationsbewegung bewegt sich das Federelement in dem unbetätigten Betriebszustand also relativ zu dem Druckelement. Wird die Reibflächenkupplung nun betätigt, so wird das Druckelement auf das Federelement gedrückt. Dies bewirkt eine Verschiebung bzw. Verkippung des Federelements und des mit diesem verbundenen ersten Kegelelements, wodurch die kraftschlüssige Verbindung gelöst wird. Bei der Betätigung der Reibflächenkupplung werden das Druckelement und das Federelement fortlaufend derart durch Abrieb verkürzt, dass bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze des Druckelements und des Federelements das Druckelement und das Federelement nicht mehr kontaktierbar sind. Somit ist die kraftschlüssige Verbindung bei dem Erreichen der Verschleißgrenze nicht mehr lösbar. Wesentlich ist nun, dass diese Verschleißgrenze eher erreicht wird, als eine Verschleißgrenze aller verschleißanfälligen Komponenten der Reibflächenkupplung. Dadurch kann ein Ausfall der Reibflächenkupplung aufgrund eines Verschleißes sicher vermieden werden. Somit kann insbesondere ein mittels der Reibflächenkupplung geschalteter Luftkompressor, der zur Versorgung eines pneumatischen Bremssystems eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann, einen Betrieb aufrechterhalten, so dass das Kraftfahrzeug bis zu einem Austausch der Reibflächenkupplung weiterhin sicher unterwegs sein kann.Accordingly, the actuation element does not press directly on the first cone element when the friction surface clutch is actuated, but rather the actuation device has a pressure element coupled to the actuation element and a spring element connected to the first cone element, the pressure element when the friction surface clutch is actuated or in an actuated operating state the friction surface clutch can be pressed onto the spring element in such a way that the non-positive connection can be released. In the unactuated operating state of the friction surface clutch, the cone elements or the friction surfaces are non-positively connected. If a torque is now transmitted by means of the friction surface clutch, the cone elements execute a rotational movement. Due to the fact that the spring element is connected to the first cone element, this has part in the rotational movement. During this rotational movement, the spring element moves in the unactuated operating state relative to the pressure element. If the friction surface clutch is now actuated, the pressure element is pressed onto the spring element. This causes a displacement or tilting of the spring element and the first cone element connected to it, as a result of which the non-positive connection is released. When the friction surface clutch is actuated, the pressure element and the spring element are continuously shortened by abrasion such that the pressure element and the spring element can no longer be contacted when a wear limit of the pressure element and the spring element is reached. Thus, the frictional connection can no longer be released when the wear limit is reached. It is now essential that this wear limit is reached sooner than a wear limit of all wear-prone components of the friction surface clutch. As a result, failure of the friction surface clutch due to wear can be reliably avoided. Thus, in particular, an air compressor switched by means of the friction surface clutch, which can be provided to supply a pneumatic brake system of a motor vehicle, can maintain operation, so that the motor vehicle can continue to be safely on the way until the friction surface clutch is replaced.

Unter einem Federelement wird hier nicht notwendigerweise ein elastisches Bauteil verstanden. Auch kann darunter ein hebelartiges bzw. starres Bauteil wie beispielsweise ein Ausrückhebel verstanden werden.A spring element is not necessarily understood to mean an elastic component here. It can also be understood to mean a lever-like or rigid component, such as a release lever.

Erfindungsgemäß weist die Betätigungsvorrichtung eine Federeinrichtung, bevorzugt eine Tellerfeder, besonders bevorzugt zwei wechselsinnig aufeinander geschichtete Tellerfedern, auf, mittels derer die Kegelelemente in dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig zusammendrückbar sind. Die Federeinrichtung kann mit dem ersten Kegelelement verbunden sein, so dass diese an einer Rotationsbewegung des ersten Kegelelements teilhaben kann. Bei der Betätigung der Reibflächenkupplung kann das mit dem ersten Kegelelement verbundene Federelement das erste Kegelelement gegen die Federeinrichtung drücken, wobei die kraftschlüssige Verbindung gelöst werden kann. Auch kann vorgesehen sein, dass das Federelement gegen die Federeinrichtung drückt. Optional kann dabei zwischen dem Federelement und der Federeinrichtung ein Hebelelement angeordnet sein. Vorteilhaft können das Druckelement und das Federelement dann derart ausgebildet sein, dass deren Verschleißgrenze vergleichsweise schneller erreicht wird als eine Verschleißgrenze der Federeinrichtung. Somit kann ein unerwünschtes Lösen der Kegelelemente in dem unbetätigten Betriebszustand aufgrund eines Verschleißes der Federeinrichtung vermieden werden.According to the invention, the actuating device has a spring device, preferably a plate spring, particularly preferably two plate springs which are layered in alternating directions, by means of which the cone elements can be positively compressed in the unactuated operating state of the friction surface clutch. The spring device can be connected to the first cone element, so that it can participate in a rotational movement of the first cone element. When the friction surface clutch is actuated, the spring element connected to the first cone element can press the first cone element against the spring device, the non-positive connection being able to be released. It can also be provided that the spring element presses against the spring device. Optionally, a lever element can be arranged between the spring element and the spring device. The pressure element and the spring element can then be designed such that its wear limit is reached comparatively faster than a wear limit of the spring device. An undesired loosening of the cone elements in the unactuated operating state due to wear of the spring device can thus be avoided.

Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können das Druckelement und das Federelement derart ausgebildet sein, dass ein Verschleiß des Druckelements und des Federelements vergleichsweise schneller fortschreitet als ein Verschleiß der Reibflächen. Dies kann beispielsweise durch Werkstoffe unterschiedlicher Festigkeiten realisiert werden. Dadurch, dass der Verschleiß des Druckelements und des Federelements vergleichsweise schneller fortschreitet als der Verschleiß der Reibflächen, erreichen das Federelement und das Druckelement ihre Verschleißgrenze schneller als die Reibflächen. Die kraftschlüssige Verbindung ist dann nicht mehr lösbar, so dass kein weiterer Verschleiß der Reibflächen mehr erfolgt bzw. das Erreichen der Verschleißgrenze der Reibflächen unterbunden wird. Die Kegelelemente bleiben also verbunden und das Kraftfahrzeug kann bis zu einem Austausch der Reibflächenkupplung weiterhin sicher betrieben werden.According to a structurally advantageous embodiment of the invention, the pressure element and the spring element can be designed such that wear of the pressure element and of the spring element progresses comparatively faster than wear of the friction surfaces. This can be achieved, for example, with materials of different strengths. Because the wear of the pressure element and the spring element progresses comparatively faster than the wear of the friction surfaces, the spring element and the pressure element reach their wear limit faster than the friction surfaces. The non-positive connection can then no longer be released, so that no further wear of the friction surfaces occurs or the wear limit of the friction surfaces is prevented from being reached. The cone elements therefore remain connected and the motor vehicle can continue to be operated safely until the friction surface clutch is replaced.

Vorzugsweise kann das Betätigungselement pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigbar sein. Besonders bevorzugt ist das Betätigungselement pneumatisch betätigbar. In dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung wird das Betätigungselement dann gerade nicht von einem Druck beaufschlagt. Die zur Betätigung der Reibflächenkupplung erforderliche Druckluft kann dabei auch direkt von dem Luftkompressor erzeugt werden, wobei es denkbar ist, dass der Luftkompressor einen Vorratsbehälter mit Druckluft füllt, welcher zur Versorgung eines pneumatischen Bremssystems eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann.The actuating element can preferably be actuated pneumatically, hydraulically or electromagnetically. The actuating element can particularly preferably be actuated pneumatically. In the unactuated operating state of the friction surface clutch, the actuating element is then just not subjected to pressure. The compressed air required to actuate the friction surface clutch can also be generated directly by the air compressor, it being conceivable that the air compressor fills a reservoir with compressed air, which can be provided to supply a pneumatic brake system of a motor vehicle.

Gemäß einer zweckmäßigen Konstruktion der Erfindung kann das Betätigungselement als ein Kolben ausgebildet sein. Der Kolben kann dann in einem Aufnahmeraum eines Gehäuses der Reibflächenkupplung relativ zu dem Gehäuse ruhend und parallel zu einer Rotationsachse der Kegelelemente verschiebbar gelagert sein. Außerdem kann das Druckelement formschlüssig mit dem Kolben verbunden sein.According to an expedient construction of the invention, the actuating element can be designed as a piston. The piston can then be mounted in a receiving space of a housing of the friction surface clutch in a manner that rests relative to the housing and is displaceable parallel to an axis of rotation of the cone elements. In addition, the pressure element can be positively connected to the piston.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann das Betätigungselement federrückstellbar ausgestaltet sein. Demzufolge kann die Betätigungsvorrichtung eine Feder aufweisen, welche das Betätigungselement in dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung in einer Ausgangsposition hält bzw. bei einem Wechsel von dem betätigten Betriebszustand in den unbetätigten Betriebszustand von einer Endposition in die Ausgangsposition zurückkehren lässt. Ferner kann die Feder derart konstruiert sein, dass sich ein Abstand zwischen dem Druckelement und dem Federelement in dem unbetätigten Zustand fortlaufend verringert. Kurz vor einem Erreichen einer Verschleißgrenze der Feder können das Druckelement und das Federelement dann auch in dem unbetätigten Betriebszustand in Kontakt sein. Bedingt dadurch kann die Verschleißgrenze des Druckelements und des Federelements dann sehr schnell erreicht werden.In an advantageous variant of the invention, the actuating element can be designed to be spring-returnable. Accordingly, the actuating device can have a spring, which holds the actuating element in the unactuated operating state of the friction surface clutch in an initial position or, when changing from the actuated operating state to the unactuated operating state, can return from an end position to the initial position. Furthermore, the spring can be constructed in such a way that a distance between the pressure element and the spring element continuously decreases in the unactuated state. Shortly before reaching a wear limit of the spring, the pressure element and the spring element can then be in contact even in the unactuated operating state. As a result, the wear limit of the pressure element and the spring element can then be reached very quickly.

Als Druckelement kann ein Druckring und als Federelement eine Membranfeder vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Druckring gleichmäßig gegen das Federelement gedrückt werden. Die Membranfeder kann kreisringförmig ausgebildet sein und mit einer radialen Innenseite formschlüssig mit dem ersten Kegelelement verbunden sein. Der Druckring kann dann axial zu einer Rotationsachse des ersten Kegelelements verschiebbar sein und so weit wie möglich radial außen auf eine Axialseite der Membranfeder drücken, so dass die Membranfeder eine Kippbewegung ausführen kann. Dabei kann die Axialseite radial innen entgegen einer Bewegungsrichtung des Druckrings derart verkippt werden, dass das erste Kegelelement entgegen der Bewegungsrichtung des Druckrings verschoben werden kann, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Kegelelementen gelöst werden kann. Außerdem kann der Druckring vorteilhaft eine bezogen auf einen Außenradius bzw. einen Innenradius des Druckrings geringe Ringbreite aufweisen. Unter Ringbreite ist hier eine Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius zu verstehen.A pressure ring can be provided as the pressure element and a diaphragm spring as the spring element. In this case, the pressure ring can be pressed evenly against the spring element. The diaphragm spring can have an annular shape and can be positively connected to the first cone element with a radial inside. The pressure ring can then be displaceable axially to an axis of rotation of the first cone element and can press radially on the outside as far as possible on an axial side of the diaphragm spring, so that the diaphragm spring can perform a tilting movement. The axial side can be tilted radially inward against a direction of movement of the pressure ring in such a way that the first cone element can be moved against the direction of movement of the pressure ring, as a result of which the non-positive connection between the cone elements can be released. In addition, the pressure ring can advantageously have a small ring width in relation to an outer radius or an inner radius of the pressure ring. Ring width here means a difference between the outer radius and the inner radius.

