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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibkupplungen bekannt, bei denen aufgrund einer sich über den Betätigungsweg verändernden Federkennlinie einer Betätigungsfeder für das Reibpaket der Reibkupplung eine Verstärkerfeder vorgesehen ist. Diese nimmt ab einem vorbestimmten Betätigungsweg Einfluss auf die Betätigungskraft, sodass die Betätigungskraft über den gesamten Betätigungsweg stets zumindest auf einem gewünschten Minimum gehalten wird. Hierbei ist jedoch nachteilig, dass ein zusätzliches Bauteil in der Reibkupplung integriert werden muss.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 und des Schutzanspruches 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Schutzansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung mit einem Federelement, welches einen Stützabschnitt und einen Verstärkerabschnitt aufweist, wobei der Stützabschnitt dazu eingerichtet ist, ein Auflager für eine Betätigungsfeder, mit einer über einen Betätigungsweg sich verändernden Federkraft, für eine Reibkupplung zu bilden, und wobei der Verstärkerabschnitt dazu eingerichtet ist, die Federkraft der Betätigungsfeder zumindest über einen Teil des Betätigungswegs zu verstärken.
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Das Federelement der Reibkupplung ist dazu vorgesehen, einen Einfluss auf die einzuleitende Betätigungskraft auf eine Betätigungsfeder zu nehmen. Beispielsweise bildet der Verstärkerabschnitt einen versetzten Federflansch für eine Betätigungseinrichtung. Dabei wird die Betätigungsfeder mittels der Betätigungseinrichtung zunächst allein betätigt, während die Betätigungsfeder eine relativ hohe Federkraft aufweist. Nach der fortgesetzten Betätigung wird ein Abschnitt des Betätigungswegs erreicht, bei dem die Federkraft der Betätigungsfeder abnimmt. Hier wird nun der Verstärkerabschnitt erreicht, sodass das Federelement beim Erreichen dieses versetzten Flanschs eine erhöhte Gesamtkraft für die Betätigungseinrichtung erzeugt. Somit wird die eventuell zu starke Abnahme der Federkraft der Betätigungsfeder nicht an die Betätigungseinrichtung und somit auch nicht an den Benutzer weitergegeben. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen für andere Betätigungsfedern mit einer sich über den Betätigungsweg verändernden Federkraft möglich.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, weitere Elemente oder zumindest ein weiteres Element zur Abstützung der Betätigungsfeder vorzusehen, zum Beispiel ein Drahtring, über den die Betätigungsfeder zu einem axial fixierten Bauteil, zum Beispiel einem mitrotierenden Kupplungsdeckel, der Reibkupplung gelagert ist.
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Hier wird nun vorgeschlagen, einen Stützabschnitt in das Federelement zu integrieren, sodass auf ein weiteres Bauteil verzichtet werden kann. Der Stützabschnitt bildet also ein entsprechendes Auflager für die Betätigungsfeder zum Beispiel zwischen dem Auflagepunkt der Betätigungsfeder und einem mitrotierenden Kupplungsdeckel einer Reibkupplung. Somit können mit einem einzigen Bauteil die zwei Funktionen erfüllt werden, sodass nur ein einziges Einlegen und Positionieren für beide Funktionselemente vorgenommen werden muss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Federelements ist das Federelement aus einem Federstahlblech geformt, bevorzugt mittels Blechumformen und Schneiden.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Federelement aus einem Stück Federstahlblech geformt, wodurch die Fertigung besonders einfach wird. Besonders bevorzugt wird das Federelement durch Blechumformen, zum Beispiel Pressen, und Schneiden, zum Beispiel Stanzen, in die gewünschte Endform gebracht. Dies ist vor allem auch deswegen vorteilhaft, weil das Federelement mit den zwei Funktionselementen aus einem einzigen Blech gebildet werden kann und somit der Materialeinsatz und der Materialabfall verringert werden kann. Besonders bevorzugt finden das Umformen und das Schneiden ganz in einem Fertigungsschritt statt, zum Beispiel einem kombinierten Stanz-Pressprozess.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Federelements ist das Auflager des Stützabschnitts durch Ausbeulen im Blech gebildet.
