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Die Erfindung betrifft eine Konuskupplung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Innenreibring, einen Außenreibring und wenigstens einen zwischen dem Innenreibring und dem Außenreibring angeordneten Zwischenreibring, welche in einen geöffneten Zustand und einen geschlossenen Zustand bewegbar ist, wobei in dem geöffneten Zustand Außenreibring und Zwischenreibring und Innenreibring voneinander beabstandet sind und in dem geschlossenen Zustand Außenreibring und Zwischenreibring und Innenreibring einander kontaktieren.
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Konuskupplung in für Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Diese weisen Reibelemente auf, die einen Reibkonus bereitstellen, wobei Reibelemente mit einer oder mehreren Reibflächen vorgesehen sein können. Der Konuswinkel des Reibkonus, also letztlich der Winkel, um den die Reibfläche gegenüber der Drehachse geneigt ist, bewirkt eine Kraftübersetzung. Daher ist bekannt, dass der Konuswinkel möglichst klein gewählt werden kann, um eine entsprechende Übersetzung zu erreichen. Hierbei unterliegt der Konuswinkel jedoch weiteren Beschränkungen, da beispielsweise ein Grenzwinkel nicht unterschritten werden sollte, um Selbsthemmung zu verhindern. Üblicherweise werden Konuswinkel daher in einem Bereich zwischen 8° und 45° gewählt.
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Hierzu ist ferner bekannt, die einzelnen Reibelemente in sehr engen Toleranzen und möglichst massiv auszuführen, sodass diese beim Schließen der Konuskupplung verwindungssteif sind und sich die einzelnen Differenzen der Konuswinkel zwischen zwei Reibpartnern möglichst nicht ändern. Hierbei ist jedoch auch bekannt, dass aufgrund der thermischen Belastung im Betrieb der Konuskupplung die Toleranzen nicht nur auf eine absolute Winkeldifferenz betrachtet werden müssen, sondern das Verhalten der Winkeldifferenz im Betrieb beachtet werden muss. Hierbei können zum Beispiel unterschiedliche ertragbare Reibleistungen erzielt werden, je nachdem, in welchem Bereich der Reibfläche ein Erstkontaktbereich angeordnet ist.
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Im Betrieb verformen sich die Reibflächen infolge von Wärmeeintrag bzw. auftretenden Wärmespannungen, sodass die Winkeldifferenzen negativ verändert werden können, beispielsweise durch Veränderung der Ebenheit der Reibflächen. Entsprechend sinkt auch die Belastbarkeit der Reibflächen, insbesondere die thermische Belastbarkeit. Weiter kann das Verformungsverhalten von der Art und der Position der Einleitung der Betätigungskraft sowie deren Abstützung beeinflusst werden, wodurch ebenfalls die thermische Belastbarkeit beeinflusst werden kann. Die geforderte Belastbarkeit wird in der Regel durch weitere Einschränkung der Toleranzbereiche der einzelnen Reibelemente erreicht, was jedoch mit erheblichem Mehraufwand verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Konuskupplung für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch eine Konuskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Konuskupplung für ein Kraftfahrzeug, die einen Innenreibring, einen Außenreibring und einen Zwischenreibring umfasst. Dabei können Drehmomente von verschiedenen Getriebeelementen, die mit den einzelnen Reibelementen verbunden sind, in einem geschlossenen Zustand der Konuskupplung aufeinander übertragen werden. In dem geschlossenen Zustand kontaktieren der Außenring, der Zwischenreibring und der Innenreibring einander bzw. sind der Außenreibring und der Innenreibring über den Zwischenreibring miteinander gekoppelt. In einem geöffneten Zustand der Konuskupplung können die einzelnen Reibelemente voneinander beabstandet werden, sodass kein Drehmoment übertragen wird.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Steifigkeit des Außenreibrings größer ist als die Steifigkeit des Zwischenreibrings und des Innenreibrings. Demnach wird vorgeschlagen, dass der Außenreibring letztlich den Konuswinkel festlegt, dem die anderen Reibelemente im Betrieb der Konuskupplung folgen bzw. sich an den Winkel anlegen. Zum Beispiel können der Innenreibring und der Zwischenreibring beim Schließen der Konuskupplung an den Außenreibring angepresst werden, der im Vergleich zu dem Zwischenreibring und dem Außenreibring eine deutlich höhere Steifigkeit aufweist. Der Außenreibring weist somit mechanische Parameter derart auf, dass diese die Steifigkeit des Außenreibrings beeinflussen, um diesen steifer auszubilden als den Zwischenreibring und den Innenreibring. Als Steifigkeit wird insbesondere ein Widerstand gegen Verwindung bzw. Schirmung verstanden. Die Steifigkeit des Außenreibrings kann insbesondere wesentlich größer sein als die Steifigkeit des Zwischenreibrings und des Innenreibrings.
