DE4434762B4

DE4434762B4 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE4434762B4
Application number: DE4434762A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Kleifges (FH); Jörg Dipl.-Ing. Sudau; Bernhard Dipl.-Ing. Schierling (Fh); Thomas Dipl.-Ing. Wirth (Fh); Michael Weiss
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2014-09-30
Also published as: FR2725255A1; GB2293637A; GB9519896D0; DE4434762A1; GB2293637B; FR2725255B1

Abstract

Reibungskupplung (1) für ein Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine umfassend eine mit der Kurbelwelle verbundene Schwungmasse (2), die eine Drehachse (5) definiert, eine Druckplatte mit Kupplungsgehäuse (3), eine darin drehfest aber axial verlagerbar angeordnete Anpressplatte (4), die von einer Feder (6) in Richtung Schwungmasse (2) beaufschlagt ist, eine Kupplungsscheibe (8) mit Reibbelägen (9), die zwischen der Anpressplatte (4) und der Schwungmasse (2) einspannbar sind, und einer Nabe (20) zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle (11), ein Kupplungsbetätigungssystem (12, 13), gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
a) In der Druckplatte ist eine Einrichtung (16) zum automatischen Verschleißausgleich angeordnet, welche die Stellung der Bauteile des Kupplungsbetätigungssystems (12, 13) relativ zur Kupplung (1) im Wesentlichen konstant hält;
b) das Kupplungsbetätigungssystem (12, 13) wird über ein elektronisches Steuergerät (14) derart angesteuert, dass beim Auftreten von Drehschwingungen im Antriebsstrang ein gezielter Schlupf zwischen Schwungmasse (2) und Kupplungsscheibe (8) erzeugt wird;
c) die...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung für ein Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine, umfassend eine mit der Kurbelwelle verbundene Schwungmasse, die eine Drehachse definiert, eine Druckplatte mit Kupplungsgehäuse, eine darin drehfest aber axial verlagerbar angeordnete Anpressplatte, die von einer Feder in Richtung Schwungmasse beaufschlagt ist, eine Kupplungsscheibe mit Reibbelägen, die zwischen der Anpressplatte und der Schwungmasse einspannbar sind, und einer Nabe zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle sowie ein Kupplungsbetätigungssystem.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 00 372 A1 ist es bereits bekannt, bei einer Reibungskupplung eine Schlupfregelung vorzusehen, beispielsweise beim Auftreten von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang. Durch einen gezielten Schlupf können dabei die Torsionsschwingungen zumindest auf ein unschädliches Maß herabgesetzt werden.
Aus der deutschen Patentschrift DE 29 20 932 C2 ist es bekannt, eine Einrichtung zum automatischen Verschleißausgleich an einer Reibungskupplung mit Membranfeder vorzusehen. Bei diesem Stand der Technik wird die Funktion des dort beschriebenen Verschleißausgleichs erläutert.
Aus Buschmann/Koessler: Handbuch der Kraftfahrzeugtechnik, Band 2, Wilhelm Heyne Verlag, München, 1976, S. 519 ist ein Hinweis zu finden, dass das Durchmesserverhältnis D_a zu D_i für die Reibbeläge einer Kupplungsscheibe zweckmäßigerweise zwischen 1,43 und 1,67 liegen soll.
