DE4416264A1 - Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung, insbe­ sondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Antriebsteil als Gegenanpreßplatte, einer gegenüber der Gegenanpreßplatte axial verlagerbaren, aber drehfest angeordneten Anpreßplatte, einer zwischen beiden einspannbaren Kupplungsscheibe mit Reibbelägen, die auf einer Abtriebswelle drehfest angeordnet ist, wobei die Kupplungsscheibe ggf. mit einem Last- und/oder Leerlaufdämpfer versehen ist, wobei ferner Anpreßelemente für die Kupplungsscheibe und/oder die Dämpfer vorgesehen sind.

Es sind bereits derartige Reibungskupplungen bekannt (z. B DE-OS 40 31 762, DE-OS 40 40 592), bei denen die Kupplungs­ scheiben zur Unterdrückung von Torsionsschwingungen im An­ triebsstrang mit Torsionsdämpfungseinrichtungen zwischen der An- und Abtriebsseite versehen sind. Diese Torsionsdämpfungs­ einrichtungen können ein- oder mehrstufig ausgeführt sein, wobei jede Dämpfungsstufe in der Regel aus der Parallelschaltung eines Federspeichers (Steifigkeit) mit einer Reibein­ richtung (Dämpfung) versehen ist. Die Reibeinrichtungen be­ ruhen auf dem Prinzip der Coulomb′schen Reibung (Festkörper­ reibung), d. h. das Reibmoment wir über die Relativbewegung zwischen einem Reibelement und der An- und/oder Abtriebsseite der Kupplungsscheibe eingestellt. Das Reibmoment ist weitest­ gehend unabhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen den Reibpartnern. Die Größe des erzeugten Reibmomentes hängt neben dem Reibbeiwert und dem Reibradius von der Höhe der Anpreß­ kraft des Reibelementes auf den Reibpartner ab. Diese wird üblicherweise über einen Federspeicher, z. B. eine Teller- oder Ringfeder erzeugt. Die Höhe der Anpreßkraft wird durch die Kraft-Weg-Kennlinie und damit durch die Einbaulage der Feder bestimmt, und ist damit den Fertigungstoleranzen aller den Einbauraum bestimmenden Bauteile sowie der Blechaufbiegung durch die Federkraft unterworfen. Aus diesem Grunde ist le­ diglich ein relativ breiter Toleranzbereich für das Reibmoment realisierbar. Die Feder dient häufig neben der Erzeugung der Anpreßkraft für die Reibeinrichtung auch der axialen Verspan­ nung von An- und Abtriebsseite der Kupplungsscheibe.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reibungskupplung zu schaf­ fen, bei der bei gleicher Geometrie der Reibeinrichtung un­ terschiedliche, vorherbestimmbare Reibmomente realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Anpreßelement mindestens ein Permanentmagnet und/oder minde­ sten ein Magnetsystem und/oder mindestens ein elektrisch be­ aufschlagbarer Magnetkreis vorgesehen ist.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß die Erzeugung der für eine Reibeinrichtung erforderlichen Anpreßkraft über einen Permanentmagneten bzw. ein Magnetsystem/einem Magnetkreis realisiert wird. Dieses Prinzip bietet verschiedene Vorteile, indem durch den Grad der Aufmagnetisierung die Induktion im Arbeitspunkt des Magneten und somit das Reibmoment gezielt eingestellt werden kann, oder daß das Reibmoment unabhängig vom Einbauraum der Reibeinrichtung ist und somit nur einigen wenigen Fertigungstoleranzen unterworfen ist und daß es daher in wesentlich engeren Grenzen einstellbar ist.

Darüberhinaus ist von Vorteil, daß die Realisierbarkeit ver­ schiedener Momente über die Variation der Anpreßkraft für die Reibeinrichtung nicht mehr an den Einsatz verschiedener Federn gebunden ist (diskrete Abstufung), sondern einfach über ver­ schiedene Aufmagnetisierungsgrade erreicht (stufenlos möglich) werden kann. Die Abstimmung/Anpassung von Reibmomenten ist so schneller und kostengünstiger durchzuführen. Desweiteren ist von Vorteil, daß durch die Implementierung eines Regelkreises in den Montageprozeß von Kupplungsscheiben Abweichungen der Regelgröße "Ist-Reibmoment" von der Führungsgröße "Soll-Reib­ moment" erfaßt werden können. Durch eine entsprechende Kor­ rektur des Aufmagnetisierungsgrades des Magnetsystems werden diese Abweichungen entsprechend minimiert. Die Auswirkungen von in der Praxis auftretenden Fertigungsstreuungen auf das Reibmoment können so weitestgehend begrenzt werden.