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Mit anderen Worten wird ein Prinzip vorgeschlagen, wonach eine verwindungssteifer bzw. massiver ausgeführter Körper des Außenreibrings vorgeschlagen wird, um dessen Verformung unter Last bzw. im Betrieb möglichst gering zu halten. Die weiteren Reibelemente bzw. deren Reibflächen können sich somit an den von dem Außenreibring vorgegebenen Winkel anpassen, sodass die vorgeschlagene Konuskupplung Reibelemente mit vergleichsweise geringerer Toleranz besitzen kann, da letztlich die Steifigkeit des Außenreibrings ermöglicht, dass sich die anderen Reibelemente an den Außenreibring anpassen.
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Zum Beispiel kann bei einer Krafteinleitung am Innenreibring der Innenreibring und der Zwischenreibring gegenüber dem Außenreibring derart verwindungsweich ausgeführt sein, dass diese sich an den Konuswinkel anpassen können, der von dem Außenreibring vorgegeben wird. Eine Krafteinleitung ist jedoch auch über den Außenreibring möglich.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Konuskupplung kann vorgesehen sein, dass eine Steifigkeit des Zwischenreibrings größer ist als eine Steifigkeit des Innenreibrings. Wie beschrieben, können sich Zwischenreibring und Innenreibring letztlich an den Konuswinkel anpassen, der durch den Außenreibring vorgegeben wird, der steifer ausgeführt ist als der Zwischenreibring und der Innenreibring. Durch die Ausführung des Zwischenreibrings steifer als der Innenreibring, kann sich wiederum der Innenreibring an den Zwischenreibring anpassen. Der Innenreibring wird somit weicher ausgeführt als die anderen Reibelemente. Insbesondere passt sich dabei der Zwischenreibring an den massiver und steifer ausgeführten Außenreibring an und gibt letztlich die Anpassung für den weicher ausgeführten Innenreibring vor. Wie beschrieben, wird durch die Betätigungskraft eine Anpassung des Zwischenreibrings und des Innenreibrings bewirkt, die aufgrund der vorgeschlagenen Steifigkeitsverhältnisse entsprechend ausgeführt werden können. Hierbei kann der Kontakt der Reibflächen im betätigten bzw. geschlossenen Zustand der Konuskupplung möglichst homogen sein bzw. kann eine möglichst homogene Flächenpressung auf der Reibfläche der krafteinleitenden Seite erreicht werden.
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Wie beschrieben, können grundsätzlich die Krafteinleitung über den Außenreibring oder den Innenreibring erfolgen. Der Außenreibring und der Innenreibring sind dabei auf derselben Betätigungsseite angeordnet. Das bedeutet insbesondere, dass der Außenreibring und der Innenreibring auf derselben Seite im Drehmomentfluss angeordnet bzw. derselben Seite im Drehmomentfluss zugeordnet sind. Der Zwischenreibring ist mit einem anderen Bauteil des Kraftfahrzeugs verbunden, insbesondere mit einem drehenden Bauteil. Somit kann ein von dem Bauteil, das mit dem Zwischenreibring verbunden ist, eingeleitetes Drehmoment auf den Außenreibring und den Innenreibring übertragen werden oder umgekehrt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Konuskupplung kann vorgesehen sein, dass der Außenreibring bei maximaler Betätigungskraft eine Verformung von weniger als 0,5° aufweist. Nach dieser Ausgestaltung ist die Steifigkeit des Außenreibrings grundsätzlich derart ausgelegt, dass bei der maximalen Betätigungskraft bzw. Axialkraft der Konuskupplung die Winkeländerung aufgrund einer Verformung weniger als 0,5° beträgt. Mit anderen Worten verformt sich die Reibfläche des Außenreibrings dabei weniger als 0,5° von der ursprünglichen Ausrichtung. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass der absolute Winkel nicht kleiner als 8° wird, um Selbsthemmungseffekte zu verhindern. Durch den steifer ausgeführten Außenreibring kann der absolute Winkel jedoch möglichst nahe an der unteren Grenze gewählt werden, da die Steifigkeit des Außenreibrings ermöglicht, eine Verformung unter Last möglichst gering zu halten, insbesondere weniger als 0,5°.
