DE2931513A1

DE2931513A1 - Trennkupplung

Info

Publication number: DE2931513A1
Application number: DE19792931513
Authority: DE
Inventors: Hubert Hauguth
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1981-02-19

Description

Trennkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, insbesondere K.aftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine als Antriebsquelle, bei welchem im Kraftfluß zwischen Br.ennkraftmaschine und angetriebenen Rädern der Reihenfolge nach ein Schwungrad, eine Anfahr- und Schaltkupplung sowie ein Getriebe angeordnet sind.
Es ist bereits vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 27 48 697.1), zwischen der Brennkraftmaschine und dem Schwungrad eine Trennkupplung vorzusehen, um bei bestimmten Betriebszuständen die Brennkraftmaschine vom Kraftfahrzeug zu trennen und vorübergehend stillzusetzen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit möglichst geringem Aufwand ein ganz besonders betriebssicheres System zu erstellen, mit welchem in bestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges die Brennkraftmaschine stillgelegt werden kann und gleichzeitig über eine Zusatzschwungmasse vorübergehend ein Schwungmoment gespeichert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Anfahr- und Schaltkupplung eine Trennkupplung angeordnet ist, zum wahlweisen Verbinden oder Trennen einer Zusatzschwungmasse mit der Brennkraftmaschine. Durch die parallele Anordnung der Zusatzschwungmasse zur Anfahr- und Schaltkupplung wird erreicht, daß die Trennkupplung nicht im Kraftfluß von Brennkraftmaschine zum Getriebe liegt, wodurch diese Kupplung kleiner und leichter ausgeführt werden kann. Damit ergeben sich gleichzeitig auch geringere Betätigungskräfte. Weiterhin ist diese Trennkupplung geringeren Belastungen durch Momentspitzen der Brennkraftmaschine ausResetzt, da das Schwungrad der Brennkraftmaschine nicht von dieser getrennt werden kann. Zudem führt ein möglicher Ausfall der Trennkupplung nicht zum Ausfall des gesamten Fahrzeuges.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Trennkupplung als Reibungskupplung ausgebildet ist. Es ist zwar prinzipiell möglich, auch:andere Kupplungssysteme vorzusehen, jedoch weisen Reibungskupplungen prinzipiell den Vorteil auf, schnell ein- bzw. ausgekuppelt werden zu können.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Trennkupplung auf der der Anfahr- und Schaltkupplung gegenüberliegenden Seite des Schwungrades in einer Lagerstelle zur unabhängigen Verdrehung im ausgekuppelten Zustand gelagert ist. Die Lagerung an dieser Stelle ermöglicht eine sehr kompakte Ausführung der Trennkupplung.
Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, die Trennkupplung elektromagnetisch zu betätigen. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, diese Trennkupplung mechanisch oder hydraulisch zu betätigen.
Bei Anordnung der Trennkupplung auf der der Anfahr- und Schaltkupplung gegenüberliegenden Seite des Schwungrades ist eine sehr kompakte Ausführung der Trennkupplung im Bereich ihrer Lagerstelle möglich.
Es ist jedoch auch möglich, die Trennkupplung mit ihrer wesentlichen Masse konzentrisch um das Schwungrad sowie die Anfahr- und Schaltkupplung herum anzuordnen. Dadurch kann auch bei geringem Raumaufwand das Schwungmoment infolge des relativ großen Abstandes von der Drehachse vergrößert werden.
Gleichzeitig ist es bei einer solchen Ausführung möglich, die Trennkupplung im wesentlichen auf der dem Schwungrad abgewandten Seite der Anfahr- und Schaltkupplung anzuordnen und von außen her über ein mechanisches Ausrücksystem zu betätigen.
Für den Fall, daß die Anfahr- und Schaltkupplung als gedruckte Membranfederkupplung mit am Gehäuse über Abstützniete abgestUtzter Membranfeder ausgebildet ist, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kupplungsscheibe der Trennkupplung über die Abstützniete fest mit dem Gehäuse der Anfahr- und Schaltkupplung verbunden ist, Anpreßplatte und Gegenanpreßplatte der Trennkupplung zu beiden Seiten der Kupplungsscheibe angeordnet sind und auf der der Anfahr- und Schaltkupplung abgewandten Seite der Trennkupplung eine Membranfeder vorgesehen ist. Damit kann die Trennkupplung wie eine ganz normale Membranfederkupplung von außen her mechanisch betätigt werden und eine besondere Ausgestaltung sieht hier eine gezogene Kupplungsausführung vor.