Weiter kann die Betätigungsvorrichtung einen das erste Kegelelement durchdringenden Flansch aufweisen, auf welchem sich das Federelement bzw. die Membranfeder teilweise abstützen kann. Somit kann das Federelement eine Kippbewegung ausführen. Der Flansch kann derart ausgebildet sein, dass dieser relativ zu dem Federelement bzw. dem ersten Kegelelement sowohl in dem unbetätigten als auch in dem betätigten Betriebszustand ruht, also bei einer Rotationsbewegung des ersten Kegelelements mitrotieren kann. Auch kann vorgesehen sein, dass sich das zweite Kegelelement teilweise auf dem Flansch abstützt, wobei das zweite Kegelelement relativ zu dem Flansch bewegbar bzw. drehbar gelagert sein kann.Furthermore, the actuating device can have a flange which penetrates the first cone element and on which the spring element or the diaphragm spring can be partially supported. The spring element can thus perform a tilting movement. The flange can be designed in such a way that it rests relative to the spring element or the first cone element both in the unactuated and in the actuated operating state, that is to say can rotate when the first cone element rotates. It can also be provided that the second cone element is partially supported on the flange, wherein the second cone element can be mounted such that it can be moved or rotated relative to the flange.

Alternativ kann als Druckelement ein Druckring und als Federelement zumindest zwei, vorzugsweise drei, Ausrückhebel vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Druckring gleichmäßig gegen das Federelement gedrückt werden. Die Ausrückhebel können bevorzugt in gleichmäßigen Abständen um eine Rotationsachse des ersten Kegelelements herum angeordnet und mit einer radialen Innenseite formschlüssig mit dem ersten Kegelelement verbunden sein. Der Druckring kann dann axial zu einer Rotationsachse des ersten Kegelelements verschiebbar sein und so weit wie möglich radial außen auf eine Axialseite der Ausrückhebel drücken, so dass die Ausrückhebel eine Kippbewegung ausführen können. Dabei kann die Axialseite radial innen entgegen einer Bewegungsrichtung des Druckrings derart verkippt werden, dass das erste Kegelelement entgegen der Bewegungsrichtung des Druckrings verschoben werden kann, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Kegelelementen gelöst werden kann. Außerdem kann der Druckring vorteilhaft eine bezogen auf einen Außenradius bzw. einen Innenradius des Druckrings geringe Ringbreite aufweisen. Unter Ringbreite ist hier eine Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius zu verstehen.Alternatively, a pressure ring can be provided as the pressure element and at least two, preferably three, release levers can be provided as the spring element. In this case, the pressure ring can be pressed evenly against the spring element. The release levers can preferably be arranged at regular intervals around an axis of rotation of the first cone element and with a radial inside be positively connected to the first cone element. The pressure ring can then be displaceable axially to an axis of rotation of the first cone element and press as far as possible radially on the outside on an axial side of the release levers, so that the release levers can perform a tilting movement. The axial side can be tilted radially inward against a direction of movement of the pressure ring in such a way that the first cone element can be moved against the direction of movement of the pressure ring, as a result of which the non-positive connection between the cone elements can be released. In addition, the pressure ring can advantageously have a small ring width in relation to an outer radius or an inner radius of the pressure ring. Ring width here means a difference between the outer radius and the inner radius.

Vorteilhafterweise kann das erste Kegelelement mittels einer Verzahnung formschlüssig mit einer Nabe der Reibflächenkupplung verbunden sein, wobei die Nabe auf einer Welle der Reibflächenkupplung angeordnet sein kann. So kann eine Rotationsbewegung des ersten Kegelelements auf die Welle übertragen werden. Die Welle kann dann als eine Abtriebswelle dienen, mittels welcher ein Drehmoment auf den Luftkompressor übertragen werden kann.Advantageously, the first cone element can be positively connected to a hub of the friction surface clutch by means of a toothing, wherein the hub can be arranged on a shaft of the friction surface clutch. In this way, a rotational movement of the first cone element can be transmitted to the shaft. The shaft can then serve as an output shaft, by means of which a torque can be transmitted to the air compressor.

In diesem Zusammenhang kann es außerdem vorteilhaft sein, wenn das erste Kegelelement entlang einer Rotationsachse des ersten Kegelelements axial verschiebbar ist. Somit kann das kraftschlüssige Verbinden und Lösen der Kegelelemente auf eine einfache Weise mittels einer axialen Verschiebung des ersten Kegelelements erfolgen.In this context, it can also be advantageous if the first cone element can be axially displaced along an axis of rotation of the first cone element. Thus, the non-positive connection and disconnection of the cone elements can be done in a simple manner by means of an axial displacement of the first cone element.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann eine Außenseite eines Mantels des ersten Kegelelements die erste Reibfläche und eine Innenseite eines Mantels des zweiten Kegelelements die zweite Reibfläche ausbilden.In a particularly preferred embodiment of the invention, an outside of a jacket of the first cone element can form the first friction surface and an inside of a jacket of the second cone element can form the second friction surface.

Ferner kann das zweite Kegelelement mittels eines Wälzlagers der Reibflächenkupplung auf einer Welle der Reibflächenkupplung gelagert sein. Als Wälzkörper des Wälzlagers können dabei Kugeln, Zylinderrollen oder Nadelrollen vorgesehen sein, welche in einer Laufbuchse des Wälzlagers angeordnet sein können. Bedingt durch eine Kegelverbindung der Kegelelemente kann das Wälzlager in einer radialen Richtung entlastet werden, wodurch eine Anfälligkeit des Wälzlagers gegenüber Stillstandsmarkierungen (False Brinelling) reduziert werden kann.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann das zweite Kegelelement mit einem Antriebsrad der Reibflächenkupplung verbunden sein. Somit kann ein Drehmoment beispielsweise von einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs direkt auf das zweite Kegelelement übertragen werden.Furthermore, the second cone element can be mounted on a shaft of the friction surface clutch by means of a roller bearing of the friction surface clutch. Balls, cylindrical rollers or needle rollers can be provided as the rolling elements of the rolling bearing, which can be arranged in a bushing of the rolling bearing. Due to a taper connection of the taper elements, the roller bearing can be relieved in a radial direction, which can reduce the susceptibility of the roller bearing to standstill markings (false brinelling).
In an advantageous variant of the invention, the second cone element can be connected to a drive wheel of the friction surface clutch. A torque can thus be transmitted, for example, from an internal combustion engine of the motor vehicle directly to the second cone element.