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Wie beschrieben, ist der Außenreibring steifer ausgeführt als der Zwischenreibring und der Zwischenreibring kann wiederum steifer ausgeführt sein als der Innenreibring. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Außenreibring wesentlich steifer ausgeführt ist, als er Zwischenreibring, beispielsweise wenigstens doppelt so steif ausgebildet ist, wie der Zwischenreibring. Die Steifigkeitsverteilung bzw. ein Steifigkeitsverhältnis in der Konuskupplung kann dabei insbesondere von Außenreibring zu Zwischenreibring zu Innenreibring ein Verhältnis von 10: 1: 0,8 aufweisen. Hierbei kann insbesondere darauf geachtet werden, dass die Flächenpressung auf der Reibfläche der krafteinleitenden Seite möglichst homogen ist. Die gewählte Paarung der Steifigkeit, insbesondere der Steifigkeit des Zwischenreibrings und des Innenreibrings sollen dabei eine Anpassung des Winkels durch die Betätigungskraft unter den relevanten Betriebszuständen sicherstellen. Mit anderen Worten soll eine Anpassung der Reibflächen aneinander stets möglich sein.
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Die Konuskupplung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass der Winkel einer Reibfläche des Innenreibrings einen größeren Winkel gegenüber der Drehachse aufweist als die Winkel der Reibflächen des Außenreibrings und des Zwischenreibrings. Dadurch kann insbesondere der Winkel der Reibfläche des Innenreibrings größer gewählt werden als die Winkel, unter denen die Reibflächen der anderen Reibelemente in Bezug auf die Drehachse stehen. Dadurch kann der Erstkontakt zwischen der Reibfläche des Innenreibrings und des Zwischenreibrings radial an einem weiter außen liegenden Radius bzw. Durchmesser der Reibfläche des Innenreibrings erfolgen. Der Winkel der Reibfläche des Innenreibrings folgt dabei dem Winkel des Reibpartners, sodass im lastrelevanten Zustand eine möglichst homogene Flächenpressung erreicht werden kann. Als lastrelevanter Zustand kann dabei der Betriebszustand betrachtet werden, der der höchsten Schädigungssumme bezogen auf die Betriebsfestigkeitsanforderungen entspricht. Der lastrelevante Zustand kann in vollständig betätigtem Zustand oder auch unterhalb der maximalen Betätigungskraft liegen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Konuskupplung kann der Außenreibring dazu ausgebildet sein, die Betätigungskraft direkt in ein Gehäuse der Konuskupplung einzuleiten, wobei der Außenreibring insbesondere als Gehäusebestandteil ausgebildet sein kann. Wie beschrieben, soll der Außenreibring steifer ausgeführt sein als der Zwischenreibring und der Innenreibring. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht oder unterstützt werden, dass der Außenreibring massiver ausgeführt ist. Der Außenreibring kann mit dem Gehäuse der Konuskupplung gekoppelt sein, beispielsweise am Gehäuse abgestützt sein, sodass eine eingeleitete Betätigungskraft direkt über den Außenreibring in das Gehäuse abgestützt werden kann. Wird die Betätigungskraft beispielsweise über den Innenreibring eingeleitet und über den Zwischenreibring an den Außenreibring übertragen, kann die Betätigungskraft durch den an dem Gehäuse der Konuskupplung abgestürzten Außenreibring direkt in das Gehäuse eingeleitet werden.