In der US 5 184 704 A wird in 1 und 4 ein Reibbelag für Rennfahrzeuge offenbart, der einen Reibbelaginnendurchmesser von 8,5 inch und Reibbelagaußendurchmesser von 10,875 inch aufweist, um den Flächendruck auf 25 bis 58 PSI zu erhöhen. Hierzu wird die ursprüngliche Fläche des Reibbelages entsprechend reduziert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer bekannten Reibungskupplung durch Schlupfmodulation Drehschwingungen im Antriebsstrang zumindest soweit abzubauen, dass sie nicht mehr negativ in Erscheinung treten, wobei gleichzeitig dafür Sorge getragen werden muss, dass eine lange Lebensdauer der Reibungskupplung erzielt werden kann, ohne dass die Gesamtkonstruktion einen zu großen Aufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Hauptanspruch gelöst. Durch die Kombination der Teilmerkmale a, b, c und d ist es möglich, trotz Schlupfmodulation und dem damit verbundenen Verschleiß an den Reibbelägen (insbesondere kann dieser Schlupf beim Auftreten von Eigenfrequenzschwingungen im Antriebsstrang größeren Werte erreichen) einen gleichbleibenden Betrieb der Reibungskupplung über einen längeren Zeitraum aufrecht zu erhalten. Durch die Einrichtung zum automatischen Verschleißausgleich ist dafür gesorgt, dass die Rahmenbedingungen für die Kupplungsbetätigung (Ausrücksystem) im Wesentlichen konstant gehalten werden, wozu auch eine Konstanthaltung der Anpresskraft der Kupplungshauptfeder gehört. Durch die Kombination der Verschleißausgleichseinrichtung mit einer entsprechenden Verschleißreserve in Form von dickeren Reibbelägen wird ein günstigeres Langzeitverhalten für die Reibungskupplung erzielt. Dabei sind in vorteilhafter Weise die Reibbeläge der Kupplungsscheibe mit einem Durchmesserverhältnis D_a zu D_i von kleiner als 1,4 ausgebildet. Bei einer Kupplungsscheibe mit einem solchen Durchmesserverhältnis hat es sich herausgestellt, dass eine höhere spezifische Flächenbelastung ohne weiteres vorgesehen werden kann, wodurch eine bessere Anlage der Reibbeläge an den Gegenreibflächen einen geringeren thermischen Verzug mit sich bringt, wodurch örtliche Überlastungen thermischer Art stark reduziert werden können. Dieses Durchmesserverhältnis bringt insbesondere eine geringere Massenträgheit der Kupplungsscheibe mit sich, wodurch beispielsweise das Schaltverhalten des Getriebes positiv beeinflusst werden kann. Weiterhin wird die Feder zur Beaufschlagung der Anpressplatte als Membranfeder ausgebildet, mit nach radial innen weisenden Federzungen zum Angriff des Ausrücksystems. Eine solche Kupplungshauptfeder vereinigt in sich gleichzeitig die Federkrafterzeugung und die Ausrückhebel, sodass hier eine besonders preiswerte Ausgestaltung möglich ist.
Es ist weiterhin vorteilhaft, die Kupplungsscheibe mit einem Torsionsschwingungsdämpfer auszubilden, dessen Reibeinrichtung ein sehr niedriges Reibmoment aufweist. Durch dieses niedrige Reibmoment, beispielsweise kleiner als etwa 3 Nm, kann der folgende Effekt erzielt werden. Die Drehschwingungen im Antriebsstrang sind im Bereich von Eigenfrequenzen durch die geringe Reibkraft im Torsionsschwingungsdämpfer zwar in ihren Spitzenwerten vergrößert, jedoch verringert sich der Drehzahlbereich, in welchem solche Schwingungen auftreten. Dadurch ist sichergestellt, dass insgesamt mit geringerer Schlupfmodulation gearbeitet werden kann.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag sieht vor, dass die Schwungmasse als Zweimassenschwungrad ausgebildet ist mit einem zwischen beiden drehbar zueinander gelagerten Massen angeordneten Torsionsschwingungsdämpfer. Dieser Torsionsschwingungsdämpfer ist in vorteilhafter Weise so abgestimmt, dass eine Reibeinrichtung ein sehr niedriges Reibmoment aufweist. Dieses Reibmoment ist in vorteilhafter Weise geringer als etwa 3 Nm ausgeführt.
Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Darstellung zeigt eine Reibungskupplung 1 im Längsschnitt. Sie umfaßt eine Schwungmasse 2, die in nicht näher dargestellter Weise fest mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Schwungmasse 2 und Kurbelwelle definieren eine gemeinsame Drehachse 5. An der Schwungmasse 2 ist eine Druckgatte befestigt, die unter anderem aus einem Kupplungsgehäuse 3 besteht. Innerhalb des Kupplungsgehäuses 3 ist eine Anpreßplatte 4 angeordnet und zwar drehfest aber axial verlagerbar. Dies kann beispielsweise über Tangentialblattfedern erfolgen. Weiterhin ist zwischen Anpreßplatte 4 und Kupplungsgehäuse 3 eine Membranfeder 6 vorgesehen, die sich einem mittleren Durchmesser am Kupplungsgehäuse 3 abstützt und mit ihrem Außendurchmesser auf die Anpreßplatte 4 einwirkt. Die nach radial innen weisenden Federzungen 7 sind so ausgebildet, daß sie durch ein Ausrücklager 12 beaufschlagt werden können. Das Ausrücklager 12 steht beispielsweise über einer Ausrückgabel 13 mit einem elektronischen Steuergerät 14 in Verbindung, welches mit mehreren Sensoreingängen 15 versehen ist, die in Verbindung mit der Elektronik die Betätigung der Reibungskupplung 1 regeln. Zwischen der Anpreßplatte 4 und der Schwungmasse 2 ist eine Kupplungsscheibe 8 angeordnet, die mit ihrer Nabe 10 drehfest auf die Getriebewelle 11 aufgesetzt ist. In ihrem radial äußeren Bereich weist die Kupplungsscheibe 8 Reibbeläge 9 auf, die zwischen die Anpreßplatte 4 und die Schwungmasse 2 einspannbar sind. Weiterhin ist die Kupplungsscheibe 8 mit einem Torsionsschwingungsdämpfer 20 ausgestattet, der wirkungsmäßig zwischen den Reibbelägen 9 und der Nabe 10 angeordnet ist. Zwischen dem radial äußeren Bereich der Membranfeder 6 und der Anpreßplatte 4 ist eine Einrichtung 16 zum automatischen Verschleißausgleich vorgesehen. Dieser besteht unter anderem aus einem Drehring 18, der über Schrägflächen und entsprechende Gegenschrägflächen an der Anpreßplatte 4 den axialen Abstand zwischen der Anpreßplatte 4 und der Membranfeder 6 verändern kann. Weiterhin ist eine nachstellbare Wegbegrenzungseinrichtung 17 vorgesehen. Der Drehring 18 ist durch eine Federeinrichtung – beispielsweise mehrerer am Umfang verteilte Federn 19 – in Umfangsrichtung drehmomentbeaufschlagt. Das Durchmesserverhältnis D_a zu D_i der Reibbeläge 9 weist einen Wert von weniger als 1,4 auf. Dabei sind die Reibbeläge 9 so in ihrer Dicke ausgebildet, daß jeder der Reibbeläge eine Verschleißreserve von etwa 1,5 bis 4 mm aufweist.
Die Funktion der Reibungskupplung 1 ist nun folgende:
Die Betätigung der Reibungskupplung 1 erfolgt über ein elektronisches Steuergerät 14, welches über entsprechende Sensoreingänge 15 verfügt, um die Reibungskupplung im gewünschten Sinn zu betätigen. Beispielsweise kann hierbei die Abfrage der Gaspedalstellung gehören, sowie Drehzahlwerte der Brennkraftmaschine und der Getriebewelle. Erkennt nun das elektronische Steuergerät 14 das Auftreten von Drehschwingungen im Antriebsstrang, so sorgt dieses Gerät für ein teilweises Auskuppeln der Reibungskupplung 1 über die Ausrückgabel 13 und das Ausrücklager 12. Dabei wird ein Schlupf zwischen den Reibbelägen 9 der Kupplungsscheibe 8 und der Schwungmasse 2 bzw. der Anpreßplatte 4 eingestellt. In diesem Betriebszustand sind die Reibbeläge 9 einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt. Um diesem erhöhten Verschleiß Rechnung zu tragen, ist die Reibungskupplung 1 mit einer Einrichtung 16 zum automatischen Verschleißausgleich ausgestattet. Bei erhöhtem Verschleiß wird die nachstellbare Wegbegrenzungseinrichtung 17 vor dem vollständigen Ausrückvorgang der Reibungskupplung 1 die Anpreßplatte 4 in ihrer Ausrückbewegung begrenzen, so daß um das Maß des aufgetretenen Verschleißes der radial äußere Bereich der Membranfeder 6 von dem Drehring 18 abheben