WO1998045613A1

WO1998045613A1 - Kupplung

Info

Publication number: WO1998045613A1
Application number: PCT/EP1998/001741
Authority: WO
Inventors: Werner Wallrafen
Original assignee: Mannesmann Vdo Ag
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1998-10-15
Also published as: ES2180182T3; US6202811B1; DE59804672D1; BR9809758A; EP0974013B1; EP0974013A1; DE19714775A1

Abstract

Eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug hat eine Sensoreinrichtung (7) zur Erfassung der Verschleißgrenze von Reibbelägen (6) mit einem einen elektrischen Leiter (13) aufweisenden elektrischen Schalter (11). Der elektrische Leiter (13) wird von einem drehbar gelagerten Schaltteil (14) beim Erreichen der Verschleißgrenze durchtrennt. Vor dem Erreichen der Verschleißgrenze ist das Schaltteil (14) von einem Sperrteil (15) in eine von dem elektrischen Leiter (13) entfernte Stellung vorgespannt. Hierdurch läßt sich die Verschleißgrenze besonders exakt ermitteln.

Description

Beschreibung

Kupplung

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit zumindest einem zwischen einer auf einer ersten Welle drehfest angeordneten Scheibe und einer auf einer zweiten Welle drehfest und axial verschiebbar angeordneten Druckplatte zum Erzeugen eines Kraftschlusses zwischen der Scheibe und der Druckplatte vorgesehenen Reibbelag, mit einem Betätigungsmechanismus zum Bewegen der Druckplatte gegen die Kraft eines die Druckplatte in Richtung der Scheibe vorspannenden Federelementes und mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Verschleißgrenze des Reibbeiags.

Solche Kupplungen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet und sind damit bekannt. Die Scheibe ist hierbei häufig als Schwungscheibe ausgebildet und auf einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine befestigt. Beim Erreichen der Verschleißgrenze weist der Reibbelag eine minimale Stärke auf und muß ausgewechselt werden.

Eine aus der Praxis bekannte Bremse hat in einem Reibbelag im Bereich der Verschleißgrenze ein von einem Signalstrom durchflossenen elektrischen Leiter. Bei einem Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelags wird der elektrische Leiter durchtrennt und der Signalstrom unterbrochen. Das Unterbrechen des Signalstroms signalisiert damit das Erreichen der minimalen Stärke des Reibbelages.

Diese Bremse hat den Vorteil, daß sie bei Erreichen einer minimalen Stärke des Reibbelages ein eindeutiges elektrisches Schaltsignal liefert.

Im Gegensatz zu analogen Signalen sind digitale Signale weitgehend temperaturunabhängig und einfach einem bestimmten Zustand zuzuordnen. Hierbei sind die erzeugten elektrischen Signale zudem von einer an der Betätigungseinrichtung (Pedal und Hebeleinrichtung) angeordneten Nachstelleinrichtung unabhängig. Weiterhin läßt sich mit geringem elektronischen Auf- wand beispielsweise eine Kontrollampe auf einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges aktivieren.

Nachteilig bei der bekannten Bremse ist jedoch, daß sich die Kontaktierung der elektrischen Leiter in dem sich drehenden Reibbelag beispielsweise über Schleifkontakte oder Induktionsspulen sehr aufwendig und störanfällig gestaltet. Weiterhin weisen die elektrischen Leiter Fertigungstoleranzen auf und lassen sich häufig nicht zuverlässig in einer vorgesehenen Position in dem Reibbelag anordnen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kupplung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß ein Erreichen der minimalen Stärke des Reibbelages besonders genau, mit geringem Aufwand und ohne Gefahr von Fehlmessungen ermittelbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sensoreinrichtung ein an der zweiten Welle angeordnetes, bewegliches Schaltteil zum Betätigen eines feststehenden elektrischen Schalters aufweist und daß ein mit der Druckplatte verbundenes Sperrteil vor einem Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelags zum Haltern des Schaltteils in einer von dem elektrischen Schalter entfernten Stellung vorgesehen ist.