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Der Außenreibring kann dabei auch als Gehäusebestandteil ausgebildet sein, beispielsweise als integraler Bestandteil des Gehäuses ausgeführt sein. Das Gehäuse kann beispielsweise gegossen oder anderweitig einteilig und einstückig ausgeführt sein, wobei der Außenreibring bereits einteiliger und einstückiger Bestandteil des Gehäuses ist. Die Konuskupplung kann beispielsweise als Bremse ausgeführt sein, sodass der Außenreibring und der Innenreibring gegenüber dem Gehäuse stillstehen und somit als eine Bremse wirken bzw. eine Bremswirkung in Bezug auf den drehenden Zwischenreibring bewirken können. Der Außenreibring kann dabei Verschleißschutzbauteile bzw. Beschichtungen aufweisen. Ist der Außenreibring integral mit dem Gehäuse ausgeführt, können derartige Verschleißschutzbauteile oder geeignete Beschichtungen auf die Reibfläche des Außenreibrings aufgebracht bzw. daran angeordnet werden.
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In Bezug auf die einzelnen Reibelemente ist die Verwendung unterschiedlicher Materialien möglich. Zum Beispiel kann der Außenreibring aus Aluminium ausgeführt sein, wobei auch Bronze, insbesondere Streusinterbronze oder ein vorzugsweise Stahl möglich sind. Der Zwischenreibring kann aus Stahl oder Aluminium ausgeführt sein und ist bevorzugt beidseitig mit einer Reibschicht und/oder einem Belag beschichtet. Dieser Belag kann aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sein, z.B. Streusinterbronze, oder Carbon. Der Innenreibring kann ebenfalls aus Stahl oder aus Titan oder Bronze ausgeführt sein. Grundsätzlich sind die Materialien für die einzelnen Reibelemente beliebig wählbar und können an die Anforderungen des Einsatzzwecks angepasst werden. Der Reibbelag kann auch auf Innenreibring, und/oder Au-ßenreibring aufgebracht sein. Insbesondere bei Ausführung des Außenreibringes oder Innenreibringes in Aluminium ist es sinnvoll, die Reibbeläge darauf anzuordnen, womit weitere Verschleißschutzbeschichtungen darauf entfallen können.
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Der Zwischenreibring und/oder der Innenreibring können ferner wenigstens eine Schwächung aufweisen, insbesondere wenigstens einen Schlitz und/oder wenigstens eine Eintiefung. Neben der Ausführung des Außenreibrings steifer als der Zwischenreibring und der Innenreibring können die Steifigkeitsverhältnisse, die zuvor beschrieben wurden, auch durch Schwächungen im Zwischenreibring und/oder dem Innenreibring erreicht oder unterstützt werden. Diese Ausgestaltung beruht letztlich darauf, dass die Formgebung der Reibelemente ihre Steifigkeit bestimmen kann. Beispielsweise kann die Steifigkeit des Zwischenreibrings und/oder des Innenreibrings auf das erforderliche Maß reduziert werden. Dabei kann das Material des Zwischenreibrings und/oder des Innenreibrings eingetieft werden, beispielsweise mehrere Eintiefungen in Umfangsrichtung verteilt aufweisen.
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Ebenso ist es möglich, wenigstens einen Schlitz in dem Zwischenreibring und/oder dem Innenreibring vorzusehen. Dabei können auch versetzt in Axialrichtung abwechselnd angeordnete Schlitze vorgesehen sein. Das Ausmaß der Eintiefung bzw. der Schlitze bestimmt letztlich die Steifigkeit. Beispielsweise kann ein nahezu durchgehender Schlitz gewählt werden, wenn die Steifigkeit entsprechend reduziert werden soll. Daneben ist es auch möglich, wenigstens eine Versteifungsrippe vorzusehen, beispielsweise wenn der Zwischenreibring gegenüber dem Innenreibring versteift werden soll.
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Bei der Konuskupplung kann ferner ein Krafteinleitungsbereich mittig oder außermittig an dem Innenreibring oder dem Außenreibring angeordnet sein und/oder eine Reibfläche des Innenreibrings kann in einem unbelasteten Zustand eine gerade oder eine gekrümmte Form aufweisen. Grundsätzlich ist die Formgebung bzw. der Querschnitt des Innenreibrings beliebig wählbar. Beispielsweise kann dieser eine rechteckige Form aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass der Querschnitt des Innenreibrings in einem unbelasteten Zustand eine gekrümmte Form aufweist. Die Krümmung der Reibfläche kann dabei an die Verformung während dem Schließvorgang in der Konuskupplung angepasst sein und insbesondere eine Verformung infolge Erwärmung kompensieren. Insbesondere kann dadurch eine definierte Flächenpressung im lastrelevanten Zustand erreicht werden. Die Form der Reibfläche im unbelasteten Zustand kann beispielsweise mittels einer finiten Elemente Rechnung bzw. Simulation ermittelt werden, sodass im belasteten Zustand eine homogene Flächenpressung erreicht wird.
