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Die
Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit automatischem Verschleißausgleich,
die insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann.
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Eine
herkömmliche
Reibungskupplung weist ein Schwungrad auf, das insbesondere mit
einer Brennkraftmaschine verbindbar ist. Ferner ist eine axial verschiebbare
Anpressplatte vorgesehen. Durch das axiale Verschieben der Anpressplatte
in Richtung des Schwungrads wird eine Reibbelagscheibe, die zwischen
dem Schwungrad und der Anpressplatte angeordnet ist, angedrückt, so
dass Reibschluss entsteht. Die Reibbelagscheibe ist über eine
Getriebewelle mit dem Getriebe verbunden. Üblicherweise wird beispielsweise
mittels einer Tellerfeder die erforderliche Anpresskraft auf die
Anpressplatte aufgebracht. Zum Trennen bzw. Öffnen der Kupplung wird bei
Kraftfahrzeugen über
das Kupplungspedal Kraft auf die Tellerfeder aufgebracht, so dass
die von der Tellerfeder auf die Anpressplatte aufgebrachte Kraft
reduziert wird. Durch an den Reibbelägen auftretenden Verschleiß verändert sich
die Lage der Tellerfeder. Hierdurch erhöht sich die erforderliche Ausrückkraft
zum Trennen bzw. Öffnen
der Kupplung. Um eine im Wesentlichen konstante Ausrückkraft
bei zunehmendem Verschleiß zu
ermöglichen,
ist es erforderlich, den axialen Verschleiß der Reibbeläge auszugleichen.
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Eine
Reibungskupplung mit Verschleißausgleich
ist beispielsweise aus
DE 29
20 932 bekannt. Zum Verschleißausgleich ist bei dieser Kupplung
mit der ringförmigen
Anpressplatte ein ringförmiges Nachstellelement
verbunden. Das Nachstellelement liegt an der Anpressplatte an. Die
Anlageflächen
sind durch an den Stirnseiten der Anpressplatte und der in Richtung
der Anpressplatte weisenden Stirnseite des Nachstellelements vorgesehene
keilförmige
Elemente gebildet. Hierdurch sind Anlageflächen gebildet, die zur Stirnseite
der Anpressplatte sowie zur Stirnseite des Nachstellelements einen
Winkel aufweisen. Durch Verdrehen des Nachstellelements gegenüber der
Anpressplatte ändert
sich der Abstand von der Anpressplatte zum Nachstellelement. Um
einen automatischen Verschleißausgleich
zu ermöglichen, sind
zwischen der Anpressplatte und dem Nachstellelement im Wesentlichen
tangential verlaufende Federn angeordnet. Durch die Federn wird
eine Kraft ausgeübt,
die stets ein Verdrehen des Nachstellelements und somit ein Vergrößern des
Abstands von Anpressplatte und Nachstellelement bewirken würde. Dieser
Federkraft wirkt die Kraft der Tellerfeder und die zwischen Anpressplatte
und Nachstellelement wirkende Reibkraft entgegen. Um einen Verschleißausgleich
zu ermöglichen,
der über
die gesamte Lebensdauer einer Kupplung ca. 2,5 mm betragen kann,
ist es bei dieser Reibkupplung erforderlich, sämtliche Feder- und Reibkräfte exakt
aufeinander abzustimmen, um beispielsweise zu vermeiden, dass das
Nachstellelement auf Grund zu großer Federkraft zu weit gedreht
wird. Dies hätte
ein Schleifen der Kupplung und somit einen erhöhten Verschleiß zur Folge.
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Eine
weitere Reibungskupplung mit Verschleißausgleich, der nach dem selben
Prinzip funktioniert, ist in
EP
0 622 559 beschrieben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Reibungskupplung mit automatischem Verschleißausgleich
zu schaffen, bei welcher ein möglichst
exakter Verschleißausgleich
erfolgt.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1.
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Bei
der erfindungsgemäßen Reibungskupplung
ist ein Verschleißaufnehmer
zur Aufnahme des Verschleißes
der Reibbelagscheibe in geschlossenem, d.h. belastetem Zustand vorgesehen.