Insbesondere kann als Antriebsrad ein Zahnrad vorgesehen sein. Dabei eine Zähnezahl bzw. ein Durchmesser des Zahnrads an ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis angepasst werden.
Auch kann das zweite Kegelelement mit dem Antriebsrad verschraubt sein. In diesem Fall kann das Antriebsrad dann auf eine einfache Weise von dem zweiten Kegelelement gelöst und somit ausgetauscht werden.
Vorteilhaft können die Reibflächen aus Stahl ausgebildet sein. Dadurch kann ein Verschleiß der Reibflächen erheblich reduziert werden.In particular, a gear wheel can be provided as the drive wheel. A number of teeth or a diameter of the gear wheel can be adapted to a desired transmission ratio.
The second cone element can also be screwed to the drive wheel. In this case, the drive wheel can then be detached from the second cone element in a simple manner and thus exchanged.
The friction surfaces can advantageously be made of steel. This can significantly reduce wear on the friction surfaces.

Weiterhin kann eine Neigung der Reibflächen zu einer Rotationsachse der Kegelelemente im Bereich von 3° bis 10° liegen. Dadurch kann mittels eines geringen axialen Kraftaufwandes eine hohe Flächenpressung der Reibflächen zueinander erzielt werden, so dass ein großes Drehmoment übertragen werden kann.Furthermore, the inclination of the friction surfaces to an axis of rotation of the cone elements can be in the range from 3 ° to 10 °. As a result, a high surface pressure of the friction surfaces against one another can be achieved by means of a small axial effort, so that a large torque can be transmitted.

Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Kegelelemente in ein Gehäuse der Reibflächenkupplung integriert sein. Dadurch kann ein Eindringen von Schmutz bzw. Staub in die Reibflächenkupplung verhindert werden. Auch kann das Gehäuse einen Aufnahmeraum für das Betätigungselement ausbilden.According to a structurally advantageous embodiment of the invention, the cone elements can be integrated in a housing of the friction surface clutch. This can prevent dirt or dust from entering the friction surface clutch. The housing can also form a receiving space for the actuating element.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist einen Luftkompressor oder dergleichen und eine Reibflächenkupplung zum Schalten des Luftkompressors auf. Zu den vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfindungsgemäßen Reibflächenkupplung verwiesen.The motor vehicle according to the invention has an air compressor or the like and a friction surface clutch for switching the air compressor. Regarding the advantageous effects of the motor vehicle according to the invention, reference is made to the description of the advantages of the friction surface clutch according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the motor vehicle result from the description of the features of the subclaims which refer back to device claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Betätigung einer Reibflächenkupplung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Schalten eines Luftkompressors oder dergleichen, wird mittels eines Betätigungselements einer Betätigungsvorrichtung der Reibflächenkupplung ein erstes Kegelelement der Reibflächenkupplung mit einer ersten Reibfläche mit/von einem zweiten Kegelelement der Reibflächenkupplung mit einer zweiten Reibfläche kraftschlüssig verbunden/gelöst, wobei die Kegelelemente in einem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig verbunden werden, wobei ein mit dem Betätigungselement gekoppeltes Druckelement der Betätigungsvorrichtung in dem unbetätigten Betriebszustand relativ zu einem mit dem ersten Kegelelement verbundenen Federelement der Betätigungsvorrichtung bewegt wird, wobei das Druckelement in einem betätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung derart auf das Federelement gedrückt wird, dass die kraftschlüssige Verbindung gelöst wird, wobei das Druckelement und das Federelement bei der Betätigung fortlaufend derart durch Abrieb verkürzt werden, dass bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze des Druckelements und des Federelements das Druckelement und das Federelement nicht mehr einander kontaktieren können, so dass die kraftschlüssige Verbindung nicht mehr gelöst werden kann, wobei mittels einer Federeinrichtung der Betätigungsvorrichtung, bevorzugt einer Tellerfeder, besonders bevorzugt zwei wechselsinnig aufeinandergeschichteter Tellerfedern, die Kegelelemente in dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung kraftschlüssig zusammengedrückt werden. Zu den vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfindungsgemäßen Reibflächenkupplung verwiesen.In the method according to the invention for actuating a friction surface clutch for use in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like, a first cone element of the friction surface clutch with a first friction surface with / of a second cone element of the friction surface clutch with a second friction surface is by means of an actuating element of an actuating device of the friction surface clutch non-positively connected / released, the cone elements being non-positively connected in an unactuated operating state of the friction surface clutch, a pressure element of the actuating device coupled to the actuating element being moved in the unactuated operating state relative to a spring element of the actuating device connected to the first cone element, the pressure element being in one operated Operating state of the friction surface clutch is pressed onto the spring element in such a way that the non-positive connection is released, the pressure element and the spring element being continuously shortened by abrasion during actuation in such a way that the pressure element and the spring element are not reached when a wear limit of the pressure element and the spring element is reached can contact each other so that the non-positive connection can no longer be released, whereby by means of a spring device of the actuating device, preferably a plate spring, particularly preferably two mutually stacked plate springs, the cone elements are pressed together non-positively in the unactuated operating state of the friction surface clutch. Regarding the advantageous effects of the method according to the invention, reference is made to the description of the advantages of the friction surface clutch according to the invention.

Weiter vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the method result from the feature descriptions of the subclaims which refer back to device claim 1.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

1 eine Schnittansicht einer Reibflächenkupplung in einer Ausführungsform in einem unbetätigten Betriebszustand;
2 eine Schnittansicht der Reibflächenkupplung in einem betätigten Betriebszustand;
3 eine Schnittansicht der Reibflächenkupplung in dem unbetätigten Betriebszustand bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze;
4 eine Schnittansicht der Reibflächenkupplung in dem betätigten Betriebszustand bei dem Erreichen der Verschleißgrenze;
5 eine Schnittansicht einer Reibflächenkupplung in einer weiteren Ausführungsform in einem unbetätigten Betriebszustand;
6 eine Schnittansicht der Reibflächenkupplung aus 5 in einem betätigten Betriebszustand;
7 eine Schnittansicht der Reibflächenkupplung aus 5 in dem unbetätigten Zustand bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze.

