WO2007062615A1 - Kupplungsaggregat - Google Patents

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WO2007062615A1
WO2007062615A1 PCT/DE2006/001920 DE2006001920W WO2007062615A1 WO 2007062615 A1 WO2007062615 A1 WO 2007062615A1 DE 2006001920 W DE2006001920 W DE 2006001920W WO 2007062615 A1 WO2007062615 A1 WO 2007062615A1
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WO
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clutch
lever
spring
housing
force
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PCT/DE2006/001920
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English (en)
French (fr)
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Mathieu Jordan
Karl-Ludwig Kimmig
Philippe Mih
Original Assignee
Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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Publication date
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    • F16D2021/0684Mechanically actuated clutches with two clutch plates

Definitions

  • the invention relates to coupling units, comprising at least one friction clutch with a pressure plate which is non-rotatably, but axially limited displaceable connected to a housing, wherein between the housing and thrust washer a pivotable in the axial direction lever assembly is provided, which can be acted upon by an actuator for closing the clutch is, between the lever assembly and the housing at least the wear of the friction linings of a clutch disc at least partially compensating adjusting device is effective, wherein further the lever assembly is axially supported via a relative to the housing rotatable adjusting ring on the housing and axially acted upon by spring means in the direction of Nachstellringes, wherein the spring means generate an axial resultant support force axially opposing the clutch closing force which can be introduced to the lever assembly.
  • the present invention has for its object to make coupling units of the type mentioned in such a way that they require only a small space, at least in the axial direction. Another object underlying the present invention was to also keep the actuating travel of the actuating element acting on the lever arrangement and introducing the closing force into the coupling small or substantially constant over the service life of the coupling. Furthermore, a clutch unit designed according to the invention is intended to ensure optimized functioning and a long service life as well as cost-effective production.
  • the lever arrangement has axial spring properties which cause it to be urged in the direction of a frustoconical position which corresponds to the open state of the tire.
  • the clutch arrangement has an ascending force-displacement spring characteristic curve and the spring means acting axially on this lever arrangement generate a force-displacement characteristic which, at least in the working range, over which the spring means be deformed for the at least partial wear compensation, is sloping. It is expedient if the spring means applying an axial support force to the lever arrangement have a decreasing force-displacement characteristic curve over their entire working range necessary over the service life of the friction clutch. About the Ausschweg the friction clutch thus decreases the force exerted by the spring means on the lever assembly axial spring force, so it is smaller.
  • the aforementioned spring characteristic of the lever arrangement can extend over the working area, which is necessary for the entire service life of the friction clutch, at least approximately linearly.
  • the usable spring characteristics may also have a curvature at least in some areas.
  • the lever arrangement may be advantageously formed by a plurality of radially oriented in an annular array levers.
  • the individual levers can be coupled to one another, with connecting sections formed integrally with the levers being able to be provided for coupling. These connecting sections can form an annular energy store together with the levers.
  • the provided between the adjacent levers connecting portions may also have a loop-shaped course in the radial direction.
  • a ring-like z. B. plate spring-like spring element are used, which is at least axially connected to the individual levers.
  • the lever arrangement can be installed in an advantageous manner in the friction clutch such that it can be pivoted radially outward on a ring-shaped rolling support supported by the adjusting ring in the manner of a one-armed lever.
  • the lever assembly is urged by the aforementioned spring means axially against the Abicalzauflage.
  • the rolling support can be formed integrally with the adjusting ring.
  • the Abicalzauflage can also by an additional z.
  • the adjusting ring is supported on the coupling housing via a ramp system provided in an annular arrangement.
  • the ramp system advantageously has a plurality of ramps extending in the circumferential direction and rising in the axial direction.
  • the pitch angle of the ramps is preferably designed such that a self-locking within the ramp system is present, so that slipping of the ramps can be avoided.
  • the ramps can be provided along their extent with a certain roughness or with low profilings, which allow in the direction of adjustment, a shift of the ramps, but prevent slipping thereof.
  • the adjustment function of the ramp system can be ensured in a simple manner by means of at least one energy storage, which braces the ramp system in the adjustment direction.
  • the axial loading of the lever assembly in the direction of the pivot bearing by means of the spring means can be carried out radially within the pivot bearing bearing adjusting ring in an advantageous manner.
  • the spring means applying the axial support force for the lever arrangement can be supported indirectly or directly on the lever arrangement.
  • these spring means may comprise a plate spring-like element, which is operatively clamped between the housing and the lever assembly. Such a plate-spring-like element can be clamped axially between the housing bottom and lever arrangement.
  • the spring means may further comprise spring elements which are clamped axially between the housing and the pressure plate.
  • Such spring elements can be formed for example by so-called leaf springs.
  • leaf springs are fixedly connected at one end to the housing and at the other end to the pressure disk.
  • tensioned between housing and pressure washer spring elements can on the one hand, the torque transmission between the housing and thrust washer and on the other hand, the axia- Ensure that the thrust washer is displaced during the clutch actuation.
  • these spring elements are installed braced so that they act on the thrust washer axially in the opening direction of the clutch or urge.
  • a lining suspension between the back to back arranged friction linings of the clutch disc.
  • Such a pad suspension causes an additional axial support force in the direction of the pivot bearing is exerted on the lever assembly, as soon as the friction linings are moved axially towards each other by the pressure plate, whereby the lining suspension is braced.
  • the clutch unit may be constructed such that the wear compensation by means of the adjusting device takes place at least substantially during an opening phase of the clutch unit.
  • the interpretation of the adjusting device and their vote on the other components of the clutch assembly and the friction clutch is preferably such that the wear adjustment is at least approximately at fully relaxed pad suspension during an opening phase of the clutch assembly and the friction clutch.
  • Figure 1 shows a half section through an inventively designed
  • FIG. 2 shows a detail of the adjusting device in FIG. 1,
  • Figures 3 to 7 are diagrams with different characteristics, from which the interaction of the individual spring and adjusting elements of a inventively designed friction clutch can be seen and
  • FIG. 1 A first figure.
  • the friction clutch 2 has a housing 3 and a rotationally fixed, but limited axially displaceable thrust washer 4. Between the pressure plate 4 and the housing 3, a lever element 5 is arranged , which is variable in its conicity and here has a suspension or elasticity in the sense of opening the clutch 2. To close the clutch 2, the radially inner tips 6 and the lever 7 forming the lever 7 are acted upon by means of at least substantially the closing force in the clutch 2 initiating actuator 8.
  • the actuating element 8 advantageously comprises a roller bearing and forms part of an actuating system which may be designed as a pneumatic, hydraulic, electrical or mechanical actuating system or else has a combination of the mentioned actuating possibilities, that is, for example designed as an electrohydraulic actuating system.
  • the lever element 5 is advantageously formed by a plurality of provided in an annular arrangement levers 7, which are connected to each other in the circumferential direction in an advantageous manner.
  • the existing between the individual levers 7 compounds can be integrally formed with the levers or by an additional spring element, for. B. annular disc spring which is connected to the levers 7.
  • the existing between the individual levers 7 compounds are expediently designed such that the lever member 5 has an axial elasticity, which ensures the possibility of a Konizticiansver selectedung of the lever member 5.
  • Such lever elements have been proposed for example by DE 103 40 665 A1, EP 09 92 700 B1, DE 199 05 373 A1 and EP 14 52 760 A1.
  • the lever member 5 is disposed axially between the bottom 9 of the housing 3 and the pressure plate 4.
  • spring elements 10 are provided, which are formed in the illustrated embodiment as so-called leaf springs.
  • the spring elements 10 ensure the torque transmission between the housing 3 and the pressure plate 4.
  • these designed as leaf springs spring elements 10 allow an axial displacement of the pressure plate 4 relative to the housing 3.
  • the spring elements 10 have a defined axial bias, which ensures that the pressure plate 4th in the opening direction of the clutch 2 is acted upon. This ensures that the thrust washer 4 is always urged axially by means of the spring elements 10 in the direction of the lever element 5.
  • the lever element 5 is urged against a supported by the housing 3, annular support 11 under normal operating conditions.
  • the annular support 11 is supported or formed by an annular component 12, which is part of an adjusting device 13, by means of which at least the wear occurring on the friction linings 14 of a clutch disc 15 can be at least partially automatically compensated.
  • the friction linings 14 are clamped between the thrust washer 4 and the counter-pressure plate 16 when closing the clutch 2.
  • the housing 3 is firmly connected to the counter-pressure plate 16.
  • the counter-pressure plate 16 may be part of a clutch unit, which has two clutches. Such coupling units can be used, for example, in conjunction with so-called powershift transmissions. However, the counter-pressure plate 16 may also be connected directly to the output shaft of an engine.
  • a so-called pad suspension 17 is preferably provided between the axially arranged back to back friction linings 14.