Weitere Ausgestaltungen des Hauptanspruches sind in den Un­ teransprüchen 2 bis 9 aufgeführt.

Durch die Wahl des Permantenmagnetwerkstoffes lassen sich bei gleicher Geometrie der Reibeinrichtung bzw. des Magnetsystems vollkommen unterschiedliche Reibmomente realisieren. Dies er­ möglicht die Verwirklichung eines Baukastensystems, indem eine Reibeinrichtung mit verschiedenen Magnetwerkstoffqualitäten bestückt sein kann, und dabei gleichzeitig verschiedene Aufmagnetisierungsgrade aufweisen kann.

Für die Konfiguration und Anordnung einer magnetischen Reib­ einrichtung innerhalb eines Kupplungstorsionsdämpfers gibt es verschiedene Variationsmöglichkeiten. Eine magnetische Reib­ einrichtung besteht im Prinzip mindestens aus einem Reibele­ ment und dem Permanentmagneten und umfaßt eventuell auch einen Druckring, der verschiedene Aufgaben haben kann (Fixierung von Reibelement und/oder Magnet in der Kupplungsscheibe, Verdreh­ sicherung gegenüber An- oder Abtriebsseite, Isolationszwecke, Funktion als Flußleitstück im Magnetkreis). Desweiteren können in vorteilhafter Weise ein oder mehrere Flußleitstücke aus weichmagnetischem Material integriert sein. Die einzelnen Funktionen mehrerer Bauteile lassen sich bei Bedarf in einem Bauteil zusammenfassen, z. B. die Funktion von Reibelement und Druckring. Dabei kann das Anpreßelement mit seinem Magneten die axiale Zuordnung Belagträger - Nabe sicherstellen und der Lagerring am Innendurchmesser des Belagträgers sichert die radiale Zuordnung. Es ist dabei natürlich auch möglich, Anpreßelement und Magnet zwischen Abdeckblech und Nabe vorzu­ sehen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen sche­ matisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 bis 5 prinzipielle Anordnungen von Anpreßelementen schematisch dargestellt,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Reibungskupp­ lung mit einem magnetischen Anpreßelement im Schnitt,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Reibungskupp­ lung gemäß Fig. 5.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Magnetsystem dargestellt, bei dem der Reibmomentenaufbau über eine Reibstufe erfolgt. Der magnetische Fluß erfolgt über die Abtriebsseite, wobei der Magnet verdrehfest mit der Antriebsseite verbunden ist. Das Magnetsystem bzw. der Magnet kann sich innerhalb oder außer­ halb des Kupplungstorsionsdämpfers befinden. Die Magnetkraft dient dabei ausschließlich der Erzeugung eines Reibmomentes.

In der Fig. 2 ist ebenfalls ein Magnetsystem dargestellt, bei dem der Reibmomentenaufbau mit einer einzigen Reibstufe er­ folgt, wobei der magnetische Fluß über die Antriebsseite er­ folgt. Der Magnet ist bei diesem Ausführungsbeispiel verdreh­ fest mit der Abtriebsseite verbunden.

Aus der Fig. 3 ist ein Prinzip schematisch dargestellt, bei dem mehrere Magnetsysteme für den Reibmomentenaufbau der Reibstufe beteiligt sind. Der magnetische Fluß erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel über die Abtriebsseite während der Magnet verdrehfest mit der Antriebsseite verbunden ist.

Desweiteren ist in der Fig. 4 eine Ausführung dargestellt, bei dem ein Magnetsystem beteiligt ist, der magnetische Fluß er­ folgt über die Antriebsseite während der Magnet verdrehfest mit der Antriebsseite verbunden ist.