Durch diese Gestaltung ist der Schalter an einem feststehenden Bauteil der Kupplung - beispielsweise der Kupplungsglocke - angeordnet und läßt sich zur Kontaktierung fest verdrahten. Das mit der Druckplatte verbundene Sperrteil bewegt sich bei einem Verschleiß des Reibbelages mit der Druckplatte mit, während das Schaltteil feststeht. Vor Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelages wird das Schaltteil von dem Sperrteil gehalten. Beim Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelages wird das Schaltteil abrupt freigegeben und betätigt den Schalter bei Rotation der Druckplatte. Das Sperrteil und das Schaltteil sind einfach und mit geringen Toleranzen zu fertigende Bauteile. Hierdurch läßt sich die minimale Stärke des Reibbelages beispielsweise auf 0,1 mm genau ermitteln. Die Gefahr von Fehlmessungen wird durch den einfachen Aufbau der Sensoreinrichtung besonders gering gehalten. Die erfindungsgemäße Kupplung gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn das Schaltteil an einem drehfest mit der zweiten Welle verbundenen Kupplungsdeckel befestigt ist. Solche Kupplungsdeckel sind meist zur Befestigung des Federelementes und des Betätigungsmechanismus vorgesehen und ohnehin axial unverschieblich drehfest mit der zweiten Welle verbunden.

Der Kupplungsdeckel wird in der Regel über als Bolzen ausgebildete Mitnehmer mit der Druckplatte verbunden. Die Mitnehmer sind meist in der Druckplatte eingepreßt und durchdringen eine Bohrung des Kupplungsdek- kels. Hierbei gestaltet sich das Sperrteil gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig, wenn es einteilig mit einem in der Druckplatte befestigten Mitnehmer für den Kupplungsdeckel gefertigt ist.

Das Schaltteil wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung oberhalb der Verschleißgrenze des Reibbelages zuverlässig in einer von dem Schalter entfernten Position gehalten, wenn das Schaltteil mit einem Ende schwenkbar gelagert und mit dem anderen Ende von dem Sperrteil in einer radial inneren Position gehalten ist. Bei Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelages wird die Bewegung des Schaltteils von dem Sperrteil freigegeben. Das Schaltteil bewegt sich anschließend durch die Fliehkraft nach außen und betätigt den Schalter.

Die erfindungsgemäße Kupplung weist besonders geringe Abmessungen auf, wenn das Schaltteil in einem Schacht verschieblich angeordnet ist.

Das Schaltteil könnte beim Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelages von der Fliehkraft bewegt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß Vibrationen ein Klappern des Schaltteiis an dem Sperrteil hervorrufen können. Hierdurch könnten das Schaltteil und das Sperrteil beschädigt werden. Ein Klappern des Schaltteils an dem Sperrteil läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Schaltteil von einem Federelement gegen das Sperrteil vorgespannt ist. Durch diese Gestaltung liegt das Schaltteil stets zuverlässig an dem Sperrteil an und wird unabhängig von der Fliehkraft gegen den Schalter bewegt. Die Montage des elektrischen Schalters gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn der elektrische Schalter an einer ein Gehäuse der Kupplung bildenden Kupplungsglocke befestigt ist.

Eine Fehlmessung durch ein Verschmutzen des elektrischen Schalters läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn der elektrische Schalter einen Schutzgaskontakt oder magnetfeldempfindlichen Sensor und das Schaltteil einen Magneten zum Betätigen des Schutzgaskontaktes oder magnetfeldempfindlichen Sensors aufweist.

Der elektrische Schalter ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig herstellbar, wenn er einen von dem Schaltteil durchtrennbaren elektrischen Leiter aufweist. Durch diese Gestaltung benötigt der elektrische Schalter zudem keine aufwendige Auswerteelektronik zur Erfassung eines von einem Schutzgaskontakt oder magnetfeldempfindlichen Sensor ermittelten Wertes und keinen elektronischen Speicher zum Abspeichern des Wertes.

Ein Durchtrennen des elektrischen Leiters läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach von einem Wackelkontakt, Kurzschluß oder einem Kabelbruch unterscheiden, wenn der elektrische Leiter mit einem elektrischen Widerstand in Reihe geschaltet ist.

Bei einem Durchtrennen des elektrischen Leiters entstehende Bruchstücke könnten in den Betätigungsmechanismus oder zwischen die Druckplatte und die Antriebsscheibe gelangen und einen sicheren Kraftschluß oder ein Betätigen der Druckplatte beeinträchtigen. Bruchstücke des elektrischen Leiters lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn der elektrische Leiter eine einzelne Sollbruchstelle aufweist.