  • Such pad springs have become known for example from DE 198 57 712 A1, DE 199 80 204 T1 or DE 29 51 573 A1.
  • the annular component 12 designed as an adjusting ring has ramps 18 extending in the circumferential direction and rising in the axial direction, which are supported on counter ramps 19 carried by the housing 3.
  • the counter-ramps 19 can be imaged in an advantageous manner directly by integrally formed in the region of the housing bottom 9 ramps. Further details regarding the operation of an adjusting device 13, the design possibilities for the ramps 18 and counter ramps 19 and the design and arrangement of the springs 20 can be found in DE 42 39 291 A1, DE 42 39 289 A1, DE 43 22 677 A1 and DE 44 31 641 A1.
  • the lever element 5 is additionally acted upon in the opening direction of the clutch 2 by a spring element 21, which is operatively axially clamped between the housing 3 and the lever element 5.
  • this spring element 21 is formed by a plate spring having an annular base body 22, which is supported in the embodiment shown in Figure 1 radially inwardly over boom 23 on standoffs 25 and radially outward on boom 24 on the lever element 5.
  • the spacer bolts 25 are connected to the housing 3 and extend axially between adjacent levers 7.
  • the pressure disk 4 has circumferentially distributed, individual cams 26, between which the boom 24 are received circumferentially. The cams 26 are acted upon by the lever element 5 at least when closing the clutch 2.
  • the lever 7 are pivoted in the closing direction 27 in the manner of a one-armed lever to the annular support 11 during pivoting of the lever member 5.
  • This pivoting about the annular support 11 is ensured by the fact that the at least of the leaf springs 10 and the plate spring-like spring element 21 axially exerted on the lever member 5, resulting support force is greater than that for closing the clutch 2 in the region of the lever tips 6 via the actuator.
  • the axial force generated by the springs 20 via the ramp system 18 and 19 must also be taken into account, which is exerted on the lever element 5 via the annular component 12.
  • a wear compensation device is formed, which causes at least on the friction linings 14 at least a partial compensation of this wear by axial tracking of the annular support 11 when wear occurs.
  • the balance of power between the various acting on the lever member 5 spring elements and the lever element 5 itself are preferably coordinated so that the required to close the clutch 2 in the region of the lever tips 6 actuating travel in the direction of the arrow 27 remains practically constant, with open and closed friction clutch 2, the axial position of the lever tips 6 remains practically constant. This ensures that also the actuating element 8 operates over the entire life of the friction clutch practically via the same axial actuating travel.
  • This operation of the wear compensation device is determined by appropriate design of the force acting on the lever member 5 spring elements and the spring characteristics of the lever member 5 and the lever ratios, the are present on the lever element 5 between the annular support, Federbeetzschla- supply and actuation zones.
  • the lever element 5 can have a plate spring-like, circumferentially closed base region 28, from which radially outwardly and inwardly extending arms 29, 30 extend.
  • the line 100 corresponds to the force exerted on the lever tips 6 axial force Konizticiansver selectedung the resilient lever element 5, in this deformation of the lever element 5 between two annular supports whose radial distance from the radial distance between the formed by the spring element 21, annular support 31 and the annular Beaufschlagungs Scheme 32 corresponds to the tongue tips 6 for the actuator 8.
  • the operating point assumed by the lever element 5 when new and after the first actuation of the friction clutch 2 corresponds to the point 101. Through this operating point 101, the angular installation position of the lever element 5 is determined when the new friction clutch 2 is ready for operation. It can be seen from FIG. 3 that the lever element 5 has a spring characteristic which increases over the closing path 102, ie is progressive.
  • the force curve 103 via the Einschweg 102 can be adjusted by appropriate design of the resilient lever member 5 to the respective application.
  • the dashed line 104 represents the applied by the pad spring segments 17 axial spreading force, which acts between the two friction linings 14. This axial spreading force counteracts the axial closing force introduced via the lever element 5 onto the pressure plate 4. This effect occurs as soon as the friction linings 14 between the friction surfaces of the pressure plate 4 and the counter-pressure plate 16 begin to be clamped. The latter is the case after the partial region 105 of the engagement path 102 has been covered by the pressure plate 4 in the direction of engagement 27.
  • the portion 105 corresponds to the L predominantlyweg, which is required to a certain axial clearance for the friction linings 14 between the friction surfaces to ensure the thrust washer 4 and the platen 16.
  • Such a game is necessary to avoid the transmission of a too large drag torque on the clutch plate 15 with disengaged clutch 2, since such a drag torque would affect at least the switchability of the transmission.
  • the line 106 which is extended beyond the control point 107 also dashed, represents the resulting force curve, which is generated by the superimposition or addition of at least the force curves of the leaf springs 10 and here plate spring-like spring element 21.
  • the at least of the leaf spring elements 10 and the spring element 21 generated forces acting on the lever member 5 in the region of the lever tips 6 introduced by means of the actuating element 8 closing force axially counteract.
  • the covering spring 17 also acts after exceeding the partial region 105, whereby when the partial region 105 is exceeded in the direction of engagement 27, the actuating force required for pivoting the lever element 5 increases until the end of the engagement path 102. This increase is represented by the line section 109 extending over the second subregion 108 of the engagement path 102.
  • FIG. 4 shows a possible spring characteristic 120 of a plate spring-like spring element corresponding to the spring element 21.
  • the illustrated characteristic 120 has in the illustrated embodiment, a typical plate spring characteristic with a maximum force 121 and a minimum force 122.
  • the characteristic 120 shown here has between the maximum force 121 and the minimum force 122 a practically linear region 123. However, this area 123 could also have a different course own, such. B. a slightly curved course.
  • the spring element 21 should have a bracing state, which corresponds to point 125, in the case of maximum wear. It can thus be seen from FIG. 4 that, viewed over the service life of the friction clutch 2, the axial force exerted on the lever element 5 by the spring element 21 decreases.
  • FIG. 5 shows the spring characteristic 140, which is generated by the leaf spring elements 10 in the illustrated embodiment.
  • the leaf springs are here designed such that they produce a virtually linear force characteristic.
  • the leaf spring elements 10 are installed in such a way that they exert an axial force on the thrust washer 4 when the friction clutch 2 is mounted, ready for use, which corresponds to the point 141.
  • the thrust washer 4 shifts with increasing wear on the friction
  • the leaf spring elements 10 are additionally braced so that they exert an increasing axial force on the thrust washer 4 and thus on this also on the lever member 5 over the life of the friction clutch 2.
  • the leaf spring elements 10 When there is maximum wear, the leaf spring elements 10 have an operating point which corresponds to the point 142 in FIG. FIG.
  • FIG. 7 effects an adjustment in the adjusting device 13 or in the wear compensation device comprising it.
  • the distance ranges used or changes in these path areas for explaining the mode of operation of a readjustment cycle as well as the occurring force changes are shown excessively for better understanding.
  • the adjustments take place in relatively small steps, with the operating or Nachstellin due to existing in the overall system clutch hysteresis and disturbance forces, z. B. due to vibrations, subject to certain variations, ie within a certain range are available.
  • the diagram according to FIG. 7 is based on the assumption that a certain amount of wear on the friction linings 14 has taken place when the friction clutch 2 is closed. As a result, the pivoting angle of the lever element 5 increases by an amount that is dependent on this wear. This is evident from the fact that, in FIG. 7, the engagement path 102a is greater in relation to the engagement path 102 according to FIG. 3, in the ideal case around the wear occurring at least on the friction linings 14. Assuming that the Fed's If the characteristics of the pad spring 17 have remained the same, the portion 108 a, via which this pad spring 17 is effective, is identical to the portion 108 in terms of its size.
  • the lever member 5 Due to the force relationships occurring during wear on the friction linings 14 when opening the friction clutch 2, the lever member 5 is first pivoted about the annular support 11 in the manner of a one-armed lever against the direction of arrow 27 in Figure 1, and that until, in Figure 7 with 113 indicated point is reached. Upon continuation of the pivotal movement of the lever member 5 in the opening direction, the lever member 5 pivots now in the manner of a two-armed lever to the annular support 31. This pivoting is due to the fact that acting in the direction of arrow 27 on the lever member 5 axial force, which in particular the introduced in the region of the lever tongues 6 actuating force is generated, is greater than the resultant supporting force for the lever member 5, which is opposite to the arrow 27.
  • the adjusting ring 13 is relieved, so that it can follow the pivoting movement of the outer arm 29 and the outer region of the lever element 5. This results in at least a certain adjustment of the wear occurring on the friction linings 14.
  • the size of the adjustment depends on the lever element 5 existing lever ratios, the are predetermined by the diameter of the annular support 11, the annular support 31 and the annular Beaufschlagungs Kunststoffes 32.