In der Fig. 5 ist ein Magnetsystem dargestellt, bei dem der magnetische Fluß über die An- und Abtriebsseite erfolgt, hierbei ist der Magnet frei verdrehbar zwischen der An- und Abtriebsseite angeordnet. Die Magnetkraft dient dabei nicht nur ausschließlich der Erzeugung des Reibmomentes sondern auch zusätzlich der Verspannung von An- und Abtriebsseite der Kupplungsscheibe. Hier sei auf Fig. 7 verwiesen, die ein kon­ kretes Ausführungsbeispiel von Fig. 5 zeigt. Der Belagträger 1 mit seinen Reibbelägen ist auf der einen Seite der Nabe 3 an­ geordnet, das Deckblech 2 auf der gegenüberliegenden Seite. Beide sind untereinander drehfest verbunden und auf Abstand gehalten. Der Lastdämpfer 14 weist Schraubenfedern auf, die in Fenstern von Nabe 3 und Belagträger 1 bzw. Deckblech 2 ange­ ordnet sind. Im radial inneren Bereich von Belagträger 1 und Nabe 3 ist ein Anpreßelement 12 mit einem Magneten angeordnet, welches als Dämpfungselement wirksam ist. Bei Relativverdrehung von Belagträger 1/Deckblech 2 gegenüber der Nabe 3 wird eine Reibkraft erzeugt abhängig vom Reibradius, dem Reibungskoef­ fizienten und der Anziehungskraft. Gleichzeitig ist eine axi­ ale Zuordnung von Belagträger 1 und Nabe 3 getroffen, mit der etwaige Herstellungstoleranzen ohne Auswirkung auf die Reib­ kraft sind. Weiterhin sorgt der Lagerring 10 für eine nied­ rigere Grundreibung und sichere Führung der Bleche 1 und 2 gegenüber der Nabe 3.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 6 darge­ stellt, welches im Prinzip der Anordnung gemäß der Fig. 3 entspricht. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 werden zwei Ma­ gnetsysteme, die beidseitig der Nabe 3 angeordnet sind einge­ setzt, die Magnetsysteme wirken auf die Nabe 3 und sind ver­ drehfest mit der Mitnehmerscheibe 1 bzw. dem Abdeckblech 2 verbunden. Die Magnetkraft wird für den Aufbau des Reibmomentes genutzt, An- und Abtriebsseite der Kupplungs­ scheibe werden über den Lagerring 10, die Distanzhülse 8 und die Ringfeder 9 leicht miteinander verspannt. Da dies ledig­ lich der Fixierung der Nabe zwischen den Blechen dienen soll, wird die hier auftretende Grundreibung durch Verwendung von Kunststoffen mit geringem Reibbeiwert für Lagerring und Di­ stanzhülse und einer geringen Federkraft der Ringfeder in Einbaulage bei gleichzeitig flacher Federkennlinie minimiert.

Durch die Auslegung des Magnetsystems als geschlossener Ma­ gnetkreis wird der Streumagnetfluß klein, d. h. der Nutz- im Verhältnis zum Gesamtfluß groß gehalten. Dies führt zu einer Vervielfachung der Magnetkräfte gegenüber offenen Systemen, wie beispielsweise in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Das Ma­ gnetsystem in Fig. 6 besteht aus dem Ringmagneten 5, der Flußleithülse 7, dem Isolierring 6 und dem Magnettopf 4. Die Einzelteile werden miteinander verpreßt und/oder verklebt, der Ringmagnet 5 liegt ohne Spalt bündig auf der Leithülse auf. Der Magnettopf 4 dient gleichzeitig als Isolierkörper für den Magnetkreis und als Reibelement. Der Isolierkörper wird bei­ spielsweise aus Polyamid mit hohem Verschleißwiderstand in der gewünschten, den Reibbeiwert bestimmenden Zusammensetzung gefertigt, und ist über mehrere Nasen in der Mitnehmerschei­ be 1 bzw. dem Abdeckblech 2 gegen Verdrehen gesichert. Der Magnetfluß wird über den Magneten 5 und die Leithülse 7 ge­ zielt auf die Nabe 3 gelenkt. Sämtliche Querschnitte, die an der Leitung des Magnetflusses beteiligt sind, sind so ausge­ legt, daß keine magnetische Sättigung des Materials auftreten kann. Eine große Umlenkung des Magnetflusses auf dem Luftweg wird so vermieden, und der zu überbrückende Luftweg auf den Arbeitsspalt beschränkt. Die Induktion im Arbeitspunkt des Magneten und damit das erzielbare Reibmoment ist von der Länge des Luftspaltes abhängig, der deshalb möglichst klein gehalten werden sollte. Der konstruktiv vorgesehene Spalt wird so groß wie das übliche Verschleißmaß der Reibeinrichtung über der Lebensdauer der Kupplungsscheibe gewählt, er verkleinert sich also über die Lebensdauer. Der Arbeitspunkt des Magnetsystems wandert dabei nach rechts auf der Entmagnetisierungskurve.