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Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Auflager durch eine Erhebung im Federelement gebildet, die durch eine rückseitige Vertiefung ausgeformt wird. Das Auflager bildet bei dieser Ausführungsform bevorzugt einen Bogen oder eine Kuppel. Das Auflager kann dabei umfänglich geschlossen sein oder aus einer Mehrzahl von einzelnen Abschnitten gebildet sein. Ein solches Federelement ist besonders einfach zu fertigen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Federelements weist das Federelement eine Bolzenaufnahme auf, über welche das Federelement mittels eines Federbolzens an einem Kupplungsdeckel einer Reibkupplung fixierbar ist.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement über einen Federbolzen in der Reibkupplung fixierbar und muss keine weiteren Befestigungselemente aufweisen. Eine solche Bolzenaufnahme ist beispielsweise eine Öffnung in dem Federelement oder ein in einem eröffneten Bereich gebildeter Anschlag, bevorzugt zur radialen Außenseite des Federbolzens und zumindest in eine Umfangsrichtung. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass das Federelement keineswegs axial fixiert werden muss, sondern vielmehr zum Beispiel über die Betätigungsfeder mittels der Anpresskräfte in der axialen Position gehalten wird.
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Die Reibkupplung mit einer Rotationsachse ist zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgesehen, wobei die Reibkupplung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – zumindest ein Reibpaket mit zumindest einer Anpressplatte und zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe, über die im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
- – einen Kupplungsdeckel, welcher das Reibpaket in einem Innenraum aufnimmt;
- – eine Betätigungsfeder zum Anpressen der Anpressplatte, wobei die Betätigungsfeder im Kupplungsdeckel mittels einer Federaufnahme eingehängt und gelagert ist; und
- – ein Federelement gemäß der obigen Beschreibung, wobei das Federelement mittels der Federaufnahme des Betätigungselements eingehängt und gelagert ist.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Antriebsstrang und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, die gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Zum Ausüben einer Anpresskraft wird eine Betätigungsfeder eingesetzt, meist eine Tellerfeder. Die Betätigungsfeder ist gegen den mitrotierenden Kupplungsdeckel verkippbar abgestützt und mittels einer Federaufnahme radial, und gegebenenfalls umfänglich, positioniert. Die Abstützung der Betätigungsfeder wird dabei durch das Auflager des Stützabschnitts des Federelements gebildet. Das Federelement ist dabei bevorzugt mittels der Federaufnahme der Betätigungsfeder radial, und gegebenenfalls umfänglich, gelagert. Bei dem Aufbau dieser Reibkupplung wird auf ein zusätzlich Bauteil zur Abstützung der Betätigungsfeder verzichtet und somit die Fertigung vereinfacht, Material eingespart und die Herstellungskosten reduziert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die Reibkupplung normal geschlossen und gedrückt betätigbar.
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Eine solche Kupplungskonfiguration erlaubt eine besonders einfache Implementierung des Federelements. Eine normal geschlossene Reibkupplung wird durch die Betätigungsfeder angepresst, sodass ein Reibmoment übertragbar ist. Erst durch Aufbringen einer externen Betätigungskraft wird die Reibkupplung gelöst, sodass kein Reibmoment übertragbar ist. Diese Betätigungskraft wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform durch Drücken auf die Betätigungsfeder erreicht. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass das hier vorgeschlagene Federelement auch mit einer normal offenen und/oder gezogenen Reibkupplung verwendbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die Reibkupplung selbstnachstellend eingerichtet.
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Eine solche Reibkupplung ist besonders günstig für die Anwendung des Federelements, weil (bis auf die Anpressplatte) die Reibkupplungselemente zur Übertragung eines Drehmoments in etwa in einer konstanten Lage gehalten werden, indem die Anpressplatte entsprechend dem Verlust an Reibbelagsdicke infolge von Verschleiß verlagert wird. Dabei wird beispielsweise die Anpressnocke der Anpressplatte durch die rückwärtige Seite der Nachstelleinrichtung ersetzt, sodass die Betätigungsfeder über den Verschleiß der Reibkupplung (nahezu) in einer Ausgangslage gehalten wird. Eine Nachstelleinrichtung ist beispielsweise eine weggesteuerte Nachstelleinrichtung mit einer Antriebsklinke, die mittels eines Antriebsritzels eine Nachstellmechanik antreibt, sobald eine Änderung des Wegs der Anpressplatte aufgrund von einer Abnahme der Dicke des Reibbelags detektiert wird.