  • the axial adjustment of the support 11 may be greater than the occurred axial wear on the friction linings fourteenth
  • the aforementioned leverage ratios and acting on the lever member 5, the pivoting and displacement of the same determining forces and the spring properties of the lever element 5 are preferably coordinated such that over the life of the friction clutch 2, in the open state thereof, the tongue tips 6 a practically constant have axial position.
  • This change also causes a change in the state of tension of the spring elements 10 and 21 when the friction clutch is open. This is due to the fact that these spring elements 10 and 21 are supported either axially or indirectly on the lever element 5, which in turn assumes a, over the life of the friction clutch changing, strained position.
  • the spring characteristics of the individual elements, in particular of the components 5, 10 and 21 are designed such that despite the aforementioned displacements or changes in the operating points or the working areas of these spring elements, which remains pre-described adjustment principle due to the existing balance of power over the life of the friction clutch ,
  • a resultant force curve can be generated, which has a substantially constant force at least over the axial adjustment path of the pressure plate 4 to compensate for Reibbelagverschl foundedes.
  • Such a force profile section is substantially parallel to the abscissa.
  • FIG. 8 shows a dual-clutch unit 201 which has two friction clutches 202 and 203, which are arranged on both sides of a plate 204 designed as a counterpressure disk.
  • the friction clutch 203 is formed with respect to the functional arrangement of the individual components, as described in connection with the preceding figures, LIST OF REFERENCES

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsaggregat, bestehend aus wenigstens einer Reibungskupplung mit einer Druckscheibe, die drehfest, jedoch axial begrenzt verlagerbar mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei zwischen Gehäuse und Druckscheibe eine in axialer Richtung ver schwenkbare Hebelanordnung (5, 7) vorgesehen ist, die durch eine Betätigungseinrichtung zum Schließen der Kupplung beaufschlagbar ist, wobei zwischen Hebelanordnung und Gehäuse eine zumindest den Verschleiß der Reibbeläge (14) der Kupplungsscheibe (15) wenigstens teilweise kompensierende Nachstelleinrichtung (13) wirksam ist, wobei weiterhin die Hebelanordnung über einen gegenüber dem Gehäuse verdrehbaren Nachstellring (12) am Gehäuse axial abgestützt ist und mittels Federmittel (10, 21) axial in Richtung des Nachstellringes beaufschlagbar ist, wobei die Federmittel eine axiale resultierende Abstützkraft erzeugen, die der auf die Hebelanordnung einleitbaren Kupplungsschließkraft axial entgegengerichtet ist, und eine Kraft-Weg- Kennlinie erzeugen, die, zumindest im Arbeitsbereich über den die Federmittel für den zumindest teilweisen Verschleissausgleich verformt werden, abfallend ist.

Description

Kupplunqsaggreqat
Die Erfindung betrifft Kupplungsaggregate, bestehend aus wenigstens einer Reibungskupplung mit einer Druckscheibe, die drehfest, jedoch axial begrenzt verlagerbar mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei zwischen Gehäuse und Druckscheibe eine in axialer Richtung verschwenkbare Hebelanordnung vorgesehen ist, die durch eine Betätigungseinrichtung zum Schließen der Kupplung beaufschlagbar ist, wobei zwischen Hebelanordnung und Gehäuse eine zumindest den Verschleiß der Reibbeläge einer Kupplungsscheibe wenigstens teilweise kompensierende Nachstelleinrichtung wirksam ist, wobei weiterhin die Hebelanordnung über einen gegenüber dem Gehäuse verdrehbaren Nachstellring am Gehäuse axial abgestützt ist und mittels Federmittel axial in Richtung des Nachstellringes beaufschlagbar ist, wobei die Federmittel eine axiale resultierende Abstützkraft erzeugen, die der auf die Hebelanordnung einleitbaren Kupplungsschließkraft axial entgegengerichtet ist.
Derartige Kupplungsaggregate mit einer einzigen oder zwei Kupplungen sind beispielsweise durch die DE 10 2004 018 377 A1 vorgeschlagen worden.
Kupplungen mit einer automatischen Nachstellung sind beispielsweise auch durch die DE 29 16 755 A1 und DE 35 18 781 A1 vorgeschlagen worden, wobei bei diesen Kupplungen eine praktisch gleich bleibende Kraftbeaufschlagung der Druckplatte durch die Anpressfeder bewirkt werden soll.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Kupplungsaggregate der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass sie zumindest in axialer Richtung nur einen geringen Bauraum erfordern. Ein weiteres Ziel, das der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag, war es, auch den Betätigungsweg des auf die Hebelanordnung einwirkenden und die Schließkraft in die Kupplung einleitenden Betätigungselements über die Lebensdauer der Kupplung klein bzw. im Wesentlichen konstant zuhalten. Weiterhin soll ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kupplungsaggregat eine optimierte Funktionsweise und eine hohe Lebensdauer sowie kostengünstige Herstellung gewährleisten.
Die vorerwähnten Aufgaben bzw. Ziele werden unter anderem dadurch gelöst bzw. erreicht, dass die Hebelanordnung axiale Federeigenschaften aufweist, welche bewirken, dass diese in Richtung einer kegelstumpfförmigen Lage gedrängt wird, die dem offenen Zustand der Rei- bungskupplung entspricht, wobei über den zum Schließen der Reibungskupplung notwendigen Verschwenkweg bzw. Verschwenkwinkel die Hebelanordnung eine ansteigende Kraft- Weg-Federkennlinie aufweist und die auf diese Hebelanordnung axial einwirkenden Federmittel eine Kraft-Weg-Kennlinie erzeugen, die zumindest im Arbeitsbereich, über den die Federmittel für den zumindest teilweisen Verschleißausgleich verformt werden, abfallend ist. Zweckmäßig ist es, wenn die eine axiale Abstützkraft auf die Hebelanordnung aufbringenden Federmittel über ihren gesamten, über die Lebensdauer der Reibungskupplung notwendigen Arbeitsbereich eine abfallende Kraft-Weg-Kennlinie besitzen. Über den Ausrückweg der Reibungskupplung nimmt also die durch die Federmittel auf die Hebelanordnung ausgeübte axiale Federkraft ab, wird also kleiner.
Die vorerwähnte Federkennlinie der Hebelanordnung kann über den Arbeitsbereich, der für die Gesamtlebensdauer der Reibungskupplung notwendig ist, zumindest annähernd linear verlaufen. Die verwendbaren Federkennlinien können jedoch auch zumindest bereichsweise eine Krümmung aufweisen.
Die Hebelanordnung kann in vorteilhafter Weise durch eine Mehrzahl von in ringförmiger Anordnung radial ausgerichteten Hebeln gebildet sein. Um einer solchen Hebelanordnung die notwendigen axialen Federeigenschaften zu verleihen, können die einzelnen Hebel untereinander gekoppelt sein, wobei zur Koppelung einstückig mit den Hebeln ausgebildete Verbindungsabschnitte vorgesehen werden können. Diese Verbindungsabschnitte können gemeinsam mit den Hebeln einen ringförmigen Energiespeicher bilden. Die zwischen den benachbarten Hebeln vorgesehenen Verbindungsabschnitte können jedoch auch in radialer Richtung einen schlaufenförmigen Verlauf besitzen. Durch entsprechende Ausgestaltung der zwischen den einzelnen Hebeln vorhandenen Verbindungsabschnitte kann somit die für die Hebelanordnung gewünschte Federcharakteristik realisiert werden. Zusätzlich zu oder alternativ für die Verbindungsabschnitte kann ein ringartiges z. B. tellerfederartiges Federelement zum Einsatz kommen, das zumindest axial mit den einzelnen Hebeln verbunden ist.
Die Hebelanordnung kann in vorteilhafter Weise in der Reibungskupplung derart verbaut sein, dass sie radial außen an einer vom Nachstellring getragenen, ringförmigen Abwälzauflage nach Art eines einarmigen Hebels verschwenkbar ist. Hierfür wird die Hebelanordnung durch die vorerwähnten Federmittel axial gegen die Abwälzauflage gedrängt. Die Abwälzauflage kann einstückig mit dem Nachstellring ausgebildet sein. Die Abwälzauflage kann jedoch auch durch ein zusätzliches z. B. ringförmiges Bauteil, welches vom Nachstellring abgestützt wird, gebildet sein.