Bei einer Anordnung der Trennkupplung auf der der Anfahr- und Schaltkupplung abgewandten Seite des Schwungrades ist es besonders vorteilhaft, diese Trennkupplung über einen entsprechenden eibbelag auf dieser Seite mit dem Schwungrad zu kuppeln. Bei dieser Anordnung der Trennkupplung ist sowohl eine elektromagnetische Betätigung als auch eine hydraulische Betätigung besonders vorteilhaft anwendbar.
Bei einer hydraulischen Betätigung wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der zur Betätigung notwendige Druckkanal für das Hydraulikmedium von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine her über die beidseitig abgedichtete Lagerstelle an die Kupplung herangeführt wird.
Bei Ausführung der Trennkupplung als elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß auf der der Anfahr- und Schaltkupplung abgewandten Seite des Schwungrades mit diesem drehfest, aber axial verschiebbar, eine Ankerscheibe verbunden ist, welche mit der Trennkupplung kuppelbar ist.
In vorteilhafter Weise wird bei einer solchen Ausführung der Trennkupplung zwischen dem Schwungrad und der Ankerscheibe eine nicht magnetische Platte angeordnet.
Die Erfindung wird anschließend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Standes der Technik; Fig. 2 eine Prinzipdarstellung entsprechend der Patentanmeldung; Fig. 3 die Darstellung einer Kupplungsausführung mit elektromagnetisch betätigter Trennkupplung; Fig. 4 die Darstellung der Kupplungsausführung mit hydraulisch betätigter Trennkupplung; Fig. 5 die Darstellung der Kupplungsausführung mit mechanisch betätigter Trennkupplung.
Fig. 1 stellt das Prinzip des Standes der Technik dar. Eine Brennkraftmaschine 36 treibt über eine Trennkupplung T, über ein Schwungrad 2, über eine Anfahr- und Schaltkiipplung 3 und über ein Getriebe 37 die Räder 39 eines Fahrzeuges an. Bei bestimmten Betriebszuständen, insbesondere im Schubbetrieb, wenn die Brennkraftmaschine das Fahrzeug nicht antreiben muß, das Schwungrad 2 jedoch eine bestimmte Mindestdrehzahl aufweist, ist es vorteilhaft, Brennkraftmaschine und Schwungrad voneinander zu trennen.
Damit ist es möglich, insbesondere im Leerlaufbereich bzw. im Schubbereich den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission zu verringern. Die im Schwungrad ? gespeicherte Energie kann zum erneuten Starten der Brennkraftmaschine herangezogen werden. Dies ist auch dann möglich, wenn das Fahrzeug bereits steht und rechtzeitig die Anfahr- und Schaltkupplung 3 die Verbindung zwischen dem Getriebe 37 und dem Schwungrad 2 gelöst hat, so daß das Schwungrad leer weiterdrehen kann.
Fig. 2 stellt prinzipiell den Erfindungsgedanken dar. Die Brennkraftmaschine 36 ist in üblicher Weise über ihre Kurbelwelle fest mit dem Schwungrad 2 verbunden. Uber die Anfahr- und Schaltkupplung 3 und über das Getriebe 37 werden die Räder 39 angetrieben.
Parallel zur Anfahr- und Schaltkupplung 3 ist eine Trennkupplung 14, 15, 16 angeordnet, über die eine Zusatzschwungmasse Z zu- bzw.
abgeschaltet werden kann. Der Vorteil einer solchen Ausführung liegt darin, daß die Trennkupplung nicht im Kraftfluß Brennkraftmaschine - Getriebe liegt und dadurch schwächer dimensioniert sein kann, daß die auf die Trennkupplung einwirkende Ungleichfö.-migkeit von der Brennkraftmaschine her sehr gering ist, da das Schwungrad 2 diese Momentspitzen ausgleicht, daß bei Ausfall der Trennkupplung das Fahrzeug weiterhin benutzt werden kann.
In den Figuren 3 bis 5 sind verschiedene Ausführungsbeispiele fUr die Anordnung von Trennkupplungen in Verbindung mit einer Anfahr-und Schaltkupplung wiedergegeben. Allen drei Ausführungen gemein ist die Anfahr- und Schaltkupplung 3; welche als normale Reibungskupplung ausgebildet ist und in üblicher Weise am Schwungrad 2 befestigt ist. Die Anfahr- und Schaltkupplung 3 besteht dabei aus dem Schwungrad 2 als Gegendruckplatte, dem Gehäuse 18, einer Anpreßplatte 21 zum Einspannen einer Kupplungsscheibe 19 zwischen Anpreßplatte 21 und Schwungrad 2 sowie einer Membranfeder 20 zwischen dem Gehäuse 18 und der Anpreßplatte 21, wobei die Membranfeder 20 sich an Abstütznieten 17 im Gehäuse 18 abstützt. Die Kupplungsscheiben 19 sitzen drehfest, aber axial verschiebbar, auf einer Abtriebswelle 13, welche in das nicht dargestellte Getriebe führt. Die Anfahr- und Schaltkupplung 3 ist als gedrückte Kupplung ausgeführt und wird über ein Ausrücklager 6 betätigt.