Show it:

1 a sectional view of a friction surface clutch in one embodiment in an unactuated operating state;
2nd a sectional view of the friction surface clutch in an actuated operating state;
3rd a sectional view of the friction surface clutch in the unactuated operating state when a wear limit is reached;
4th a sectional view of the friction surface clutch in the actuated operating state when the wear limit is reached;
5 a sectional view of a friction surface clutch in a further embodiment in an unactuated operating state;
6 a sectional view of the friction surface clutch 5 in an actuated operating state;
7 a sectional view of the friction surface clutch 5 in the unactuated state when a wear limit is reached.

Eine Zusammenschau der 1 und 2 zeigt eine Reibflächenkupplung 10 in einem unbetätigten bzw. betätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung 10, wobei die Reibflächenkupplung 10 ein erstes Kegelelement 11 mit einer ersten Reibfläche 12 und ein zweites Kegelelement 13 mit einer zweiten Reibfläche 14 umfasst. In dem unbetätigten Betriebszustand der Reibflächenkupplung 10 sind die Kegelelemente 11 und 13 bzw. die Reibflächen 12 und 14 kraftschlüssig verbunden. Weiter weist die Reibflächenkupplung 10 eine Betätigungsvorrichtung 15 mit einem Betätigungselement 16, welches hier durch einen pneumatisch betätigbaren Kolben ausgebildet ist, auf, mittels derer sich die Kegelelemente 11 und 13 lösen bzw. kraftschlüssig verbinden lassen. Das Betätigungselement 16 ist in einem Aufnahmeraum 17 eines Gehäuses 18 der Reibflächenkupplung 10 über Wälzlager 19 und 20 der Betätigungsvorrichtung 15 axial zu einer Rotationsachse 21 des ersten Kegelelements 11 verschiebbar gelagert. Das Betätigungselement 16 ist von einer in der 1 gezeigten Anfangsposition in eine in der 2 gezeigten Endposition axial verschiebbar, wobei ein Anschlag 22 des Betätigungselements 16 bei einem Erreichen der Endposition an einem Gegenanschlag 23 der Betätigungsvorrichtung 15 zum Anliegen kommt. Außerdem weist die Betätigungsvorrichtung 15 eine Feder 24 auf, welche das Betätigungselement 16 bei einem Überführen der Reibflächenkupplung 10 von dem betätigten Betriebszustand in den unbetätigten Betriebszustand bzw. in dem Fall, da das Betätigungselement 16 nicht mehr von einem Druck beaufschlagt wird, von der Endposition in die Anfangsposition verbringt. Das erste Kegelelement 11 ist mittels einer Verzahnung 25 formschlüssig mit einer Nabe 26 der Reibflächenkupplung 10 verbunden, wobei die Nabe 26 auf einer Welle 27 der Reibflächenkupplung 10 angeordnet ist. Dabei ist das erste Kegelelement 11 entlang der Rotationsachse 21 axial verschiebbar. Die Welle 27 ist mittels eines Wälzlagers 28 in dem Gehäuse 18 der Reibflächenkupplung 10 gelagert. Das zweite Kegelelement 13 ist über ein Wälzlager 29 der Reibflächenkupplung 10 rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse 21 auf der Welle 27 gelagert und mittels Schrauben 30 und 31 mit einem als ein Zahnrad ausgebildeten Antriebsrad 32 verbunden. Eine mit der Welle 27 formschlüssig verbundene Scheibe 49 sichert das zweite Kegelelement 13 gegen eine axiale Verschiebung. Wird das Antriebsrad 32 nun von einer hier nicht gezeigten Antriebsvorrichtung beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben, so wird ein von der Antriebsvorrichtung auf das Antriebsrad 32 bzw. das zweite Kegelelement 13 aufgebrachtes Drehmoment in dem unbetätigten Betriebszustand auf das erste Kegelelement 11 übertragen. Die Betätigungsvorrichtung 15 weist weiter ein mit dem Betätigungselement 16 gekoppeltes Druckelement 33 und ein mit dem ersten Kegelelement 11 verbundenes Federelement 34 auf. Demzufolge ist das Druckelement 33 in dem unbetätigten Betriebszustand relativ zu dem Federelement 34 bewegbar, nämlich dann, wenn die Kegelelemente 11 und 13 eine Rotationsbewegung ausführen. Das Druckelement 33 ist dann in dem betätigten Betriebszustand derart auf das Federelement 34 drückbar, so dass die kraftschlüssige Verbindung gelöst werden kann. Als Druckelement 33 ist hier ein Druckring und als Federelement 34 eine Membranfeder vorgesehen. Dadurch drückt das Druckelement 33 in dem betätigten Betriebszustand gleichmäßig gegen das Federelement 34. Das Federelement 34 ist kreisringförmig ausgebildet und ist lediglich mit einer radialen Innenseite 39 formschlüssig mit dem ersten Kegelelement 11 verbunden. Das Druckelement 33 ist axial zu der Rotationsachse 21 des ersten Kegelelements 11 verschiebbar und drückt so weit wie möglich radial außen auf eine Axialseite 40 des Federelements 34, so dass das Federelement 34 eine Kippbewegung ausführt. Dabei wird die Axialseite 40 radial innen entgegen einer Bewegungsrichtung des Druckelements derart verkippt, dass das erste Kegelelement 11 entgegen der Bewegungsrichtung des Druckelements 33 verschoben wird, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Kegelelementen 11 und 13 gelöst wird. Das Druckelement 33 weist eine bezogen auf einen Außenradius 41 bzw. einen Innenradius 42 des Druckelements 33 geringe Ringbreite auf. Unter Ringbreite ist hier eine Differenz zwischen dem Außenradius 41 und dem Innenradius 42 zu verstehen. Ferner weist das Druckelement 33 an einer Axialseite 44 einen sich radial nach innen erstreckenden Abschnitt 45 auf, welcher passgenau in einer Ausnehmung 46 des Betätigungselements 16 anliegt. Ein Sicherungsring 47 dient dazu, dass das Druckelement 33 auch bei einem Verbringen des Betätigungselements 16 aus der Endposition in die Anfangsposition mit dem Betätigungselement 16 verbunden bleibt. Weiter umfasst die Betätigungsvorrichtung 15 einen das erste Kegelelement 11 durchdringenden Flansch 35, auf welchem sich das Federelement 34 teilweise abstützt. Der Flansch 35 ist ebenfalls formschlüssig mit der Welle 27 verbunden. Auch das zweite Kegelelement 13 stützt sich teilweise über ein Wälzlager 52 auf dem Flansch 35 ab, was zu einer radialen Entlastung des Wälzlagers 29 führt, wodurch eine Anfälligkeit des Wälzlagers 29 gegenüber Stillstandsmarkierungen (False Brinelling) reduziert werden kann. Zudem weist die Betätigungsvorrichtung 15 eine Federeinrichtung 36 auf, welche hier durch zwei wechselsinnig aufeinandergeschichtete Tellerfedern 50 und 51 ausgebildet ist, mittels derer die Kegelelemente 11 und 13 in den unbetätigten Betriebszustand kraftschlüssig zusammendrückbar sind. Bei der Betätigung der Reibflächenkupplung 10 wird das Betätigungselement 16 axial zu der Rotationsachse 21 in Richtung des Antriebsrades 32 gedrückt. Das mit dem Betätigungselement 16 verbundene Druckelement 33 wird gleichermaßen mitbewegt, bis das Betätigungselement 16 die in der 2 gezeigte Endposition erreicht hat. In der Endposition drückt das Druckelement 33 auf das mit dem ersten Kegelelement 11 verbundene Federelement 34, welches über ein Hebelelement 48 der Betätigungsvorrichtung 15 mit der Federeinrichtung 36 in Eingriff steht. Dies führt zu einer Verkippung des Federelements 34, wodurch das erste Kegelelement 11 axial zu der Rotationsachse 21 in Richtung des Wälzlagers 28 verschoben wird. Dadurch wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Kegelelementen 11 und 13 gelöst, so dass ein an dem zweiten Kegelelement 13 anliegendes Drehmoment nicht mehr auf das erste Kegelelement 11 übertragen werden kann. Bei der Betätigung der Reibflächenkupplung 10 werden das Druckelement 