Mit dem Verschleißaufnehmer
ist erfindungsgemäß ein Anschlagelement
vorgesehen, gegen das sich das Nachstellelement in geöffnetem
Zustand bewegt. Der auftretende Verschleiß wird somit bei geschlossener bzw.
belasteter Kupplung wahrgenommen und insbesondere mechanisch gespeichert.
Das Nachstellen der Kupplung erfolgt in unbelastetem Zustand, d.h. wenn
eine nur geringe Kraft auf die Anpressplatte und das mit der Anpressplatte
verbundene Nachstellelement ausgeübt wird. Nur in unbelastetem
Zustand ist es bei einem beispielsweise als Nachstellring ausgebildeten
Nachstellelement möglich,
mit relativ geringer Federkraft das Nachstellelement gegenüber der
Anpressplatte zu verdrehen, um den Abstand dieser beiden Bauteile
zueinander zu vergrößern und
den Verschleiß auszugleichen.
Da dieser Verschleißausgleich
erfindungsgemäß derart
erfolgt, dass sich das Nachstellelement gegen ein Anschlagelement
bewegt, ist beispielsweise auf Grund von zu großer Federkraft ein zu weites
Drehen eines Nachstellringes und damit ein Schleifen des Reibbelags vermieden.
Ferner ist es gemäß der Erfindung
vorteilhaft, dass der exakte Verschleiß in dem Zustand aufgenommen
wird, in dem er exakt bestimmt werden kann. Dies ist nur in geschlossenem
Zustand der Kupplung möglich.
Auf Grund der Verbindung zwischen dem Verschleißaufnehmer und dem Anschlagelement
erfolgt eine Übertragung
des Verschleißes auf
das Anschlagelement.
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Erfolgt
die Verschleißaufnahme
beispielsweise durch ein Verschieben des Verschleißaufnehmers,
hat dies erfindungsgemäß ein Verschieben
des Anschlagelements zur Folge. Die Verschiebung des Anschlagelements
erfolgt vorzugsweise in geschlossenem Zustand. Auf Grund dieser
Verschiebung des Anschlagelements, die dem Verschleiß entspricht, entsteht
ein Abstand zwischen dem Anschlagelement und dem Nachstellelement,
der vorzugsweise unmittelbar automatisch beim Öffnen der Kupplung durch das
Nachstellelement ausgeglichen wird.
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Bei
der erfindungsgemäßen Reibungskupplung
wird somit vorzugsweise ein Verschleißaufnehmer in geschlossenem
Zustand um den Betrag des Verschleißes verschoben. Bei dem Verschleißaufnehmer
handelt es sich insbesondere um ein unbelastetes Bauteil, d.h. ein
Bauteil, das die von der Tellerfeder oder einem entsprechenden Element
aufgebrachte Kraft nicht überträgt. Beim
Auskuppeln, d.h. bei geöffnetem
Zustand, wird das Nachstellelement und auch die Anpressplatte entlastet.
Hierdurch kann beispielsweise beim Vorsehen eines Nachstellrings mit
relativ geringer Federkraft eine automatische Nachstellung, d.h.
ein Verdrehen des Nachstellrings, erfolgen. Hierdurch ändert sich
der Abstand zwischen Anpressplatte und Nachstellelement, d.h. axiale
Gesamtmaß vergrößert sich.
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Die
Bauteile der erfindungsgemäßen Reibungskupplung
sind vorzugsweise derart miteinander verbunden bzw. wirken derart
miteinander zusammen, dass sich bei auftretendem Verschleiß der Abstand
zwischen der Anpressplatte und dem Anschlagelement verändert. Diese
Abstandsänderung entspricht
dem Verschleiß.
Vorzugsweise ist der Verschleißaufnehmer
mit der Anpressplatte verbunden. Die Verbindung kann starr oder
beweglich erfolgen.
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Bei
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
ist der Verschleißaufnehmer
fest mit der Anpressplatte verbunden. Bei dieser Ausführungsform verändert sich
bei auftretendem Verschleiß vorzugsweise
der Abstand zwischen dem Verschleißaufnehmer und dem Anschlagelement.