Zur Bildung der Nachstelleinrichtung kann es zweckmäßig sein, wenn der Nachstellring am Kupplungsgehäuse über ein in ringförmiger Anordnung vorgesehenes Rampensystem abgestützt ist. Das Rampensystem besitzt in vorteilhafter Weise eine Mehrzahl von sich in Um- fangsrichtung erstreckenden und in axialer Richtung sich erhebenden Rampen. Der Steigungswinkel der Rampen ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Selbsthemmung innerhalb des Rampensystems vorhanden ist, so dass ein Abrutschen der Rampen vermieden werden kann. Falls notwendig, können die Rampen entlang ihrer Erstreckung mit einer gewissen Rauhigkeit bzw. mit geringen Profilierungen versehen sein, die in Nachstellrichtung eine Verlagerung der Rampen ermöglichen, ein Abrutschen derselben jedoch verhindern. Die Nachstellfunktion des Rampensystems kann in einfacher Weise mittels wenigstens eines Energiespeichers gewährleistet werden, der das Rampensystem in Nachstellrichtung verspannt.
Die axiale Beaufschlagung der Hebelanordnung in Richtung der Schwenklagerung mittels der Federmittel kann in vorteilhafter Weise radial innerhalb des die Schwenklagerung tragenden Nachstellringes erfolgen. Die die axiale Abstützkraft für die Hebelanordnung aufbringenden Federmittel können sich mittelbar oder unmittelbar an der Hebelanordnung abstützen. In vorteilhafter Weise können diese Federmittel ein tellerfederartiges Element umfassen, welches wirkungsmäßig zwischen dem Gehäuse und der Hebelanordnung verspannt ist. Ein derartiges tellerfederartiges Element kann axial zwischen Gehäuseboden und Hebelanordnung verspannt sein. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, ein derartiges tellerfederartiges Element auf der dem Gehäuseboden abgekehrten Seite der Hebelanordnung vorzusehen, wobei es dann zweckmäßig sein kann, wenn Abstützmittel vorhanden sind, welche mit dem Gehäuse verbunden sind, die Hebelanordnungen axial durchdringen und als axiale Abstützung für das tellerfederartige Element dienen.
Die Federmittel können weiterhin Federelemente umfassen, die axial zwischen dem Gehäuse und der Druckscheibe verspannt sind. Derartige Federelemente können beispielsweise durch so genannte Blattfedern gebildet sein. Derartige Blattfedern sind mit einem Ende mit dem Gehäuse und mit dem anderen Ende mit der Druckscheibe fest verbunden. Solche zwischen Gehäuse und Druckscheibe verspannte Federelemente (wie Blattfedern) können einerseits die Drehmomentübertragung zwischen Gehäuse und Druckscheibe und andererseits die axia- Ie Verlagerung der Druckscheibe während der Kupplungsbetätigung gewährleisten. Vorzugsweise sind diese Federelemente derart verspannt verbaut, dass sie die Druckscheibe axial in Öffnungsrichtung der Kupplung beaufschlagen bzw. drängen.
Für die Funktion des Kupplungsaggregates bzw. der Reibungskupplung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn zwischen den Rücken an Rücken angeordneten Reibbelägen der Kupplungsscheibe eine Belagfederung vorhanden ist. Eine solche Belagfederung bewirkt, dass eine zusätzliche axiale Abstützkraft in Richtung der Schwenklagerung auf die Hebelanordnung ausgeübt wird, sobald die Reibbeläge durch die Druckscheibe axial aufeinander zu bewegt werden, wodurch die Belagfederung verspannt wird.
Für die Funktion der Nachstelleinrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest annähernd bei Anlage der Druckscheibe an dem ihr benachbarten Reibbelag der Kupplungsscheibe und bei fehlendem Reibbelagverschleiß die in Schließrichtung auf die Hebelanordnung einwirkenden Kräfte im Gleichgewicht stehen mit der auf die Habelanordnung axial entgegen der Schließrichtung einwirkenden resultierenden Federkraft, welche die Hebelanordnung in Richtung der vom Gehäuse getragenen Abwälzauflage drängt. Diese resultierende Federkraft wird zumindest erzeugt durch wenigstens ein zwischen Gehäuse und Hebelanordnung verspanntes, tellerfederartiges Bauteil, weiterhin durch zwischen Druckscheibe und Gehäuse verspannte Blattfedern und gegebenenfalls durch eine in Folge der Abstützung der Druckscheibe an dem benachbarten Reibbelag mittels der Belagfederung erzeugte axiale Kraft.
In vorteilhafter Weise kann das Kupplungsaggregat derart aufgebaut sein, dass der Verschleißausgleich mittels der Nachstelleinrichtung zumindest im Wesentlichen während einer Öffnungsphase des Kupplungsaggregates erfolgt. Die Auslegung der Nachstelleinrichtung und deren Abstimmung auf die übrigen Bauteile des Kupplungsaggregates bzw. der Reibungskupplung erfolgt vorzugsweise derart, dass die Verschleißnachstellung zumindest annähernd bei voll entspannter Belagfederung während einer Öffnungsphase des Kupplungsaggregates bzw. der Reibungskupplung erfolgt.
Weitere sowohl funktionelle als auch konstruktive Vorteile werden in Zusammenhang mit der folgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
Dabei zeigen: Figur 1 einen Halbschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete
Reibungskupplung,
Figur 2 ein Detail der Nachstelleinrichtung in Figur 1 ,
die Figuren 3 bis 7 Diagramme mit verschiedenen Kennlinien, aus denen das Zusammenwirken der einzelnen Feder- und Nachstellelemente einer erfindungsgemäß ausgestalteten Reibungskupplung zu entnehmen ist und
Figur 8 ein Doppelkupplungsaggregat mit einer Reibungskupplung gemäß
Figur 1.
Das in Figur 1 im Halbschnitt und schematisch dargestellte Kupplungsaggregat 1 umfasst wenigstens eine Reibungskupplung 2. Die Reibungskupplung 2 besitzt ein Gehäuse 3 und eine mit diesem drehfest, jedoch begrenzt axial verlagerbare Druckscheibe 4. Zwischen der Druckscheibe 4 und dem Gehäuse 3 ist ein Hebelelement 5 angeordnet, das in seiner Konizität veränderbar ist und hier eine Federung bzw. Elastizität im Sinne eines Öffnens der Kupplung 2 aufweist. Zum Schließen der Kupplung 2 werden die radial inneren Spitzen 6 und der das Hebelelement 5 bildende Hebel 7 mittels eines zumindest im Wesentlichen die Schließkraft in die Kupplung 2 einleitenden Betätigungselementes 8 beaufschlagt. Das Betätigungselement 8 umfasst in vorteilhafter Weise ein Wälzlager und bildet einen Bestandteil eines Betätigungssystems, welches als pneumatisches, hydraulisches, elektrisches oder mechanisches Betätigungssystem ausgebildet sein kann oder aber eine Kombination der erwähnten Betätigungsmöglichkeiten aufweist, also beispielsweise als elektrohydraulisches Betätigungssystem ausgebildet ist. Das Hebelelement 5 ist in vorteilhafter Weise durch eine Vielzahl von in ringförmiger Anordnung vorgesehenen Hebeln 7 gebildet, die in vorteilhafter Weise in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind. Die zwischen den einzelnen Hebeln 7 vorhandenen Verbindungen können dabei einstückig mit den Hebeln ausgebildet sein oder aber durch ein zusätzliches Federelement, z. B. ringförmige Tellerfeder, das mit den Hebeln 7 verbunden ist. Die zwischen den einzelnen Hebeln 7 vorhandenen Verbindungen sind dabei zweckmäßiger Weise derart ausgebildet, dass das Hebelelement 5 eine axiale Elastizität aufweist, die die Möglichkeit einer Konizitätsveränderung des Hebelelements 5 gewährleistet. Derartige Hebelelemente sind beispielsweise durch die DE 103 40 665 A1 , EP 09 92 700 B1 , DE 199 05 373 A1 und EP 14 52 760 A1 vorgeschlagen worden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Hebelelement 5 axial zwischen dem Boden 9 des Gehäuses 3 und der Druckscheibe 4 angeordnet.