33 und das Federelement 34 durch einen Abrieb fortlaufend verkürzt bzw. abgewetzt. Insbesondere verkürzt sich ein Außenradius 43 des Federelements 34. Bei einem Erreichen einer Verschleißgrenze des Druckelements 33 und des Federelements 34 sind das Druckelement 33 und das Federelement 34 nicht mehr kontaktierbar, so dass die kraftschlüssige Verbindung nicht mehr lösbar ist. Dabei sind das Druckelement 33 und das Federelement 34 derart ausgebildet, dass ein Verschleiß des Druckelements 33 und des Federelements 34 vergleichsweise schneller fortschreitet als ein Verschleiß der Reibflächen 12 und 14.A synopsis of the 1 and 2nd shows a friction surface clutch 10th in an unactuated or actuated operating state of the friction surface clutch 10th , the friction surface clutch 10th a first cone element 11 with a first friction surface 12 and a second cone element 13 with a second friction surface 14 includes. In the unactuated operating state of the friction surface clutch 10th are the cone elements 11 and 13 or the friction surfaces 12 and 14 non-positively connected. The friction surface clutch also has 10th an actuator 15 with an actuator 16 , which is formed here by a pneumatically actuated piston, by means of which the cone elements 11 and 13 loosen or have a non-positive connection. The actuator 16 is in a recording room 17th of a housing 18th the friction surface clutch 10th about rolling bearings 19th and 20th the actuator 15 axially to an axis of rotation 21st of the first cone element 11 slidably mounted. The actuator 16 is from one in the 1 shown starting position in one in the 2nd shown end position axially displaceable, a stop 22 of the actuator 16 when a stop is reached at the end position 23 the actuator 15 comes to the concern. In addition, the actuator has 15 a feather 24th on which the actuator 16 when transferring the friction surface clutch 10th from the actuated operating state to the unactuated operating state or in the case where the actuating element 16 is no longer acted upon by a pressure, moves from the end position to the start position. The first cone element 11 is by means of a toothing 25th form-fitting with a hub 26 the friction surface clutch 10th connected, the hub 26 on a wave 27th the friction surface clutch 10th is arranged. Here is the first cone element 11 along the axis of rotation 21st axially displaceable. The wave 27th is by means of a roller bearing 28 in the housing 18th the friction surface clutch 10th stored. The second cone element 13 is about a rolling bearing 29 the friction surface clutch 10th rotationally symmetrical to the axis of rotation 21st on the wave 27th stored and by means of screws 30th and 31 with a drive wheel designed as a gear 32 connected. One with the wave 27th positively connected disc 49 secures the second cone element 13 against axial displacement. Will the drive wheel 32 now driven by a drive device, not shown here, for example an internal combustion engine, one is driven by the drive device onto the drive wheel 32 or the second cone element 13 applied torque in the unactuated operating state on the first cone element 11 transfer. The actuator 15 also has one with the actuator 16 coupled pressure element 33 and one with the first cone element 11 connected spring element 34 on. As a result, the pressure element 33 in the unactuated operating state relative to the spring element 34 movable, namely when the cone elements 11 and 13 perform a rotational movement. The pressure element 33 is then in the actuated operating state on the spring element 34 pushable so that the non-positive connection is released can be. As a pressure element 33 here is a pressure ring and as a spring element 34 a diaphragm spring is provided. This pushes the pressure element 33 evenly against the spring element in the actuated operating state 34 . The spring element 34 is circular and is only with a radial inside 39 form-fitting with the first cone element 11 connected. The pressure element 33 is axial to the axis of rotation 21st of the first cone element 11 displaceable and presses as far as possible radially outside on one axial side 40 of the spring element 34 so that the spring element 34 executes a tilting movement. The axial side 40 tilted radially inward against a direction of movement of the pressure element such that the first cone element 11 against the direction of movement of the pressure element 33 is shifted, creating the positive connection between the cone elements 11 and 13 is solved. The pressure element 33 has one related to an outer radius 41 or an inner radius 42 of the pressure element 33 small ring width. Under ring width there is a difference between the outer radius 41 and the inner radius 42 to understand. Furthermore, the pressure element 33 on one axial side 44 a radially inwardly extending portion 45 on which fits snugly in a recess 46 of the actuator 16 is present. A circlip 47 serves the printing element 33 even if the actuating element is moved 16 from the end position to the start position with the actuating element 16 stays connected. The actuating device further comprises 15 one the first cone element 11 penetrating flange 35 on which the spring element 34 partially supported. The flange 35 is also form-fitting with the shaft 27th connected. Also the second cone element 13 partially supported by a roller bearing 52 on the flange 35 starting, resulting in a radial relief of the rolling bearing 29 leads, making the rolling bearing vulnerable 29 compared to standstill markings (false brinelling) can be reduced. In addition, the actuator has 15 a spring device 36 on, which here by two mutually stacked disc springs 50 and 51 is formed by means of which the cone elements 11 and 13 are non-positively compressible in the unactuated operating state. When actuating the friction surface clutch 10th becomes the actuator 16 axially to the axis of rotation 21st towards the drive wheel 32 pressed. The one with the actuator 16 connected pressure element 33 is moved in the same way until the actuating element 16 the in the 2nd has reached the end position shown. The pressure element presses in the end position 33 on the one with the first cone element 11 connected spring element 34 , which has a lever element 48 the actuator 15 with the spring device 36 is engaged. This leads to a tilting of the spring element 34 , creating the first cone element 11 axially to the axis of rotation 21st towards the rolling bearing 28 is moved. This creates the non-positive connection between the cone elements 11 and 13 solved so that one on the second cone element 13 torque no longer applied to the first cone element 11 can be transferred. When actuating the friction surface clutch 10th become the pressure element 33 and the spring element 34 continuously shortened or scuffed by abrasion. In particular, an outer radius is shortened 43 of the spring element 34 . When a wear limit of the pressure element is reached 33 and the spring element 34 are the pressure element 33 and the spring element 34 no longer contactable, so that the non-positive connection can no longer be released. Here are the pressure element 33 and the spring element 34 formed such that wear of the pressure element 33 and the spring element 34 progresses comparatively faster than wear of the friction surfaces 12 and 14 .