Diese Abstandsänderung
entspricht insbesondere dem Verschleißbetrag.
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Vorzugsweise
ist bei der ersten Ausführungsform
der Verschleißaufnehmer
verschiebbar mit dem Anschlagelement verbunden. Beim Auftreten von
Verschleiß verschiebt
sich somit der Verschleißaufnehmer
gegenüber
dem Anschlagelement. Hierzu ist das Anschlagelement in geschlossenem Zustand
der Kupplung stationär
gehalten. Dies kann beispielsweise durch einen mit dem Gehäuse verbundenen
Anschlag erfolgen. Das Anschlagelement ist jedoch nicht fest mit
dem Gehäuse
verbunden. Die Verschiebung zwischen dem Verschleißaufnehmer und
dem Anschlagelement erfolgt vorzugsweise derart, dass die Verschiebung
und damit der vergrößerte Abstand
von Verschleißaufnehmer
und Anschlagelement erhalten bleibt. Dies hat zur Folge, dass sich beim Öffnen der
Kupplung das Anschlagelement um den Betrag des Verschleißes verschiebt
und sich das Nachstellelement bewegen kann, bis es am Anschlagelement
anliegt und somit der Verschleiß ausgeglichen
ist. Die Verschiebung zwischen dem Verschleißaufnehmer und dem Anschlagelement
kann beispielsweise dadurch fixiert werden, dass Rastelemente vorgesehen
sind, die ein Auseinanderziehen der beiden Bauteile, d.h. ein Vergrößern des
Abstandes von Verschleißaufnehmer
und Anschlagelement, ermöglichen.
Da das Vorsehen von Rastelementen den Nachteil hat, dass nur eine
stufenweise Abstandsänderung
möglich
ist, ist vorzugsweise eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem
Verschleißaufnehmer
und dem Anschlagelement vorgesehen. Hierbei handelt es sich insbesondere
um eine Presspassung mit kleinen Toleranzen und ausgewählter Materialpaarung.
Hierbei sind die in der Passung auftretenden Reibkräfte derart
ausgewählt, dass
sie durch das Federelement der Reibungskupplung, das die Anpressplatte
mit Kraft beaufschlagt, überwunden
werden können.
Andererseits ist die Reibung so groß, dass beim Öffnen der
Kupplung der Verschleißaufnehmer
zusammen mit dem Anschlagelement verschoben wird und eine Abstandsänderung
dieser beiden Bauteile nicht auftritt.
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Bei
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind der Verschleißaufnehmer und das Anschlagelement
fest miteinander verbunden. Eine Abstandsänderung zwischen Verschleißaufnehmer
und Abstandselement erfolgt somit bei Verschleiß nicht. Bei dieser Ausführungsform
erfolgt bei Auftreten von Verschleiß eine Abstandsänderung von
Verschleißaufnehmer
und Anpressplatte, d.h. die gemeinsame Breite der beiden Bauteile
vergrößert sich.
Diese Abstandsänderung
erfolgt wiederum in geschlossenem Zustand der Kupplung. Da das Anschlagelement
fest mit dem Verschleißaufnehmer verbunden
ist, erfolgt beim Öffnen
der Kupplung ein Verschieben des Anschlagelements nicht mehr. Durch
das automatische Nachstellelement erfolgt sodann unmittelbar ein
Nachstellen der Kupplung, d.h. ein Verschleißausgleich.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Verschleißaufnehmer
mit der Anpressplatte über
eine Reibverbindung mit geringer Reibung verbunden. Vorzugsweise
handelt es sich hierbei um eine bezogen auf die Stirnseite der Anpressplatte
in einem Winkel angeordnete Fläche.
Entlang dieser schrägen Ebene
kann der Verschleißaufnehmer
verschoben werden, so dass sich der Abstand von Verschleißaufnehmer
und Anpressplatte ändert
bzw. sich das Axialmaß vergrößert. Vorzugsweise
gleitet der Verschleißaufnehmer
in geschlossenem Zustand der Kupplung beim Auftreten von Verschleiß gegen
ein stationäres,
beispielsweise mit dem Kupplungsgehäuse verbundenes Halteelement.