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Der Krafteinleitungsbereich kann dabei insbesondere derart ausgeführt sein, dass dieser in Form einer Wippe, bezogen auf die Querschnittsform, am Innenreibring angreift. Der Krafteinleitungsbereich kann beispielsweise im Bereich eines Flächenschwerpunkts des Innenreibrings gewählt werden, sodass die Verwindung bzw. Verformung des Innenreibrings um den Flächenschwerpunkt herum erfolgt. Wird der Konuswinkel des Innenreibrings derart gewählt, dass ein Erstkontaktbereich des Innenreibrings an einem Zwischenreibring auf einem radial außen liegenden Radius stattfindet, wird die Verformung um den Flächenschwerpunkt des Innenreibrings ferner dazu beitragen, dass im geschlossenen Zustand der Konuskupplung eine homogene Flächenpressung zwischen Innenreibring und Zwischenreibring erreicht wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zuvor beschriebene Konuskupplung. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Konuskupplung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Konuskupplung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Konuskupplung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Konuskupplung nach einem dritten Ausführungsbeispiel; und
- 4 verschiedene Querschnittsformen eines Innenreibrings einer Konuskupplung nach 1-3.
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1 zeigt eine Konuskupplung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug, die einen Außenreibring 2, einen Zwischenreibring 3 und einen Innenreibring 4 umfasst.
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Die Konuskupplung 1 umfasst ferner ein Gehäuse 5. Weiterhin ist eine Welle 6 dargestellt, wobei die Welle 6 um eine Drehachse 7 drehbar gelagert ist. Wie in 1-3 dargestellt, ist der Zwischenreibring 3 mit der Welle 6 verbunden und somit mit der Welle 6 um die Drehachse 7 drehbar. Insbesondere ist der Zwischenreibring 3 somit relativ zu dem Außenreibring 2 und dem Innenreibring 4 um die Drehachse 7 drehbar gelagert. Der Außenreibring 2 und der Innenreibring 4 können beispielsweise in Bezug auf das Gehäuse 5 drehfest sein und sich somit nicht um die Drehachse 7 drehen. Das Gehäuse 5 kann auch drehbar zur Achse 7 gelagert sein. Die Konuskupplung 1 kann durch Schließen der Konuskupplung mittels Reibschluß Drehmoment zwischen Welle 6 und Gehäuse 5 übertragen.
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Dem Innenreibring 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Betätigungselement 8 zugeordnet, durch das eine Betätigungskraft in Axialrichtung in den Innenreibring 4 eingeleitet werden kann. Durch die Betätigungskraft kann die Konuskupplung 1 geschlossen werden, indem der Innenreibring 4 gegen den Zwischenreibring 3 und somit gegen den Außenreibring 2 bewegt werden kann. Von dem Außenreibring 2 wird die Betätigungskraft an dem Gehäuse 5 abgestützt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Außenreibring 2 mittels eines Sicherungselements 9 an dem Gehäuse 5 gesichert bzw. in Axialrichtung abgestützt. Um die Konuskupplung 1 zu öffnen können die Reibelemente, d.h. der Außenreibring 2, der Zwischenreibring 3 und Innenreibring 4 wieder voneinander getrennt werden.