Am Schwungrad 2 ist gleichzeitig eine Trennkupplung angebaut, welche entspr. Fig. 3 mit 14 beziffert ist. Diese Trennkupplung 14 ist auf der der Anfahr- und Schaltkupplung 3 gegenüberliegenden Seite des Schwungrades 2 angeordnet. Sie ist konzentrisch zur Kurbelwelle 1 der Brennkraftmaschine auf der Lagerstelle 5 frei drehbar gelagert. Sie weist eine Ringspule 8 auf, welche über Schleifringe 9 mit Strom versorgt werden kann. Zwischen dem Gehause 7 der Trennkupplung 14 und dem Schwungrad 2 ist eine Ankerscheibe 10 angeordnet, welche mit dem Schwungrad 2 drehfest, aber axial verschiebbar, ausgeführt ist. Zwischen dieser Ankerscheibe 10 und dem Schwungrad 2 ist eine Platte 11 angeordnet, die aus nichtmagnetischem Material besteht und die eine Magnetisierung umliegender Teile verhindert. Bei Aktivierung der Ringspule 8 wird die Ankerscheibe 10 angezogen und verbindet reibschltlssig das Schwungrad 2 mit sämtlichen Einzelteilen der Trennkupplung 14. Dabei wirken diese Teile der Trennkupplung 14 als zusätzliche Schwungmasse. Für die vorgesehenen besonderen Betriebszustände kann durch Stromunterbrechung zur Ringspule 8 die Trennkupplung 14 vom Schwungrad 2 getrennt werden und völlig unabhängig von den übrigen Bauteilen der Kupplung mit der in ihr gespeicherten Energie auf der Lagerstelle 5 umlaufen. Zum Zwecke der einfachen Montage ist dabei die Lagerstelle 5 zwischen einem separaten Lagerring 4 und dem Gehäuse 7 der Trennkupplung 14 angeordnet, wobei sowohl das Schwungrad 2 als auch der Lagerring 4 über entsprechende Schrauben 12 fest mit der Kurbelwelle 1 verbunden sind. Zur Brennkraftmaschine hin ist die Kurbelwelle 1 Uber eine Xurbelwellendichtung 22 abgedichtet.
In Fig. 4 ist die Trennkupplung 15 als hydraulisch betätigte Reibungskupplung ausgebildet. Hier ist ebenfalls mit Schrauben 12 ein Lagerring 4 zusammen mit dem Schwungrad 2 fest auf der Kurbelwelle 1 befestigt. Zwischen dem Lagerring 4 und dem Gehäuse 7 ist die Lagerstelle 5 angeordnet. Das Gehäuse 7 beinhaltet eine Anpreßplatte 24 zur reibschlüssigen Verbindung mit dem Schwungrad 2 unter Zwischenschaltung eines Reibbelages 23, eine Membrane 25 sowie einen Zylinderdeckel 26. Die dem Zylinderdeckel 26 zugewandte Seite der Membrane 25 kann über einet Druckkanal 27 von der Brennkraftmaschine her mit Drucköl versorgt werden. Die Kurbelwelle 1 ist in üblicher Weise durch eine Kurbelwellendichtung 22 zur Brennkraftmaschine hin abgedichtet.
In Fig. 5 ist eine Trennkupplung 16 dargestellt, welche als mechanisch betätigte Membranfederkupplung ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung ist ebenfalls über Schrauben 12 das Schwungrad 2 sowie ein Lagerring 4 mit der Kurbelwelle 1 fest verbunden. Die Lagerstelle 5 für das Gehäuse 7 der Trennkupplung 16 befindet sich auf dem Lagerring 4, wobei das Gehäuse 7 die gesamte Anfahr-und Schaltkupplung 3 in axialer Richtung konzentrisch umgibt. In dem dem Schwungrad gegenüberliegenden Bereich der Anfahr- und Schaltkupplung 3 ist nun die Trennkupplung 16 angeordnet. Sie besteht aus einer Gegenanpreßplatte 28, einem Stützring 31, einer Anpreßplatte 29 und einer Membranfeder 32. Die zwischen Gegenanpreßplatte 28 und Anpreßplatte 29 einspannbare Kupplungsscheibe 30 ist in ihrem radial inneren Bereich drehfest mit dem Kupplungsgehäuse 18 der Anfahr- und Schaltkupplung 3 verbunden, wobei im vorliegenden Falle die Abstützniete 17 für die Membranfeder 20 gleichzeitig zur Befestigung der Kupplungsscheibe 30 mit herangezogen werden. Die Trennkupplung 16 ist als gezogene Membranfederkupplung ausgeführt und wird über ein Ausrücklager 34 und einen entsprechenden Ausrückring 33 betätigt. Entsprechend den beiden vorher beschriebenen Ausführungen ist die Kurbelwelle 1 nach außen hin durch eine Dichtung 22 abgedichtet.