Zwischen der Druckscheibe 4 und dem Gehäuse 3 sind Federelemente 10 vorgesehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als so genannte Blattfedern ausgebildet sind. Die Federelemente 10 gewährleisten die Drehmomentübertragung zwischen dem Gehäuse 3 und der Druckscheibe 4. Weiterhin ermöglichen diese als Blattfedern ausgebildeten Federelemente 10 eine axiale Verlagerung der Druckscheibe 4 gegenüber dem Gehäuse 3. Die Federelemente 10 besitzen eine definierte axiale Vorspannung, die gewährleistet, dass die Druckscheibe 4 in Öffnungsrichtung der Kupplung 2 beaufschlagt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Druckscheibe 4 mittels der Federelemente 10 stets axial in Richtung des Hebelelements 5 gedrängt wird. Durch diese Wirkung der Federelemente 10 wird bei normalen Betriebsbedingungen das Hebelelement 5 gegen eine vom Gehäuse 3 getragene, ringförmige Abstützung 11 gedrängt. Die ringförmige Abstützung 11 ist von einem ringförmigen Bauteil 12 getragen bzw. gebildet, welches Bestandteil einer Nachstelleinrichtung 13 ist, mittels der zumindest der an den Reibbelägen 14 einer Kupplungsscheibe 15 auftretende Verschleiß wenigstens teilweise automatisch ausgeglichen werden kann. Die Reibbeläge 14 werden zwischen der Druckscheibe 4 und der Gegendruckplatte 16 beim Schließen der Kupplung 2 eingespannt. Das Gehäuse 3 ist mit der Gegendruckplatte 16 fest verbunden. Die Gegendruckplatte 16 kann Bestandteil eines Kupplungsaggregates sein, welches zwei Kupplungen aufweist. Derartige Kupplungsaggregate können beispielsweise in Verbindung mit so genannten Lastschaltgetrieben Verwendung finden. Die Gegendruckplatte 16 kann jedoch auch unmittelbar mit der Abtriebswelle eines Motors verbunden sein.
Zwischen den axial Rücken an Rücken angeordneten Reibbelägen 14 ist vorzugsweise eine so genannte Belagfederung 17 vorgesehen. Derartige Belagfederungen sind beispielsweise durch die DE 198 57 712 A1, DE 199 80 204 T1 oder DE 29 51 573 A1 bekannt geworden.
Wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, besitzt das als Nachstellring ausgebildete ringförmige Bauteil 12 in Umfangsrichtung verlaufende, in axialer Richtung sich erhebende Rampen 18, die sich an vom Gehäuse 3 getragenen Gegenrampen 19 abstützen. In Umfangsrichtung wird der Nachstellring 12 von Federn 20 beaufschlagt, die zwischen dem Gehäuse 3 und dem Nachstellring 12 verspannt sind. Die Gegenrampen 19 können in vorteilhafter Weise unmittelbar durch im Bereich des Gehäusebodens 9 angeformte Rampen bebildet sein. Weitere Einzelheiten bezüglich der Funktionsweise einer Nachstelleinrichtung 13, der Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Rampen 18 und Gegenrampen 19 sowie der Auslegung und Anordnung der Federn 20 können aus der DE 42 39 291 A1 , DE 42 39 289 A1 , DE 43 22 677 A1 und der DE 44 31 641 A1 entnommen werden.
Durch die Verwendung einer Belagfederung 17 kann beim Schließen der Reibungskupplung 2 ein progressiver Aufbau des übertragbaren Drehmomentes gewährleistet werden.
Das Hebelelement 5 wird zusätzlich in Öffnungsrichtung der Kupplung 2 durch ein Federelement 21 beaufschlagt, welches wirkungsmäßig axial verspannt ist zwischen dem Gehäuse 3 und dem Hebelelement 5. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Federelement 21 durch eine Tellerfeder gebildet, die einen ringförmigen Grundkörper 22 besitzt, der sich bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform radial innen über Ausleger 23 an Abstandsbolzen 25 und radial außen über Ausleger 24 am Hebelelement 5 abstützt. Die Abstandsbolzen 25 sind mit dem Gehäuse 3 verbunden und erstrecken sich axial zwischen benachbarten Hebeln 7. Die Druckscheibe 4 besitzt in Umfangsrichtung verteilte, einzelne Nocken 26, zwischen denen umfangsmäßig die Ausleger 24 aufgenommen sind. Die Nocken 26 werden zumindest beim Schließen der Kupplung 2 vom Hebelelement 5 beaufschlagt.
Wie aus Figur 1 entnehmbar ist, werden beim Verschwenken des Hebelelements 5 die Hebel 7 in Schließrichtung 27 nach Art eines einarmigen Hebels um die ringförmige Abstützung 11 verschwenkt. Diese Verschwenkung um die ringförmige Abstützung 11 wird dadurch gewährleistet, dass die zumindest von den Blattfedern 10 und dem tellerfederartigen Federelement 21 axial auf das Hebelelement 5 ausgeübte, resultierende Abstützkraft größer ist als die zum Schließen der Kupplung 2 im Bereich der Hebelspitzen 6 über das Betätigungselement 8 einzuleitende Schiießkraft in Richtung des Pfeils 27. Bei dem vorerwähnten Kräfteverhältnis ist auch noch die über das Rampensystem 18 und 19 durch die Federn 20 erzeugte Axialkraft zu berücksichtigen, welche über das ringförmige Bauteil 12 auf das Hebelelement 5 ausgeübt wird.
Die einzelnen auf das Hebelelement 5 einwirkenden Axialkräfte sind in Bezug aufeinander derart abgestimmt, dass eine Verstellung der Nachstelleinrichtung 13 unmöglich ist, sofern kein Verschleiß zumindest an den Reibbelägen 14 auftritt. Das Verhältnis zwischen den einzelnen Feder- und Betätigungskräften wird im Folgenden noch näher beschrieben. Aus Figur 1 ist noch entnehmbar, dass, sobald während einer Schließphase der Kupplung 2 die Reibbeläge 14 zwischen der Druckscheibe 4 und der Gegendruckplatte 16 beginnen eingespannt zu werden, die durch die Belagfederung 17 dann erzeugte Axialkraft zusätzlich auf das Hebelelement 5 axial wirkt.
Aufgrund der vorerwähnten Kräfteverhältnisse bzw. Kräfteauslegungen wird gewährleistet, dass, wie bereits erwähnt, beim Verschwenken des Hebelelementes 5, dieses in Anlage an der ringförmigen Abstützung 11 bleibt und nach Art eines einarmigen Hebels um diese ringförmige Abstützung 11 verschwenkt wird. Dadurch wird die Druckscheibe 4 über die Nocken 26 in Schließrichtung beaufschlagt, wobei gleichzeitig auch das tellerfederartige Federelement 21 beaufschlagt und entsprechend den vorhandenen Hebelverhältnissen zwischen den Abstütz- bzw. Beaufschlagungsdurchmessem elastisch verformt wird. Während der elastischen Verformung erfolgt hier die Verschwenkung des Federelementes 21 im Bereich der Spitzen der Ausleger 23, die sich an den Bolzen 25 abstützen. Wie bereits erwähnt, ist bei fehlendem Verschleiß die entgegen der Schließrichtung 27 axial auf das Hebelelement 5 einwirkende, resultierende Federkraft während des gesamten Schließweges der Kupplung 2 immer größer als die im Bereich der Hebelspitzen 6 eingeleitete Schließkraft. Dadurch wird gewährleistet, dass das Hebelelement 5 stets eine gewisse Axialkraft auf das ringförmige Bauteil 12 ausübt. Dadurch wird eine unbeabsichtigte Verdrehung und somit Nachstellung im Bereich der Nachstelleinrichtung 13 vermieden.
Durch das Zusammenwirken der Nachstelleinrichtung 13 mit zumindest dem Federelement 21 und den Blattfederelementen 10 wird eine Verschleißausgleichseinrichtung gebildet, welche beim Auftreten von Verschleiß zumindest an den Reibbelägen 14 wenigstens eine teilweise Kompensation dieses Verschleißes durch axiale Nachführung der ringförmigen Abstützung 11 bewirkt. Die Kräfteverhältnisse zwischen den verschiedenen auf das Hebelelement 5 einwirkenden Federelementen und des Hebelelementes 5 selbst sind dabei vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass der zum Schließen der Kupplung 2 im Bereich der Hebelspitzen 6 erforderliche Betätigungsweg in Richtung des Pfeils 27 praktisch konstant bleibt, wobei bei geöffneter und geschlossener Reibungskupplung 2 die axiale Lage der Hebelspitzen 6 praktisch konstant bleibt. Dadurch wird gewährleistet, dass auch das Betätigungselement 8 über die gesamte Lebensdauer der Reibungskupplung praktisch über den gleichen axialen Betätigungsweg arbeitet. Diese Funktionsweise der Verschleißausgleichseinrichtung wird durch entsprechende Auslegung der auf das Hebelelement 5 einwirkenden Federelemente sowie der Federeigenschaften des Hebelelementes 5 und der Hebelverhältnisse bestimmt, die vorhanden sind am Hebelelement 5 zwischen den ringförmigen Abstütz-, Federbeaufschla- gungs- und Betätigungszonen.
Wie aus Figur 1 erkennbar ist, kann das Hebelelement 5 einen tellerfederähnlich wirkenden, umfangsmäßig geschlossenen Grundbereich 28 aufweisen, von dem sich radial nach außen und nach innen erstreckende Ausleger 29, 30 erstrecken.
Im Zusammenhang mit den in die Diagramme gemäß den Figuren 3 bis 7 eingetragenen Kennlinien sei nun die Funktionsweise der vorbeschriebenen Reibungskupplung 2 näher erläutert.