Die 3 zeigt die Reibflächenkupplung in dem unbetätigten Betriebszustand bei dem Erreichen der Verschleißgrenze. In einem Kontaktbereich 37 des Druckelements 33 und in einem Kontaktbereich 38 des Federelements 34 sind hier deutliche Verschleißerscheinungen zu sehen. Insbesondere ist hier der Außenradius 43 des Federelements 34 verkürzt. Bedingt durch einen bei der Betätigung der Reibflächenkupplung 10 einsetzenden Verkürzungsprozess des Außenradius 43, welcher bis zu dem Erreichen der Verschleißgrenze andauert, wird das Federelement 34 radial außen in Richtung des Druckelements 33 verkippt. Kurz vor dem Erreichen der Verschleißgrenze ist das Federelement 34 derart verkippt, dass dieses das Druckelement 33 selbst in dem unbetätigten Betriebszustand kontaktiert, so dass die Verschleißgrenze in kurzer Zeit erreicht wird.The 3rd shows the friction surface clutch in the unactuated operating state when the wear limit is reached. In a contact area 37 of the pressure element 33 and in a contact area 38 of the spring element 34 clear signs of wear can be seen here. In particular, here is the outside radius 43 of the spring element 34 shortened. Due to the actuation of the friction surface clutch 10th shortening process of the outer radius 43 , which lasts until the wear limit is reached, becomes the spring element 34 radially outwards in the direction of the pressure element 33 tilted. The spring element is just before the wear limit is reached 34 tilted such that this the pressure element 33 contacted even in the unactuated operating state, so that the wear limit is reached in a short time.

Die 4 zeigt die Reibflächenkupplung 10 in dem betätigten Betriebszustand bei dem Erreichen der Verschleißgrenze. Zwar werden das Betätigungselement 16 bzw. das Druckelement 33 noch von der Anfangsposition in die Endposition verschoben, jedoch sind das Druckelement 33 und das Federelement 34 aufgrund des Abriebs nicht mehr kontaktierbar. Somit ist die kraftschlüssige Verbindung nicht mehr lösbar. Dadurch kann ein Ausfall der Reibflächenkupplung 10 durch einen Verschleiß der Reibflächen 12 und 14 verhindert werden, weil die Verschleißgrenze des Druckelements 33 bzw. des Federelements 34 früher erreicht wird als eine Verschleißgrenze der Reibflächen 12 und 14. Somit kann ein hier nicht gezeigter geschalteter Luftkompressor oder dergleichen ohne einen Ausfall weiter betrieben werden (Failsafe-Eigenschaft). Zudem sorgt die Federeinrichtung 36 dafür, dass die Kegelelemente 11 und 13 für den Fall, dass das Betätigungselement nicht mehr betätigbar ist, kraftschlüssig verbunden bleiben. Dies ist eine weitere Failsafe-Eigenschaft der Reibflächenkupplung 10.The 4th shows the friction surface clutch 10th in the activated operating state when the wear limit is reached. Although the actuator 16 or the pressure element 33 still moved from the start position to the end position, but are the pressure element 33 and the spring element 34 can no longer be contacted due to abrasion. The non-positive connection can therefore no longer be released. This can cause a failure of the friction surface clutch 10th due to wear of the friction surfaces 12 and 14 can be prevented because of the wear limit of the pressure element 33 or the spring element 34 is reached earlier than a wear limit of the friction surfaces 12 and 14 . Thus, a switched air compressor or the like, not shown here, can continue to be operated without failure (failsafe property). The spring device also ensures 36 making sure that the cone elements 11 and 13 in the event that the actuating element can no longer be actuated, remain non-positively connected. This is another failsafe property of the friction surface clutch 10th .