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Ebenso
ist es möglich,
dass die Ebene bzw. die Anlagefläche
des Verschleißaufnehmers
an der Anpressplatte im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung
ausgerichtet ist. Die Verschiebung des Verschleißaufnehmers erfolgt somit in
radialer Richtung. Hierbei ist das Anschlagelement sodann in einem Winkel
zur axialen Richtung angeordnet. Ein Verschieben des Verschleißaufnehmers
zusammen mit dem mit dem Verschleißaufnehmer verbundenen Anschlagelement
bewirkt somit eine dem Verschleiß entsprechende Abstandsänderung.
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Ebenso
ist es möglich,
die beiden vorstehend beschriebenen Varianten einer schrägen Stirnseite
der Anpressplatte und eines schräg
angeordneten Anschlagelements zu kombinieren.
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Auch
bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform
ist es möglich,
zwischen dem Verschleißaufnehmer
und der Anpressplatte eine Verbindung mit hoher Reibung vorzusehen.
Hierbei kann das Halteelement derart ausgebildet sein, dass es beim Auftreten
von Verschleiß ein
Herausziehen oder Verschieben des Verschleißaufnehmers bezüglich der Anpressplatte
entgegen der Reibkraft bewirkt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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l eine schematische Teil-Schnittansicht der
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in geschlossenem Zustand,
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2 eine 1 entsprechende Ansicht nach Auftreten
von Verschleiß,
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3 eine schematische Teil-Schnittansicht der
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in geöffnetem
Zustand,
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4 eine schematische Teil-Schnittansicht der
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in geschlossenem Zustand,
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5, 6 eine 4 entsprechende
Ansicht nach Auftreten von Verschleiß und
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7 eine schematische Teil-Schnittansicht der
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in geöffnetem
Zustand.
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Ein
zu einer Rotationsachse 10 symmetrisches Schwungrad 12 ist
beispielsweise mit einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
verbunden. Innerhalb eines Kupplungsgehäuses 14 ist eine Anpressplatte 16 angeordnet,
die ebenfalls zu der Achse 10 rotationssymmetrisch ist
und als Ring ausgebildet ist. Die Anpressplatte 16 ist
drehfest in dem Gehäuse 14 gehalten
und in Richtung eines Pfeils 18 axial verschiebbar. Zwischen
dem Schwungrad 12 und der Anpressplatte 16 ist
eine Reibbelagscheibe 20 angeordnet, die ebenfalls zur
Achse 10 rotationssymmetrisch ist und über ein Verbindungsteil 22 mit einer
Getriebewelle 24 formschlüssig drehfest verbunden ist.
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Zum
Lösen der
in 1 in geschlossenem Zustand
dargestellten Kupplung wird über
ein Kupplungspedal eine Tellerteder 26 in Richtung eines Pfeils 28 bewegt.
Hierdurch wird die von der Tellerfeder 26 über ein
Nachstellelement 30 auf die Anpressplatte 16 ausgeübte Kraft
verringert, so dass keine reibschlüssige Verbindung mehr zwischen
der Reibbelagscheibe 20, dem Schwungrad 12 und
der Anpressplatte 16 der Brennkraftmaschine besteht.
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Das
Nachstellelement
30 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Ring ausgebildet und zur Achse
10 rotationssymmetrisch.
Das Nachstellelement
30 ist in prinzipiell aus
DE 29 20 932 bekannter Weise
mit der Anpressplatte
16 verbunden. Anlageflächen
32 zwischen
der Anpressplatte
16 und dem Nachstellelement
30 sind
somit als Schräge
ausgebildet, so dass durch ein Verdrehen des Nachstellelements
30 gegenüber der
Anpressplatte
16 eine Abstandsänderung von Anpressplatte
16 zu
dem Nachstellelement
30 bzw. eine Veränderung der gemeinsamen Breite
von Anpressplatte
16 und Nachstellelement
30 erfolgen
kann.