Die in Figur 3 dargestellten Verhältnisse entsprechen dem Neuzustand der montierten Reibungskupplung 2 nach erstmaliger Betätigung, also ohne dass ein Verschleiß aufgetreten ist.
Die Linie 100 entspricht der auf die Hebelspitzen 6 auszuübenden Axialkraft zur Konizitätsveränderung des federnden Hebelelementes 5, und zwar bei Verformung dieses Hebelelementes 5 zwischen zwei ringförmigen Abstützungen, deren radialer Abstand dem radialen Abstand zwischen der durch das Federelement 21 gebildeten, ringförmigen Abstützung 31 und dem ringförmigen Beaufschlagungsbereich 32 an den Zungenspitzen 6 für das Betätigungselement 8 entspricht. Der von dem Hebelelement 5 eingenommene Betriebspunkt im Neuzustand und nach erstmaliger Betätigung der Reibungskupplung 2 entspricht dem Punkt 101. Durch diesen Betriebspunkt 101 wird die winkelmäßige Einbaulage des Hebelelementes 5 bei betriebsbereiter, neuer Reibungskupplung 2 bestimmt. Aus Figur 3 ist entnehmbar, dass das Hebelelement 5 eine Federcharakteristik aufweist, die über den Schließweg 102 ansteigend, also progressiv ist. Der Kraftverlauf 103 über den Einrückweg 102 kann durch entsprechende Ausbildung des federnden Hebelelements 5 an den jeweiligen Einsatzfall angepasst werden.
Die strichlierte Linie 104 stellt die von den Belagfedersegmenten 17 aufgebrachte axiale Spreizkraft, welche zwischen den beiden Reibbelägen 14 wirkt. Diese axiale Spreizkraft wirkt der über das Hebelelement 5 auf die Druckscheibe 4 eingeleiteten, axialen Schließkraft entgegen. Diese Wirkung tritt ein, sobald die Reibbeläge 14 zwischen den Reibflächen der Druckscheibe 4 und der Gegendruckplatte 16 beginnen eingespannt zu werden. Letzteres ist der Fall, nachdem der Teilbereich 105 des Einrückweges 102 von der Druckscheibe 4 in Einrückrichtung 27 zurückgelegt wurde. Der Teilbereich 105 entspricht dem Lüftweg, der erforderlich ist, um ein bestimmtes axiales Spiel für die Reibbeläge 14 zwischen den Reibflächen der Druckscheibe 4 und der Gegendruckplatte 16 zu gewährleisten. Ein derartiges Spiel ist notwendig, um bei ausgerückter Kupplung 2 die Übertragung eines zu großen Schleppmomentes auf die Kupplungsscheibe 15 zu vermeiden, da ein derartiges Schleppmoment zumindest die Schaltbarkeit des Getriebes beeinträchtigen würde.
Die Linie 106, welche über den Regelpunkt 107 hinaus strichliert verlängert ist, repräsentiert den resultierenden Kraftverlauf, der erzeugt wird durch die Überlagerung bzw. Addition zumindest der Kraftverläufe der Blattfedern 10 und des hier tellerfederartigen Federelementes 21. Die zumindest von den Blattfederelementen 10 und dem Federelement 21 erzeugten Kräfte wirken der auf das Hebelelement 5 im Bereich der Hebelspitzen 6 mittels des Betätigungselementes 8 eingebrachten Schließkraft axial entgegen.
Aus Figur 3 ist entnehmbar, dass der resultierende Kraftverlauf gemäß der Linie 106 einen mit zunehmender Verspannung bzw. Verformung der Federelemente 10 und 21 abfallenden Kennlinienverlauf besitzt. Es ist ersichtlich, dass durch die gewählten Verläufe der Linien 100 und 106, diese sich im Bereich des Regelpunktes 107 schneiden und sich das Kräfteverhältnis zwischen den beiden Linien 100 und 106 umkehrt, was zur Folge hat, dass nach Überschreitung des Regelpunktes 107 die zumindest von den Federelementen 10 und 21 auf das Hebelelement 5 ausgeübte axiale Abstützkraft geringer wird als die zum Verformen des Hebelelementes 5 im Bereich der Hebelspitzen 6 eingebrachte Schließkraft.
Wie bereits erwähnt, wirkt nach Überschreitung des Teilbereiches 105 auch die Belagfederung 17, wodurch bei Überschreitung des Teilbereiches 105 in Einrückrichtung 27 die zum Verschwenken des Hebelelementes 5 erforderliche Betätigungskraft bis zum Ende des Einrückweges 102 zunimmt. Diese Zunahme ist durch den sich über den zweiten Teilbereich 108 des Einrückweges 102 verlaufenden Linienabschnitt 109 dargestellt.
Anhand der in Figur 3 dargestellten Kennlinien ist erkennbar, dass beidseits des Regelpunktes die axial auf das Hebelelement 5, entgegen des Pfeils 27 einwirkenden Kräfte größer sind, als die durch den Kraftverlauf 103 repräsentierten Kräfte, die zum Schließen der Reibungskupplung 2 im Bereich der Hebelspitzen 6 in Richtung des Pfeils 27 ausgeübt werden. Dadurch wird gewährleistet, dass das Hebelelement 5 stets eine Axialkraft auf die ringförmige Abstützung 11 bzw. das ringförmige Bauteil 12 ausübt, wodurch eine Verdrehung des ringförmigen Bauteils verhindert wird. Im Bereich des Regelpunktes 107 ist, sofern kein Verschleiß vorhanden ist, zumindest ein axiales Gleichgewicht zwischen den vorerwähnten Kräften vor- handen, so dass auch dann keine unerwünschte Verstellung innerhalb der Reibungskupplung 2 erfolgen kann.
In Zusammenhang mit Figur 1 ist auch verständlich, dass beim Einrücken, also Schließen der Reibungskupplung 2, die Federelemente 10 und 21 elastisch bzw. federnd verformt werden, wobei diese Verformung abhängig ist von der axialen Verlagerung der Druckscheibe 4 und der Verschwenkbewegung des Hebelelementes 5 in Bezug auf die ringförmige Abstützung 11.
Anhand der Figuren 4 bis 6 wird nun die prinzipielle Entstehung des resultierenden Kraftverlaufes gemäß den Linien 106 und 109 der Figur 3 kurz erläutert.
In Figur 4 ist eine mögliche Federcharakteristik 120 eines dem Federelement 21 entsprechenden, tellerfederartigen Federelementes dargestellt. Die dargestellte Kennlinie 120 hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine typische Tellerfedercharakteristik mit einem Kraftmaximum 121 und einem Kraftminimum 122. Die hier dargestellte Kennlinie 120 besitzt zwischen dem Kraftmaximum 121 und dem Kraftminimum 122 einen praktisch linearen Bereich 123. Dieser Bereich 123 könnte jedoch auch einen anderen Verlauf besitzen, wie z. B. einen leicht bogenförmigen Verlauf.
Der Verspannungszustand des tellerfederartigen Federelementes 21 bei montierter funktionsbereiter Reibungskupplung 2 entspricht in Figur 4 dem Punkt 124. Da, wie bereits erwähnt, über die Lebensdauer der Reibungskupplung 2 die Reibbeläge 14 einem Verschleiß unterliegen (beispielsweise in der Größenordnung von insgesamt 2 bis 3 mm), verändert sich der Verspannungszustand des Federelementes 21. Bei maximalem Verschleiß soll bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Federelement 21 einen Verspannungszustand aufweisen, der dem Punkt 125 entspricht. Aus Figur 4 ist somit erkennbar, dass, über die Lebensdauer der Reibungskupplung 2 betrachtet, die von dem Federelement 21 auf das Hebelelement 5 ausgeübte Axialkraft abnimmt.
In Figur 5 ist die Federkennlinie 140 dargestellt, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Blattfederelemente 10 erzeugt wird. Die Blattfedern sind hier derart ausgebildet, dass sie eine praktisch lineare Kraftkennlinie erzeugen. Die Blattfederelemente 10 sind derart verbaut, dass sie bei montierter, einsatzbereiter Reibungskupplung 2 eine Axialkraft auf die Druckscheibe 4 ausüben, die dem Punkt 141 entspricht. Wie in Zusammenhang mit Figur 1 erkennbar ist, verlagert sich die Druckscheibe 4 mit zunehmendem Verschleiß an den Reib- belägen 14 axial gegenüber dem Gehäuse 3. Durch diese Verlagerung werden die Blattfederelemente 10 zusätzlich verspannt, so dass sie über die Lebensdauer der Reibungskupplung 2 eine ansteigende Axialkraft auf die Druckscheibe 4 und somit über diese auch auf das Hebelelement 5 ausüben. Bei vorhandenem, maximalem Verschleiß besitzen die Blattfederelemente 10 einen Betriebspunkt, der dem Punkt 142 in Figur 5 entspricht. In Figur 6 ist der resultierende Kraftlinienverlauf 150 dargestellt, der durch Überlagerung, also Addition, des linearen Verlaufes 123 der Kennlinie 120 und der Federkennlinie 140 entsteht. Es ist ersichtlich, dass dieser resultierende Kraftverlauf 150 über die Lebensdauer der Reibungskupplung 2 einen abfallenden Verlauf aufweist. Die Kennlinienpunkte, die dem Neustand und dem verschlissenen Zustand der Reibungskupplung 2 entsprechen, sind mit 151 und 152 gekennzeichnet.