Der elektrische Leiter wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig durchtrennt, wenn das Schaltteil an seinem dem elektrischen Leiter zugewandten Ende scharfkantig gestaltet ist. Ein Blockieren der Bewegung des Sperrteils durch das Schaltteil führt zu einem ständigen Kraftschluß zwischen der Druckplatte und der Scheibe und muß deshalb zuverlässig vermieden werden. Das Schaltteil wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beim Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelages zuverlässig freigegeben, wenn es an seinem an dem Sperrteil anliegenden Ende im Längsschnitt spitz zulaufend gestaltet ist. Hierdurch wird die Gefahr eines Blockierens des Sperrteils deutlich vermindert.

Ein Blockieren der Bewegung des Sperrstiftes läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig vermeiden, wenn das Schaltteil eine Sollbruchstelle aufweist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kupplung in einem Längsschnitt,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hälfte einer erfindungsgemäßen Kupplung mit einer ein Gehäuse bildenden Kupplungsglocke 1 in einem Längsschnitt. Die Kupplung hat eine auf einer Antriebswelle 2 drehfest und axial unverschieblich angeordnete Schwungscheibe 3 und eine auf einer als Keilwelle ausgebildeten Abtriebswelle 4 drehfest und axial ver- schieblich angeordnete Druckplatte 5. Zwischen der Druckplatte 5 und der Schwungscheibe 3 sind Reibbeläge 6 zur Erzeugung eines Kraftschlusses zwischen der Druckplatte 5 und der Schwungscheibe 3 angeordnet. Die Druckplatte 5 ist hierzu mittels nicht dargestellter Federelemente gegen die Schwungscheibe 3 vorgespannt. Auf der der Schwungscheibe 3 abgewandten Seite der Druckplatte 5 ist ein Betätigungsmechanismus 8 zum Entfernen der Druckplatte 5 von der Schwungscheibe 3 vorgesehen. Der Betätigungsmechanismus 8 ist in einem fest mit der Abtriebswelle 4 verbundenen Kupp- lungsdeckel 9 angeordnet. Bei einem Verschleiß der Reibbeläge 6 bewegt sich die Druckplatte 5 in Richtung der Schwungscheibe 3, bis eine Verschleißgrenze der Reibbeläge 6 erreicht ist. Diese Verschleißgrenze kennzeichnet die minimale Stärke der Reibbeläge 6, bei der die Kupplung zuverlässig arbeitet. Diese Stellung ist in der Zeichnung strichpunktiert eingezeichnet.

Die Kupplung hat eine Sensoreinrichtung 7 mit einem elektrischen Schalter 11 zur Erzeugung eines elektrischen Signals beim Erreichen der Verschleißgrenze der Reibbeläge 6. Der Schalter 11 ist in einer Öffnung 10 der Kupplungsglocke 1 befestigt und hat einen mit einem elektrischen Widerstand 12 in Reihe geschalteten elektrischen Sensor-Leiter 13. Auf dem Kupplungsdeckel 9 ist ein Schaltteil 14 drehbar gelagert. Das Schaltteil 14 wird von einem in der Druckplatte 5 eingepreßten Sperrteil 15 in einer radial inneren Position gehalten. Weiterhin ist das Schaltteil 14 mittels eines spiralförmigen Federelementes 16 gegen das Sperrteil 15 vorgespannt.

Hierbei gibt das Sperrteil 15 das Schaltteil 14 bei einem Erreichen der Verschleißgrenze frei, so daß das Schaltteil 14 umgeklappt wird und in den Bereich des elektrischen Leiters 13 des Schalters 11 gelangt. Der elektrische Leiter 13 wird bei Rotation der Kupplung anschließend durchtrennt. Für eine definierte Trennung des elektrischen Leiters 13 weist dieser eine Sollbruchstelle 17 auf. Zudem ist das Schaltteil 14 an seinem freien Ende scharfkantig gestaltet.