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Im
ersten dargestellten Ausführungsbeispiel (1 – 3)
weist die Anpressplatte 16 radial verlaufende Ansätze 34 auf.
Die Anpressplatte weist vorzugsweise mindestens drei. Mit dem Ansatz 34 ist
im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein als Bolzen oder Pin ausgebildeter Verschleißaufnehmer 36 fest verbunden.
Der insbesondere zylindrische Bolzen 36 ist über eine
Presspassung 38 mit einem Anschlagelement 40 verbunden.
Das Anschlagelement 40 ist beweglich durch eine Öffnung 42 in
einem Gehäusesteg 44 geführt. Das
Anschlagelement 40 ist somit in Richtung eines Pfeils 46 bewegbar.
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In 1 ist die erste Ausführungsform
der Erfindung in geschlossenem Zustand dargestellt, wobei die Reibbelagscheibe 20 noch
keinen Verschleiß aufweist.
Eine Innenseite 48 der Anpressplatte 16 ist somit
auf Höhe
einer Linie 50 in geschlossenem Zustand angeordnet.
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Durch
Auftreten von Verschleiß an
der Reibbelagscheibe 20 wird auf Grund der Federkraft der Tellerfeder 26 das
Nachstellelement 30 zusammen mit der Anpressplatte 16 in 2 in Richtung eines Pfeils 52 verschoben.
Die Verschiebung entspricht gegenüber der Linie 50 einem
Verschleiß x.
Da das Nachstellelement 30 zusammen mit der Anpressplatte 16 verschoben
wird und das Anschlagelement 40 in dem Gehäuseansatz 44 derart
gehalten ist, dass es nicht in Richtung des Pfeils 52,
d.h. in 2 nach links
verschoben werden kann, ist der Verschleiß x auch zwischen einem Kopf 54 und
einem Ansatz 56 des Nachstellelements 30 vorhanden.
Da der Verschleißaufnehmer 36 in
dem Ansatz 34 der Anpressplatte 16 fest gehalten
ist, wird auch der Verschleißaufnehmer 36 in
Richtung des Pfeils 52 um den Betrag x verschoben. Da das
Anschlagelement 40 von dem Gehäuseansatz 44 gehalten
ist, so dass ein Verschieben des Anschlagelements 40 in
Richtung des Pfeils 52 nicht möglich ist, rutscht der Bolzen
bzw. das Verschleißelement 36 in
einer Bohrung 58 des Anschlagelements 40 nach
links. Der Bolzen 36 wird somit um den Verschleißbetrag
x aus der Presspassung 38 herausgezogen. Der Abstand des
Verschleißaufnehmers 36 und
des Anschlagelements 40 bzw. deren gemeinsame Breite ist
somit vergrößert.
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Beim Öffnen der
Kupplung durch Entlasten der Tellerfeder 26 in Richtung
des Pfeils 28 wird das Nachstellelement 30 freigegeben.
Da die Reibungskräfte
zwischen dem Nachstellelement 30 und der Anpressplatte 16 bei
entlasteter Kupplung erheblich geringer sind, dreht sich das Nachstellelement 30 im dargestellten
Ausführungsbeispiel
gegenüber
der Anpressplatte 16 und gleitet entlang der Steigungen der
Flächen 32,
so dass sich der Abstand von Nachstellelement 30 und Anpressscheibe 16 bzw.
deren gemeinsame Breite um den Verschleißbetrag x vergrößert. Die
exakte Vergrößerung um
den Verschleißbetrag
x ist dadurch sichergestellt, dass der Ansatz 56 des Nachstellelements 30 nach
vollständigem
Verschleißausgleich
an den Kopf 54 des Anschlagelements 40 stößt. Beim
nächsten
Betätigen der
Kupplung ist somit kein erhöhter
Kraftaufwand und auch kein erhöhter
Pedalweg erforderlich, da der aufgetretene Verschleiß exakt
ausgeglichen wurde. Auf Grund des Anschlagelements 40 ist
ein zu weites Nachstellen der Kupplung und damit ein Schleifen der
Reibbelagscheibe 20 bei geöffneter Kupplung vermieden.