Die in den Figuren 4, 5 und 6 enthaltenen Betriebspunkte 124, 125,. 141 , 142, 151 und 152 entsprechen jeweils denjenigen Betriebspunkten der verschiedenen Federelemente 10 und 21 , welche bei montierter, funktionsbereiter, geöffneter Kupplung 2 vorhanden sind.
In Figur 6 sind noch ansteigende Kennlinienbereiche 153, 154 dargestellt, welche die Wirkung der nach einem definierten Einrückweg (z. B. 105 gemäß Figur 3) wirksam werdenden Belagfederung 17 berücksichtigen.
Anhand der Figur 7 wird nun das Prinzip erläutert, das eine Nachstellung in der Nachstelleinrichtung 13 bzw. in der diese umfassende Verschleißausgleichseinrichtung bewirkt. Vorab sei bemerkt, dass die herangezogenen Wegbereiche bzw. Veränderungen dieser Wegbereiche zur Erläuterung der Funktionsweise eines Nachstellzyklus sowie der stattfindenden Kräfteveränderungen zum besseren Verständnis exzessiv dargestellt sind. Tatsächlich finden die Nachstellungen in verhältnismäßig kleinen Schritten statt, wobei auch die Betriebs- bzw. Nachstellpunkte infolge von im Gesamtsystem Kupplung vorhandenen Hystereseeffekten und Störkräften, z. B. aufgrund von Vibrationen, gewissen Variationen unterliegen, also innerhalb einer bestimmten Bandbreite vorhanden sind.
Das Diagramm gemäß Figur 7 basiert auf der Annahme, dass beim Schließen der Reibungskupplung 2 ein gewisser Verschleiß an den Reibbelägen 14 erfolgt ist. Dadurch vergrößert sich der Verschwenkwinkel des Hebelelementes 5 um einen Betrag, der abhängig ist von diesem Verschleiß. Dies ist daran ersichtlich, dass in Figur 7 der Einrückweg 102a gegenüber dem Einrückweg 102 gemäß Figur 3 größer ist, und zwar im Idealfall um den zumindest an den Reibbelägen 14 aufgetretenen Verschleiß. Unter der Annahme, dass die Federeigen- schaften der Belagfederung 17 gleich geblieben sind, ist der Teilbereich 108a, über den diese Belagfederung 17 wirksam ist, mit dem Teilbereich 108 bezüglich seiner Größe gleich. Aufgrund des Verschleißes ist jedoch der Teilbereich 105a zwischen dem Weg 110, ab dem die Wirkung der Belagfederung 17 beim Öffnen der Kupplung 2 nicht mehr auf die Druckscheibe 4 vorhanden ist und dem Weg 111 , der der Einbaulage des Hebelelementes 5 bei geöffneter Kupplung 2 entspricht, vergrößert worden. Wie in Zusammenhang mit den Figuren 3 und 7 erkennbar ist, bewirkt diese Zunahme des Weges 105a, dass die zum Verschwenken des Hebelelementes 5 im Bereich der Hebelspitzen 6 einzubringende Haltekraft beim Öffnen der Kupplung 2 um eine bestimmte Wegstrecke 112a größer ist als die über diese Wegstrecke 112a dann vorhandene resultierende Kraft (bzw. der Kraftverlauf), welche das Hebelelement 5 axial in Richtung der ringförmigen Abstützung 11 beaufschlagt. Die sich durch die Überschneidung der beiden Kennlinien 106 und 100 ergebende Fläche ist in Figur 7 schraffiert.
Aufgrund der bei Verschleiß an den Reibbelägen 14 auftretenden Kräfteverhältnisse wird beim Öffnen der Reibungskupplung 2 das Hebelelement 5 zunächst um die ringförmige Abstützung 11 nach Art eines einarmigen Hebels entgegen der Pfeilrichtung 27 in Figur 1 verschwenkt, und zwar so lange, bis der in Figur 7 mit 113 gekennzeichnete Punkt erreicht ist. Bei Fortsetzung der Schwenkbewegung des Hebelelementes 5 in Öffnungsrichtung verschwenkt sich nun das Hebelelement 5 nach Art eines zweiarmigen Hebels um die ringförmige Abstützung 31. Diese Verschwenkung ist darauf zurückzuführen, dass die in Richtung des Pfeils 27 auf das Hebelelement 5 einwirkende axiale Kraft, welche insbesondere durch die im Bereich der Hebelzungen 6 eingeleitete Betätigungskraft erzeugt wird, größer ist als die resultierende Abstützkraft für das Hebelelement 5, welche dem Pfeil 27 entgegengerichtet ist. Diese Verschwenkung des Hebelelements 5 um die ringförmige Abstützung 31 hält zumindest annähernd so lange an, bis bei Überschreitung des Punktes 114 die resultierende, auf das Hebelelement 5 einwirkende, axiale Abstützkraft entgegen dem Pfeil 27 größer wird als die zum Verformen bzw. Abstützen des Hebelelementes 5 im Bereich der Hebelzungen 6 benötigte Kraft.
Während der vorerwähnten Betätigungsphase, in der das Hebelelement 5 nach Art eines zweiarmigen Hebels um die ringförmige Abstützung 31 verschwenkt wird, wird der Nachstellring 13 entlastet, so dass dieser der Schwenkbewegung der äußeren Ausleger 29 bzw. des äußeren Bereiches des Hebelelementes 5 folgen kann. Dadurch ergibt sich zumindest eine gewisse Nachstellung des an den Reibbelägen 14 aufgetretenen Verschleißes. Die Größe der Nachstellung ist abhängig von den am Hebelelement 5 vorhandenen Hebelverhältnissen, die vorgegeben sind durch die Durchmesser der ringförmige Abstützung 11 , der ringförmigen Abstützung 31 und des ringförmigen Beaufschlagungsbereiches 32. Die axiale Nachstellung der Abstützung 11 kann größer sein als der aufgetretene axiale Verschleiß an den Reibbelägen 14.
Die vorerwähnten Hebelverhältnisse sowie die auf das Hebelelement 5 einwirkenden, die Verschwenkung und Verlagerung desselben bestimmenden Kräfte und die Federeigenschaften des Hebelelementes 5 sind vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass über die Lebensdauer der Reibungskupplung 2, im geöffneten Zustand derselben, die Zungenspitzen 6 eine praktisch gleich bleibende axiale Stellung besitzen. Dies bedingt, dass, obwohl die Zungenspitzen 6 in Bezug auf das Kupplungsgehäuse 3 eine praktisch konstante axiale Lage beibehalten, der äußere Bereich (im Bereich der ringförmigen Abstützung 11) des Hebelelementes 5 axial verlagert werden muss. Dies ist erforderlich, um zu gewährleisten, dass trotz des an den Reibbelägen 14 auftretenden Verschleißes und der damit verbundenen axialen Verlagerung der Druckscheibe 4 der zum Schließen der Reibungskupplung notwendige Betätigungsweg im Bereich der Hebelspitzen 6 zumindest annähernd konstant bleibt. Aufgrund der bei der Konstruktion gemäß Figur 1 vorhandenen Kinematik bzw. Verschwenkverhältnisse für das Hebelelement 5 ist der hierfür erforderliche axiale Nachstellweg im Bereich der ringförmigen Abstützung 11 größer als der axiale Verschleißbetrag an den Reibbelägen 14, und zwar entsprechend den vorhandenen Hebelverhältnissen. Diese Hebelverhältnisse sind hauptsächlich bestimmt durch den Abstand zwischen der ringförmigen Abstützung 11 und dem Beaufschlagungsdurchmesser 32 einerseits und den radialen Abstand zwischen der ringförmigen Abstützung 31 und dem Beaufschlagungsdurchmesser 32 anderseits. Die Vorgabe, wonach die Hebelspitzen 6 über die Lebensdauer der Reibungskupplung eine zumindest konstante axiale Lage beibehalten sollen, bedingt, dass das Hebelelement 5 seinen Verspannungszu- stand zumindest bei geöffneter Reibungskupplung 2 verändert, was durch entsprechende Nachstellung der ringförmigen Abstützung 11 erfolgt. Diese Veränderung bedingt auch eine Veränderung des Verspannungszustandes der Federelemente 10 und 21 bei geöffneter Reibungskupplung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich diese Federelemente 10 und 21 entweder mittelbar oder unmittelbar an dem Hebelelement 5 axial abstützen, welches seinerseits eine sich über die Lebensdauer der Reibungskupplung verändernde, verspannte Position einnimmt.