Das Einstellen des Arbeitspunktes der Reibeinrichtung erfolgt nach dem Zusammenbau des Magnetsystems vor der Montage in der Kupplungsscheibe. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß der Magnetkreis zuerst vollständig bis zur Sättigung aufmagneti­ siert wird. Anschließend wird er stabilisiert, d. h. zum Bei­ spiel durch Erwärmen über die Betriebstemperatur der Reibein­ richtung hinaus um einen bestimmten Prozentsatz entmagneti­ siert, um eine irreversible Entmagnetisierung aufgrund von Temperatureinflüssen im Betrieb zu vermeiden. Nach der Sta­ bilisierung erfolgt die Kalibrierung durch Entmagnetisierung auf den gewünschten Arbeitspunkt.

Bei Einbeziehung einer Regeleinrichtung in den Montageprozeß der Kupplungsscheibe kann der gewünschte Arbeitspunkt aus der Regelabweichung des gemessenen Reibmomentes vom Soll-Reibmo­ ment individuell errechnet und eingestellt werden. Reversible Temperaturverluste im Betrieb der Reibeinrichtung lassen sich über ein dem Wirkspalt parallel geschaltetes Kompensations­ element (magnetischer Nebenschluß) mit umgekehrtem Tempera­ turverhalten ausgleichen.

Claims (9)

1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, be­ stehend aus einem Antriebsteil als Gegenanpreßplatte, einer gegenüber der Gegenanpreßplatte axial verlagerba­ ren, aber drehfest angeordneten Anpreßplatte, einer zwi­ schen beiden einspannbaren Kupplungsscheibe mit Reibbe­ lägen, die auf einer Abtriebswelle drehfest angeordnet ist, wobei die Kupplungsscheibe ggf. mit einem Last­ und/oder Leerlaufdämpfer versehen ist, wobei ferner An­ preßelemente für die Kupplungsscheibe und/oder die Dämp­ fer vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Anpreßelement (12) mindestens ein Permanentma­ gnet (5) und/oder mindestens ein Magnetsystem und/oder mindestens ein elektrisch beaufschlagbarer Magnetkreis vorgesehen ist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpreßelement (12) im Bereich der Anpreß­ platte (13) angeordnet ist.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lastdämpfer (14) und/oder ein Leer­ laufdämpfer durch mindestens ein Anpreßelement (12) be­ aufschlagt ist.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft des Anpreßelementes (12) durch Aufmagnetisierung eines der aus magnetischem Werkstoff hergestellten Kupplungselemente erzeugbar ist.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpreßelement (12) zur Beeinflussung des Magnet­ flusses mit mindestens einem Flußleitstück aus weichma­ gnetischem Material versehen ist.

6. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Kupplungselemente ein An­ preßelement (12) integriert ist.

7. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpreßelement (12) in Umfangsrichtung als Dämp­ fungselement wirkt.

8. Reibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anpreßelement (12) vorgesehen ist, welches zwi­ schen Nabe (3) und vorzugsweise Belagträger (1) angeord­ net ist.

9. Reibungskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Belagträger (1) an seinem Innendurchmesser mit einem Lagerring (10) versehen ist und über diesen auf der Nabe (3) gelagert ist.