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Der Außenreibring 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel steifer ausgebildet als der Zwischenreibring 3 und der Innenreibring 4. Insbesondere ist die Steifigkeit des Au-ßenreibrings 2 größer gewählt als die Steifigkeit des Zwischenreibrings 3 bzw. des Innenreibrings 4. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Außenreibring 2 gegenüber Zwischenreibring 3 und Innenreibring 4 deutlich massiver ausgeführt ist. Des Weiteren können der Zwischenreibring 3 und der Innenreibring 4 mechanisch geschwächt werden. Beispielsweise können Innenreibring 4 und Zwischenreibring 3 Eintiefungen oder Schlitze aufweisen. Die Eintiefungen und Schlitze können beispielsweise in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse 7 verteilt angeordnet sein. Hierbei können sich in Axialrichtung abwechselnde Schlitze vorgesehen sein, d.h., dass ein erster Schlitz antriebsseitig und ein zweiter in Umfangsrichtung auf den ersten Schlitz folgender zweiter Schlitz abtriebsseitig angeordnet ist, worauf ein dritter Schlitz wiederum antriebsseitig angeordnet ist. Das beschriebene Muster kann sich über den gesamten Umfang fortsetzen.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist insbesondere der Zwischenreibring 3 wiederum steifer ausgebildet als der Innenreibring 4. Die Steifigkeitsverteilung nimmt somit vom Außenreibring 2 über den Zwischenreibring 3 bis hin zum Innenreibring 4 ab. Hierbei kann ein definiertes Steifigkeitsverhältnis eingestellt bzw. ausgewählt werden. Insbesondere können die Steifigkeiten des Außenreibrings, des Zwischenreibrings und des Innenreibrings 4 im Verhältnis 10: 1: 0, 8 gewählt werden.
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Dadurch, dass die Steifigkeit des Außenreibrings 2 deutlich größer gewählt ist als die des Zwischenreibrings 3 und des Innenreibrings 4 wird erreicht, dass sich die Reibelemente in Bezug auf den Winkel gegenüber der Drehachse 7 aneinander anpassen können. Hierbei gibt der Außenreibring 2 als dasjenige Reibelement, das am steifsten ausgeführt ist, den Konuswinkel vor und die übrigen Reibelemente, d.h. der Zwischenreibring 3 und der Innenreibring 4 passen sich beim Schließen der Konuskupplung 1, d.h. unter Betätigungskraft an den vorgegebenen Konuswinkel an.
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Dadurch, dass der Außenreibring 2 besonders steif ausgebildet ist, verändert der Au-ßenreibring 2 seinen Konuswinkel auch unter Last nicht nennenswert. Insbesondere kann eine Winkelabweichung des Außenreibrings 2 zwischen dem unbelasteten Zustand und dem belasteten Zustand weniger als 0,5° abweichen.
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Daher ist es nicht erforderlich, dass die Toleranzen des Außenreibrings 2, des Zwischenreibrings 3 und des Innenreibrings 4, wie aus dem Stand der Technik bekannt, weiter eingeschränkt werden müssen, um einen definierten Betrieb der Konuskupplung 1 sicherzustellen. Stattdessen wird ausgenutzt, dass sich der Zwischenreibring 3 und der Innenreibring 4 definiert an den Konuswinkel des Außenreibrings 2 anpassen können, wobei sich der Konuswinkel des Außenreibrings 2 wiederum nicht nennenswert verändert.
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In 1 ist ferner ein Krafteinleitungsbereich 10 am Innenreibring 4 dargestellt, durch den mittels des Betätigungselements 8 die Betätigungskraft in den Innenreibring 4 eingeleitet werden kann. Mit anderen Worten ist der Innenreibring 4 an dem Krafteinleitungsbereich 10 gelagert, sodass sich der Innenreibring 4 gegenüber der Krafteinleitung definiert verformen kann. Mit anderen Worten kann der Innenreibring 4 in Form einer Wippe um den Krafteinleitungsbereich 10 bewegt werden, sodass sich der Innenreibring 4 definiert an die durch den Zwischenreibring 3 bzw. den Außenreibring 2 vorgegebenen Konuswinkel anpassen kann.
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Dabei kann der Innenreibring 4 in einem unbelasteten Zustand einen größeren Konuswinkel aufweisen als der Zwischenreibring 3 und der Außenreibring 2, sodass ein Erstkontaktbereich des Innenreibrings 4, mit dem der Innenreibring 4 den Zwischenreibring 3 bei Einleiten der Betätigungskraft als erstes kontaktiert auf einem radial weiter außen gelegenen Kontaktbereich verlagert werden kann. Mit anderen Worten kontaktiert der Innenreibring 4 den Zwischenreibring 3 bei Krafteinleitung zunächst auf einem äußeren Umfang und passt sich nach bzw. bei Erreichen einer bestimmten Betätigungskraft an den Konuswinkel des Zwischenreibrings 3 an. Dies ermöglicht im geschlossenen Zustand der Konuskupplung 1 eine besonders homogene Flächenpressung und verhindert, dass beispielsweise bei Wärmeeintrag eine Veränderung der Flächenpressung eintritt.