Eine Zusammenschau der 5 bis 7 zeigt eine Reibflächenkupplung 53 in einer weiteren Ausführungsform. Der wesentliche Unterschied zu der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform der Reibflächenkupplung 10 besteht darin, dass ein Druckelement 55 einer Betätigungsvorrichtung 58 der Reibflächenkupplung 53 hier gegen ein Federelement 54 der Betätigungsvorrichtung 58 gedrückt wird, welches durch zumindest zwei, vorzugsweise drei, Ausrückhebel ausgebildet ist. Dabei sind die Ausrückhebel bevorzugt in gleichmäßigen Abständen um eine Rotationsachse 56 eines ersten Kegelelements 57 der Reibflächenkupplung 53 angeordnet.A synopsis of the 5 to 7 shows a friction surface clutch 53 in a further embodiment. The main difference to that in the 1 to 4th shown embodiment of the friction surface clutch 10th is a pressure element 55 an actuator 58 the friction surface clutch 53 here against a spring element 54 the actuator 58 is pressed, which is formed by at least two, preferably three, release levers. The release levers are preferably at regular intervals around an axis of rotation 56 a first cone element 57 the friction surface clutch 53 arranged.

Claims

Friction surface clutch (10, 53) for use in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like, the friction surface clutch having a first cone element (11, 57) with a first friction surface (12) and a second cone element (13) with a second friction surface (14 ), the friction surface clutch having an actuating device (15, 58) with an actuating element (16) for the non-positive connection and release of the cone elements, the cone elements being non-positively connected in an unactuated operating state of the friction surface clutch, characterized in that the actuating device is connected to the Actuating element coupled pressure element (33, 55) and a spring element (34, 54) connected to the first cone element, the pressure element being movable relative to the spring element in the unactuated operating state, the pressure element in this way being actuated on the spring element in an actuated operating state of the friction surface clutch It can be depressed that the non-positive connection can be released, the pressure element and the spring element being able to be shortened continuously by abrasion when the friction surface clutch is actuated such that the pressure element and the spring element can no longer be contacted when a wear limit of the pressure element and the spring element is reached. so that the non-positive connection can no longer be released, the actuating device having a spring device (36), preferably a disk spring, particularly preferably two disk springs (50, 51) stacked in alternating directions, by means of which the cone elements can be pressed together non-positively in the unactuated operating state of the friction surface clutch .

Friction clutch after Claim 1 , characterized in that the pressure element (33, 55) and the spring element (34, 54) are designed such that wear of the pressure element and the spring element progresses comparatively faster than wear of the friction surfaces (12, 14).

Friction clutch after Claim 1 or 2nd , characterized in that the actuating element (16) can be actuated pneumatically, hydraulically or electromagnetically.

Friction surface clutch according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the actuating element (16) is designed as a piston.

Friction surface clutch according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the actuating element (16) is designed to be spring-returnable.

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure ring is provided as the pressure element (33) and a diaphragm spring is provided as the spring element (34).

Friction clutch after Claim 6 , characterized in that the actuating device (15) has a flange (35) penetrating the first cone element (11), on which the diaphragm spring is partially supported.

Friction surface clutch according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that a pressure ring is provided as the pressure element (55) and that at least two, preferably three, release levers are provided as the spring element (54).

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the first cone element (11, 57) is positively connected to a hub (26) of the friction surface clutch by means of a toothing (25), the hub being arranged on a shaft (27) of the friction surface clutch .

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the first cone element (11, 57) is axially displaceable along an axis of rotation (21, 56) of the first cone element.

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that an outside of a casing of the first cone element (11, 57) forms the first friction surface (12) and an inside of a casing of the second cone element (13) forms the second friction surface (14).

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the second cone element (13) by means of a Rolling bearing (29) of the friction surface clutch is mounted on a shaft (27) of the friction surface clutch.

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the second cone element (14) is connected to a drive wheel (32) of the friction surface clutch.

Friction clutch after Claim 13 , characterized in that a gear wheel is provided as the drive wheel (32).

Friction clutch after Claim 13 or 14 , characterized in that the second cone element (13) is screwed to the drive wheel (32).

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the friction surfaces (12, 14) are made of steel.

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that an inclination of the friction surfaces (12, 14) to an axis of rotation (21, 56) of the cone elements (11, 13, 57) is in the range from 3 ° to 10 °.

Friction surface clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the cone elements (11, 13, 57) are integrated in a housing (18) of the friction surface clutch.

Motor vehicle with an air compressor or the like and a friction surface clutch (10, 53) according to one of the preceding claims for switching the air compressor.

Method for actuating a friction surface clutch (10, 53) for use in motor vehicles, in particular for switching an air compressor or the like, wherein a first cone element (11, 57) of the friction surface clutch is provided by means of an actuating element (16) of an actuating device (15, 58) of the friction surface clutch a first friction surface (12) with / from a second cone element (13) of the friction surface clutch is non-positively connected / released with a second friction surface (14), the cone elements being non-positively connected in an unactuated operating state of the friction surface clutch, characterized in that one with the Actuator coupled pressure element (33, 55) of the actuating device in the unactuated operating state is moved relative to a spring element (34, 54) of the actuating device connected to the first cone element, the pressure element being actuated in this way on the spring element in an actuated operating state of the friction surface clutch is pressed that the non-positive connection is released, the pressure element and the spring element being continuously shortened by abrasion during actuation such that when a wear limit of the pressure element and the spring element is reached, the pressure element and the spring element can no longer contact one another, so that the non-positive connection can no longer be released, the cone elements being pressed together non-positively in the unactuated operating state of the friction surface clutch by means of a spring device (36) of the actuating device, preferably a disk spring, particularly preferably two disk springs (50, 51) stacked in alternating directions.