kann und die Federn 19 in der Lage sind, den Drehring 18 soweit nachzustellen, daß in Folge der Schrägflächen der ursprüngliche Spalt zwischen Drehring 18 und der Membranfeder 6 ausgeglichen ist. Durch diese Einrichtung wird die Membranfeder 6 im wesentlichen in ihrer Einbaulage gehalten, so daß die von ihr ausgehende Belastung der Anpreßplatte 4 konstant bleibt. Gleichzeitig bleibt die relative Lage des Ausrücklagers 12 unverändert, so daß hier einerseits kein größerer Axialraumbedarf entsteht und andererseits die Regelung der Reibungskupplung über das Steuergerät 14 unbeeinflußt bleibt. Der in der Kupplungsscheibe 8 angeordnete Torsionsschwingungsdämpfer 20 ist so ausgelegt, daß die in ihm angeordneten Reibeinrichtungen eine sehr geringe Reibkraft aufweisen (geringer als etwa 3 Nm). Damit wird erreicht, daß beim Auftreten von Drehschwingungen im Eigenfrequenzbereich die Drehzahlspannweite dieser Drehschwingungen stark abgesenkt ist, so daß beim Durchfahren dieses Drehzahlbereichs nur in einem relativ kurzen Zeitraum eine Schwingungsentkopplung durch Schlupf notwendig ist. Damit wird der Verschleiß der Reibbeläge 9 auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Das Durchmesserverhältnis der Reibbeläge 9 D_a zu D_i von weniger als 1,4 ist weiterhin dazu geeignet, über eine lange Zeitdauer einen sehr verschleißarmen Betrieb zu ermöglichen. Bei einem solchen Durchmesserverhältnis sind die Reibbeläge 9 in radialer Richtung relativ schmal ausgeführt und sie ermöglichen daher eine höhere spezifische Belastung, da nämlich die bei Schlupfvorgängen auftretende Wärme einen geringeren Wärmeverzug der Reibbeläge 9 nach sich zieht und örtliche Überbelastungen innerhalb der Reibfläche stark reduziert sind.

Claims

Reibungskupplung (1) für ein Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine umfassend eine mit der Kurbelwelle verbundene Schwungmasse (2), die eine Drehachse (5) definiert, eine Druckplatte mit Kupplungsgehäuse (3), eine darin drehfest aber axial verlagerbar angeordnete Anpressplatte (4), die von einer Feder (6) in Richtung Schwungmasse (2) beaufschlagt ist, eine Kupplungsscheibe (8) mit Reibbelägen (9), die zwischen der Anpressplatte (4) und der Schwungmasse (2) einspannbar sind, und einer Nabe (20) zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle (11), ein Kupplungsbetätigungssystem (12, 13), gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) In der Druckplatte ist eine Einrichtung (16) zum automatischen Verschleißausgleich angeordnet, welche die Stellung der Bauteile des Kupplungsbetätigungssystems (12, 13) relativ zur Kupplung (1) im Wesentlichen konstant hält; b) das Kupplungsbetätigungssystem (12, 13) wird über ein elektronisches Steuergerät (14) derart angesteuert, dass beim Auftreten von Drehschwingungen im Antriebsstrang ein gezielter Schlupf zwischen Schwungmasse (2) und Kupplungsscheibe (8) erzeugt wird; c) die Reibbeläge (9) sind mit einer Verschleißreserve versehen, die zwischen etwa 1,5 und 4 mm pro Reibbelag beträgt; d) die Reibbeläge der Kupplungsscheibe weisen ein Durchmesserverhältnis Da zu D_i von kleiner als 1,4 auf.
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder zur Beaufschlagung der Anpressplatte als Membranfeder (6) ausgebildet ist, mit nach radial innen weisenden Federzungen (7) zum Angriff des Ausrücksystems (12, 13).
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (8) mit einem Torsionsschwingungsdämpfer (20) ausgebildet ist, dessen Reibeinrichtung ein Reibmoment geringer als etwa 3 Nm aufweist.
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse als Zweimassenschwungrad ausgebildet ist, mit einem zwischen beiden drehbar zueinander gelagerten Massen angeordneten Torsionsschwingungsdämpfer.
Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers ein Reibmoment geringer als etwa 3 Nm aufweist.