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In
der zweiten Ausführungsform
(4 – 7 der
Erfindung) sind identische oder ähnliche
Bestandteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Der
wesentliche Unterschied der zweiten Ausführungsform gegenüber der
ersten Ausführungsform
besteht in der Ausgestaltung einer Anpressplatte 60, des
Verschleißaufnehmers 62 sowie des
Anschlagelements 64. Die Anpressplatte 60, die rotationssymmetrisch
bezüglich
der Achse 10 ausgebildet ist, weist keilförmige Ausnehmungen 66 auf.
An der Stirnseite der Anpressplatte 60 sind am Anfang verteilt
mindestens drei keilförmige
Ausnehmungen 66 vorgesehen. Durch die keilförmigen Ausnehmungen 66 ist
eine schräge
Fläche 68 ausgebildet,
die in der dargestellten Ausführungsform
derart angeordnet ist, dass sich der Abstand von der Reibbelagscheibe 20 in
radialer Richtung nach außen
vergrößert.
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An
der schrägen
Fläche 68 liegt
eine ebenfalls schräge
Fläche 70 des
Verschleißaufnehmers 62 an.
Der Verschleißaufnehmer 62 ist über einen Steg 72 mit
dem Anschlagelement 64 fest verbunden. Hierdurch ist eine
U-förmige
Ausnehmung 74 gebildet. Durch die Ausnehmung 74 ist
ein Stegteil 76 des Nachstellelements 30 hindurchgeführt. Ferner ragt
in die Ausnehmung 74 ein Halteelement 78 hinein.
Das Halteelement 78 ist fest mit dem Gehäuse 14 verbunden.
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Die
Tellerfeder 26 stützt
sich an dem Nachstellelement 30 ab, wobei der Verschleißaufnehmer 62 und
das fest mit diesem verbundene Anschlagelement 64 stets
von der Kraft der Tellerteder 26 unbelastet sind.
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Beim
Auftreten eines Verschleißes
x (5) gegenüber der
Linie 50 wird die Anpressplatte 60 zusammen mit
dem Verschleißaufnehmer 62 sowie
mit dem fest mit dem Verschleißaufnehmer 62 verbundenen
Anschlagelement 64 in Richtung eines Pfeils 80 verschoben.
Der Verschleiß x
tritt zumindest theoretisch auch zwischen einer Innenseite 82 der
Ausnehmung 74 und dem Halteelement 78 auf. Da
der Verschleißaufnehmer 62 mit
einem Unterstützungselement 84,
beispielsweise einer Feder, belastet ist, wird der Verschleißaufnehmer 62 unmittelbar
beim Auftreten eines Verschleißes
in Richtung eines Pfeils 86 entlang der schrägen Fläche 68 verschoben,
bis die Innenseite 82 wieder an dem Halteelement 78 anliegt (6). Selbstverständlich erfolgt
das Verschieben in Richtung des Pfeils 86 kontinuierlich
und ist nur zur Veranschaulichung in den 5 und 6 in
zwei Schritten dargestellt. Die Unterstützungsfeder 84 kann
ggf. entfallen, da die Bewegung des Verschleißaufnehmers 62 auch
auf Grund von Fliehkräften
erfolgen kann. Sobald die Kupplung in den geöffneten Zustand übergeführt wird,
wird die Feder 26 in Richtung des Pfeils 28 bewegt
und das Nachstellelement 30 entlastet. Dies hat zur Folge,
dass sich das Nachstellelement 30 gegenüber der Anpressplatte 60 dreht, bis
der durch die Ausnehmung 74 hindurchführende Steg 76 wieder
an dem Anschlagelement 64 anliegt (7). Da beim Öffnen der Kupplung die Anpressplatte 60 zusammen
mit dem Verschleißelement 62 und
dem Nachstellelement 30 in 7 nach
rechts bewegt wird, wird das Halteelement 78 elastisch
verformt.