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Ferner wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
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Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die oben beschriebene Reibkupplung ist kostengünstig fertigbar und weist zugleich keine Bauraumzunahme auf. Zudem ist die Wartung im Schadensfall durch ein vereinfachtes Auswechseln der Abstützung der Betätigungsfeder vereinfacht, weil nun das gesamte Federelement, das leicht zu positionieren ist, ausgetauscht wird.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die in den Schutzansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: eine Reibkupplung mit Federelement im Schnitt,
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2: eine selbstnachstellende Reibkupplung mit Federelement im Schnitt,
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3: eine Draufsicht auf eine Reibkupplung mit Federelement,
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4: ein Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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In 1 wird eine Reibkupplung 2 mit einem Federelement 1 gezeigt, wobei der Stützabschnitt 3 hier ein Auflager 5 durch eine bogenförmige Ausbeulung bildet. Der Verstärkerabschnitt 4 erstreckt sich von der Federbolzenaufnahme 9 zur Rotationsachse 12 hin nach innen und ergänzt die Federkraft 8 beim Erreichen eines vorbestimmten Betätigungswegs 7 der Betätigungsfeder 6. Die Betätigungsfeder 6 ist hier an einer Federaufnahme 19, hier ein Federbolzen 10, aufgehängt, über den auch das Federelement 1 mittels der Federbolzenaufnahme 9 aufgehängt ist. Die Betätigungsfeder 6 ist hier eine Tellerfeder, die sich auf dem Auflager 5 abstützt und über das Auflager 5 verkippbar ist. Bei einer drückenden Betätigung der Betätigungsfeder 6 wird das Reibpaket 15 löst. Der Punkt der Krafteinleitung liegt hierbei in der Verlängerung des hier dargestellten Pfeils der Federkraft 8. Das Reibpaket 15 setzt sich aus der Anpressplatte 16, der korrespondierenden Reibescheibe 17 und einer Gegenplatte 25 zusammen, sodass ein Drehmoment von der Anpressplatte 16 und der Gegenplatte 25 auf die Reibscheibe 17 lösbar übertragbar ist. Das Reibpaket 15 befindet sich dabei im Innenraum 18 des Kupplungsdeckels 11, welcher hier das axiale Widerlager für die an der Anpressung der Anpressplatte 16 beteiligten Elemente der Reibkupplung 2 bildet.
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In 2 ist eine ähnliche Konfiguration wie in 1 gezeigt, wobei hier die Betätigungsfeder 6 auf eine Nachstelleinrichtung 26 einwirkt, die hier als weggesteuerte Nachstelleinrichtung ausgeführt ist, sodass die Ausgangslage der Betätigungsfeder 6 über den Verschleiß zum Beispiel der Beläge der Reibscheibe 17 (nahezu) konstant bleibt.
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In 3 ist ein Ausschnitt einer Reibkupplung 2 in Draufsicht gezeigt, wobei hier die Betätigungsfeder 6 mit ihren Federzungen gezeigt ist, die sich mit dem Verstärkerabschnitt 4 des Federelements 1 abwechseln. Weiterhin ist der Stützabschnitt 3 einstückig mit dem Verstärkerabschnitt 4 verbunden.
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In 4 ist ein Kraftfahrzeug 20 mit einer Antriebseinheit 21 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 24 quer zur Längsachse 23 vor der Fahrerkabine 22 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 21 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über eine Abtriebswelle 13 mittels einer Reibkupplung 2 mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 14 verbunden ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Federelement die Stützung und die Verstärkung einer Betätigungsfeder einer Reibkupplung in einem Bauelement integriert, wodurch die Montage erleichtert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federelement
- 2
- Reibkupplung
- 3
- Stützabschnitt
- 4
- Verstärkerabschnitt
- 5
- Auflager
- 6
- Betätigungsfeder
- 7
- Betätigungsweg
- 8
- Federkraft
- 9
- Bolzenaufnahme
- 10
- Federbolzen
- 11
- Kupplungsdeckel
- 12
- Rotationsachse
- 13
- Abtriebswelle
- 14
- Antriebsstrang
- 15
- Reibpaket
- 16
- Anpressplatte
- 17
- Reibscheibe
- 18
- Innenraum
- 19
- Federaufnahme
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Antriebseinheit
- 22
- Fahrerkabine
- 23
- Längsachse
- 24
- Motorachse
- 25
- Gegenplatte
- 26
- Nachstelleinrichtung