Die vorerwähnten Veränderungen im Verspannungszustand zumindest der Federelemente 10 und 21 sowie des Hebelelementes 5 bedingen, dass sich das Hebelelement 5 über die Le- bensdauer der Reibungskupplung um einen bestimmten Betrag entspannt, wohingegen die Federelemente 10 und 21 eine Zunahme ihrer Verspannung erfahren. Letzteres bedeutet, dass, wie dies in Zusammenhang mit den verschiedenen Diagrammen gemäß den Figuren 3 bis 7 erkennbar ist, die zumindest von den Federelementen 10 und 21 erzeugte, resultierende Abstützkraft für das Hebelelement 5 mit zunehmendem Verschleiß an den Reibbelägen 14 abnimmt. Auch der zum Verschwenken des Hebelelementes 5 im Bereich der Hebelspitzen 6 erforderliche Kraftverlauf nimmt durch die erwähnte Entspannung des Hebelelementes 5 ab.
Die Federkennlinien der einzelnen Elemente, insbesondere der Bauteile 5, 10 und 21 sind derart ausgelegt, dass trotz der vorerwähnten Verlagerungen bzw. Veränderungen der Betriebspunkte bzw. der Arbeitsbereiche dieser Federelemente, das vor beschriebene Nachstellprinzip aufgrund der vorhandenen Kräfteverhältnisse über die Lebensdauer der Reibungskupplung erhalten bleibt.
Durch entsprechende Auslegung, zumindest der Federelemente 10 und 21 , kann auch ein resultierender Kraftverlauf erzeugt werden, der zumindest über den axialen Nachstellweg der Druckscheibe 4 zum Ausgleich des Reibbelagverschleißes eine im Wesentlichen konstante Kraft aufweist. Ein solcher Kraftverlaufabschnitt ist im Wesentlichen parallel zur Abszisse. Bei einer derartigen Auslegung kann die dann erfolgende axiale Verlagerung des Hebelelementes 5 derart stattfinden, dass das Hebelelement 5, zumindest im eingerückten Zustand der Kupplung 2 und ggf. auch im ausgerückten Zustand der Kupplung 2, jeweils eine konstante Konizität besitzt.
In Figur 8 ist ein Doppelkupplungsaggregat 201 dargestellt, welches zwei Reibungskupplungen 202 und 203 besitzt, die beidseits einer als Gegendruckscheibe ausgebildeten Platte 204 angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reibungskupplung 203 bezüglich der funktionellen Anordnung der einzelnen Bauteile derart ausgebildet, wie dies in Zusammenhang mit den vorangegangenen Figuren beschrieben wurde, Bezuqszeichenliste
1 Kupplungsaggregat
2 Reibungskupplung
3 Gehäuse
4 Druckscheibe
5 Hebelelement
6 Innere Spitzen
7 Hebel
8 Betätigungselement
9 Gehäuseboden
10 Federelemente
11 ringförmige Abstützung
12 Nachstellring
13 Nachstelleinrichtung
14 Reibbeläge
15 Kupplungsscheibe
16 Gegendruckplatte
17 Belagfederung
18 Rampen
19 Gegenrampen
20 Federn
21 Federelement
22 ringförmiger Grundkörper
23 Ausleger
24 Ausleger
25 Abstandsbolzen
26 Nocken
27 Pfeil
28 geschlossener Grundbereich
29 Ausleger
30 Ausleger
31 ringförmige Abstützung
32 ringförmiger Beaufschlagungsbereich 100 Linie - Axialkraft zur Konizitätsveränderung
101 Betriebspunkt
102 Schließweg 102a Einrückweg
103 Kraftverlauf
104 strichlierte Linie - axiale Spreizkraft
105 Teilbereich 105a Teilbereich
106 Linie - resultierender Kraftverlauf
107 Regelpunkt
108 zweiter Teilbereich 108a Teilbereich
109 Linienabschnitt
110 Weg
111 Weg
112
112a Wegstrecke
113 Verschwenkung
114 Punkt
120 Federcharakteristik
121 Kraftmaximum
122 Kraftminimum
123 linearer Bereich
124 Verspannungszustand
125 Verspannungszustand
140 Federkennlinie
141 Betriebspunkt
142 Betriebspunkt
151 Kennlinienpunkt
152 Kennlinienpunkt
153 ansteigender Kennlinienpunkt 154 ansteigender Kennlinienpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Kupplungsaggregat, bestehend aus wenigstens einer Reibungskupplung mit einer Druckscheibe, die drehfest, jedoch axial begrenzt verlagerbar mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei zwischen Gehäuse und Druckscheibe eine in axialer Richtung verschwenkbare Hebelanordnung vorgesehen ist, die durch eine Betätigungseinrichtung zum Schließen der Kupplung beaufschlagbar ist, wobei zwischen Hebelandordnung und Gehäuse eine zumindest den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheibe wenigstens teilweise kompensierende Nachstelleinrichtung wirksam ist, wobei die Hebelandordnung über einen gegenüber dem Gehäuse verdrehbaren Nachstellring am Gehäuse axial abgestützt ist und mittels Federmittel axial in Richtung des Nachstellringes beaufschlagt ist, wobei die Federmittel eine axiale resultierende Abstützkraft erzeugen, die der auf die Hebelanordnung einleitbaren Kupplungsschließkraft axial entgegen gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelanordnung axiale Federeigenschaften aufweist, welche bewirken, dass die Hebelanordnung in Richtung einer kegelstufenförmigen Lage gedrängt wird, die dem offenen Zustand der Reibungskupplung entspricht, wobei über den zum Schließen der Reibungskupplung notwendigen Verschwenkweg die Hebelanordnung eine ansteigende Kraft-Weg-Federkennlinie aufweist und die auf die Hebelanordnung axial wirkenden Federmittel eine Kraft-Weg-Kennlinie erzeugen, die, zumindest im Arbeitsbereich über den die Federmittel für den zumindest teilweisen Verschleißausgleich verformt werden, abfallend ist.
2. Kupplungsaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelanordnung radial außen nach Art eines einarmigen Hebels um eine vom Nachstellring getragene, ringförmige Abwälzauflage verschwenkbar ist.
3. Kupplungsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachstellring am Kupplungsgehäuse über ein in ringförmiger Anordnung vorgesehenes Rampensystem abgestützt ist.
4. Kupplungsaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rampensystem über wenigstens einen Energiespeicher im Sinne einer axialen Verschleißnachstellung verspannt ist.
5. Kupplungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelanordnung radial innerhalb des eine Schwenklagerung tragenden Nachstellringes durch die Federmittel mittelbar oder unmittelbar axial in Richtung der Schwenklagerung beaufschlagt ist.
6. Kupplungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel ein tellerfederartiges Element umfassen, welches wirkungsmäßig zwischen dem Gehäuse und der Hebelanordnung verspannt ist.
7. Kupplungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel Federelemente umfassen, die axial zwischen dem Gehäuse und der Druckscheibe verspannt sind.
8. Kupplungsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente durch Blattfedern bebildet sind.
9. Kupplungsaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheibe eine Belagfederung vorhanden ist.
10. Kupplungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest annähernd, bei Anlage der Druckscheibe an dem ihr benachbarten Reibbelag der Kupplungsscheibe und bei fehlendem Reibbelagverschleiß, die in Schließrichtung auf die Hebelanordnung einwirkenden axialen Kräfte im Gleichgewicht stehen, mit der auf die Hebelanordnung axialen, entgegen der Schließrichtung einwirkenden, resultierenden Federkraft.
11. Kupplungsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Federkraft zumindest durch wenigstens ein zwischen Gehäuse und Hebelanordnung verspanntes tellerfederartiges Bauteil, weiterhin durch zwischen Druckscheibe und Gehäuse verspannte Blattfedern und ggf. durch eine infolge der Abstützung der Druckscheibe an dem benachbarten Reibbelag mittels der Belagfederung erzeugte axiale Abstützkraft gebildet ist.
12. Kupplungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißausgleich mittels der Nachstelleinrichtung während einer Öffnungsphase des Kupplungsaggregates erfolgt.
13. Kupplungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißnachstellung mittels der Nachstelleinrichtung zumindest annähernd bei voll entspannter Belagfederung während einer Öffnungsphase des Kupplungsaggregates erfolgt.
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