Bei den beiden Ausführungsbeispielen gem. Fig. 3 und 4 ist der Anlasserzahnkranz 35 direkt am Schwungrad 2 befestigt, während bei der Ausführung gem. Fig. 5 dieser Anlasserzahnkranz 35 am Gehäuse 7 der Trennkupplung 16 angeordnet ist.
L e e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRUCHE 1 Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine als Antriebsquelle, bei welchem im Kraftfluß zwischen Brennkraftmaschine und angetriebenen Rädern der Reihenfolge nach ein Schwungrad, eine Anfahr- und Schaltkupplung sowie ein Getriebe angeordnet sind, dad. gek., daß parallel zur Anfahr-und Schaltkupplung (3) eine Trennkupplung (14, 15, 16) angeordnet ist, zum wahlweisen Verbinden ode Trennen einer Zusatzschwungmasse mit der Brennkraftmaschine.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Zusatzschwungmasse (Z) die wesentlichen Einzelteile der Trennkupplung (14, 15, 16) beinhaltet.
3. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß die Trennkupplung (14, 15, 16) als Reibungskupplung ausgebildet ist.
4. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dad. gek., daß die Trennkupplung (14, 15, 16) auf der der Anfahr- und Schaltkupplung (3) gegenüberliegenden Seite des Schwungrades (2) in einer Lagerstelle (5) zur unabhängigen Verdrehung im ausgekuppelten Zustand gelagert ist.
5. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek., daß die Trennkupplung (14) elektromagnetisch betätigbar ist.
6. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek., daß die Trennkupplung (15) hydraulisch betätigbar ist.
7. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek., daß die Trennkupplung (16) mechanisch betätigbar ist.
8. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 7, dad. gek., daß die Trennkupplung (14, 15) auf der der Anfahr- und Schaltkupplung (3) gegenüberliegenden Seite des Schwungrades (2) angeordnet ist.
9. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 7, dad. gek., daß die Trennkupplung (16) mit ihrer wesentlichen Masse das Schwungrad (2) sowie die Anfahr- und Schaltkupplung (3) konzentrisch umgibt.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dad. gek., daß die Trennkupplung (16) im wesentlichen auf der dem Schwungrad (2) abgewandten Seite der Anfahr- und Schaltkupplung (3) angeordnet ist und über ein mechanisches Ausrücksystem (33, 34) von außen her betätigbar ist.
11. Fahrzeug nach Anspruch 10, bei welchem die Anfahr- und Schaltkupplung als gedrückte Membranfederkupplung mit am Gehäuse über Abstützniete abgestützte Membranfedper ausgebildet ist, dad. gek., daß die Kupplungsscheibe (30) der Trennkupplung (16) über die Abstützniete (17) fest mit dem Gehäuse (18) der Anfahr-und Schaltkupplung (3) verbunden ist, Anpreßplatte (29) und Gegenanpreßplatte (28) der Trennkupplung (16) zu beiden Seiten der Kupplungsscheibe angeordnet sind und auf der der Anfahr-und Schalt kupplung abgewandten Seite der Trennkupplung eine Membranfeder (32) vorgesehen ist.
12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dad. gek., daß die Trennkupplung (16) als gezogene Kupplung ausgeführt ist,
13. Fahrzeug nach Anspruch 6, dad. gek., daß die Trennkupplung (15) auf der der Anfahr- und Schaltkupplung (3) abgewandten Seite des Schwungrades (2) mit dieser über einen Reibbelag (23) kuppelbar ist.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, dad. gek., daß die hydraulische Betätigung über einen Druckkanal (27) von der Kurbelwelle (1) aus erfolgt, wobei die Führung des Hydraulikmediums über die beidseitig abgedichtete Lagerstelle (5) erfolgt.
15. Fahrzeug nach Anspruch 5, dad. gek., daß die Trennkupplung (14) auf der der Anfahr- und Schaltkupplung (3) abgewandten Seite des Schwungrades (2) mit dieser über eine drehfeste, aber axial verschiebbare Ankerscheibe (10) kuppelbar ist.
16. Fahrzeug nach Anspruch 15, dad. gek., daß zwischen Schwungrad (2) und Ankerscheibe (10) eine nicht-magnetische Platte (11) angeordnet ist.