Der mit dem elektrischen Leiter 13 in Reihe geschaltete Widerstand 12 ist mit der Kupplungsglocke 1 leitend verbunden. Das andere Ende des elektrischen Leiters 13 weist eine Verbindung mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit auf, die beispielsweise eine Kontrollampe auf einem Armaturenbrett aktiviert. Diese Kontrollampe signalisiert damit das Erreichen der Verschleißgrenze der Reibbeläge 6. Die Reibbeläge 6 müssen anschließend mit dem zerstörten Schalter 11 ausgetauscht werden. Zur Vermeidung eines Blockierens des Sperrteils 15 und damit der Bewegung der Druckplatte 5 ist das Schaltteil 14 mit seinem an dem Sperrteil 15 anliegenden Ende spitz zulaufend gestaltet und weist eine Sollbruchstelle 18 auf. Die Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung mit einer Sensoreinrichtung 26. Hierbei ist ein Schaltteil 19 in einem Schacht 20 axial verschiebbar angeordnet. Das Schaltteil 19 weist auf seinem an dem Sperrteil 15 anliegenden Ende einen Magneten 21 auf und ist mittels eines wendeiförmigen Federelementes 22 gegen das Sperrteil 15 vorgespannt. In der Kupplungsglocke 1 ist ein elektrischer Schalter 23 mit einem Schutzgaskontakt 24 angeordnet. Beim Erreichen der Verschleißgrenze der Reibbeläge 6 wird das Schaltteil 19 von dem Sperrteil 15 freigegeben und gelangt mit dem Magneten 21 in eine zu dem Schutzgaskontakt 24 nahe Position. Diese Position ist in der Zeichnung strichpunktiert eingezeichnet. Hierdurch schaltet der Schutzgaskontakt 24 und signalisiert bei jeder Umdrehung, daß die Verschleißgrenze der Reibbeläge 6 erreicht ist. Das Schaltteil 19 hat in seinem Zentrum eine Ausnehmung 25. Hierdurch wird eine Bewegung des Sperrteils 15 auch nach dem Erreichen der Verschleißgrenze der Reibbeläge 6 ermöglicht.

Claims

Patentansprüche

1. Kupplung mit zumindest einem zwischen einer auf einer ersten Welle drehfest angeordneten Scheibe und einer auf einer zweiten Welle drehfest und axial verschiebbar angeordneten Druckplatte zum Erzeugen eines Kraftschlusses zwischen der Scheibe und der Druckplatte vorgesehenen Reibbelag, mit einem Betätigungsmechanismus zum Bewegen der Druckplatte gegen die Kraft eines die Druckplatte in Richtung der Scheibe vorspannenden Federelementes und mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Verschleißgrenze des Reibbelags, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (7, 26) ein an der zweiten Welle (Abtriebswelle 4) angeordnetes, bewegliches Schaltteil (14, 19) zum Betätigen eines feststehenden elektrischen Schalters (11, 23) aufweist und daß ein mit der Druckplatte (5) verbundenes Sperrteil (15) vor einem Erreichen der Verschleißgrenze des Reibbelags (6) zum Haltern des Schaltteils (14, 19) in einer von dem elektrischen Schalter (11 , 23) entfernten Stellung vorgesehen ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (14, 19) an einem drehfest mit der zweiten Welle (Abtriebswelle 4) verbundenen Kupplungsdeckel (9) befestigt ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrteil (15) einteilig mit einem in der Druckplatte (5) befestigten Mitnehmer für den Kupplungsdeckel (9) gefertigt ist.

4. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (14) mit einem Ende schwenkbar gelagert und mit dem anderen Ende von dem Sperrteil (15) in einer radial inneren Position gehalten ist.

5. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (19) in einem Schacht (20) verschieblich angeordnet ist.

6. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (14, 19) von einem Federelement (16, 22) gegen das Sperrteil (15) vorgespannt ist.

7. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schalter (11 , 23) an einer ein Gehäuse der Kupplung bildenden Kupplungsglocke (1) befestigt ist.

8. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schalter (23) einen Schutzgaskontakt (24) oder magnetfeldempfindlichen Sensor aufweist und das Schaltteil (19) einen Magneten (21) zum Betätigen des Schutzgaskontaktes (24) oder magnetfeldempfindlichen Sensors aufweist.

9. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schalter (11) einen von dem Schaltteil (14) durchtrennbaren elektrischen Leiter (13) aufweist.

10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (13) mit einem elektrischen Widerstand (12) in Reihe geschaltet ist.

11. Kupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (13) eine einzelne Sollbruchstelle (17) aufweist.

12. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (14) an seinem dem elektrischen Leiter (13) zugewandten Ende scharfkantig gestaltet ist.

13. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (14) an seinem an dem Sperrteil (15) anliegenden Ende im Längsschnitt spitz zulaufend gestaltet ist.

14. Kupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (14) eine Sollbruchstelle (18) aufweist.