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2 zeigt eine zu 1 ähnliche Darstellung, wobei die Form der Krafteinleitung verändert wurde. Das Betätigungselement wirkt hierbei auf den Außenreibring 2 und nicht, wie in 1, auf den Innenreibring 4. Der Innenreibring 4 ist wiederum an seinem Krafteinleitungsbereich 10 gelagert, sodass die vorhergehende Beschreibung analog übertragbar ist. Die einzige Änderung besteht darin, dass die Kraft über den Außenreibring 2 eingeleitet und durch den Zwischenreibring 3 auf den Innenreibring 4 übertragen wird. Der Innenreibring 4 ist über den Krafteinleitungsbereich 10 am Gehäuse 5 abgestützt. Entsprechend wechselt das Sicherungselement 9 die Axialposition auf die Abtriebsseite.
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3 zeigt eine Konuskupplung 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Die grundsätzliche Funktion ist dabei von 1 übertragbar. Die Konuskupplung 1 von 3 ist beispielsweise als Getriebebremse ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Außenreibring 2 direkt in das Getriebegehäuse 5 integriert bzw. weist das Getriebegehäuse 5 einen integralen Bestandteil auf, der als Außenreibring 2 wirkt. Der Außenreibring 2 kann in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Verschleißschutzbauteil versehen werden bzw. entsprechend beschichtet werden, um eine geeignete Reibfläche für den Zwischenreibring 3 bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Außenreibring 2 zusammen mit dem Gehäuse 5 der Konuskupplung 1 hergestellt werden, zum Beispiel gegossen werden.
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Wird über das Betätigungselement 8 eine Betätigungskraft über den Krafteinleitungsbereich 10 in den Innenreibring 4 eingeleitet, wird folglich der Reibschluss zwischen dem Innenreibring 4, dem Zwischenreibring 3 und dem Außenreibring 2, das heißt dem Gehäuse 5, hergestellt.
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4a-4e zeigen verschiedene Ausgestaltungsformen des Innenreibrings 4. Hierbei kann eine Reibfläche 11 des Innenreibrings 4 gerade oder gekrümmt verlaufen, d.h., dass der Innenreibring 4 im Querschnitt betrachtet rechteckig ausgebildet sein kann oder, wie in 4d, 4e gezeigt, von einer rechteckigen Querschnittsform abweichen kann. Hierbei kann die Reibfläche 11 insbesondere eine gekrümmte Form aufweisen, die konkav oder konvex sein kann und auch als ballige Form bezeichnet werden kann.
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Ebenso ist es möglich, den Krafteinleitungsbereich 10 in den verschiedenen Ausführungsbeispielen zu variieren. Der Krafteinleitungsbereich 10 kann dabei an unterschiedlichen Axialpositionen angeordnet sein, um entsprechende abweichende Krafteinleitungen auf den Zwischenreibring 3 durch den Innenreibring 4 zu ermöglichen. Ebenso kann der Winkel unter dem sich der Krafteinleitungsbereich 10 von dem Innenreibring 4 weg erstreckt variiert werden. Selbstverständlich sind die einzelnen gezeigten Ausführungsformen des Innenreibrings 4 beliebig miteinander kombinierbar.
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Die in den einzelnen Fig. gezeigten Ausführungsbeispiele sind lediglich beispielhaft. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigt sind, sind vollständig aufeinander übertragbar, untereinander austauschbar und miteinander kombinierbar.
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Bezugszeichen
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- 1
- Konuskupplung
- 2
- Außenreibring
- 3
- Zwischenreibring
- 4
- Innenreibring
- 5
- Gehäuse
- 6
- Welle
- 7
- Drehachse
- 8
- Betätigungselement
- 9
- Sicherungselement
- 10
- Krafteinleitungsbereich
- 11
- Reibfläche
