FRIEDMANN, Oswald (Mooser Strasse 59, Lichtenau, 77839, DE)
Patentansprüche
1. Reibungskupplung mit einem Gehäuse (12), einer mit diesem drehfest, jedoch axial begrenzt beweglich verbundenen Anpressplatte (16), einem zwischen dem Gehäuse und der Anpressplatte vorgesehenen Federhebel (22) mit einer Mehrzahl ringartig angeordneter Hebelelemente (36) zum Betätigen der Reibungskupplung, wobei ein radial äußeres Umfangsmaß des Federhebels infolge einer axialen Verstellung eines radial inneren Umfangbereiches (26) des Federhebels veränderbar ist, einer mit einem Freilauf versehenen Verschleißnachstelleinrichtung (34), welche bei einer ein vorbestimmtes Maß übersteigenden Vergrößerung oder Verkleinerung des Umfangsmaßes eine Relativdrehung zwischen dem Federhebel und einem Bauteil (56) bewirkt, infolge der sich die Zuordnung zwischen der Stellung des Federhebels und der Stellung der Anpressplatte im Sinne eines Verschließausgleichs verändert, wobei die Verschleißnachstelleinrichtung ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe (44, 46, 48, 52, 54) enthält, das eine überschwellige Vergrößerung oder Verkleinerung des Umfangsmaßes zwischen den Hebelelementen (36) in eine Relativverdrehung zwischen dem Federhebel (22) und dem Bauteil (56) umsetzt.
2. Reibungskupplung nach Anspruch 1 , wobei das Untersetzungsgetriebe ein an einem Hebelelement (36) gelagertes Schneckenrad (44) aufweist, das mit einer Umfangsver- zahnung (46) ausgebildet ist, in die eine Gegenverzahnung (48) eingreift, die an einem Federarm (50) ausgebildet ist, der an einem anderen Hebelelement befestigt ist, wobei die Verzahnung derart ausgebildet sind, dass nur bei einer überschwelligen Vergrößerung oder Verkleinerung der äußeren Umfangsabstände zwischen den Hebelelementen eine Verdrehung des Schneckenrades erfolgt.
3. Reibungskupplung nach Anspruch 2, wobei das Schneckenrad (44) an seiner Stirnseite eine Schneckenrille (52) aufweist und seine Drehachse (B-B) derart gerichtet ist, dass die Schneckenrille nur auf einer Seite der Drehachse in eine Gegenverzahnung (54) eingreift, die an dem Bauteil (56) ausgebildet ist.
4. Reibungskupplung nach Anspruch 3, wobei der Durchmesser der Umfangsverzahnung (46) des Schneckenrades (44) größer ist als der Durchmesser der Schneckenrille (52).
5. Reibungskupplung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Gegenverzahnung (54) etwa radial verläuft und auf etwa dem gleichen Abstand vom Mittelpunkt des Federhebels (22) angeordnet ist wie die Drehachse (B-B) des Schneckenrades.
6. Reibungskupplung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Schneckenrad (44) an einem an dem zugehörigen Hebelelement (36) befestigten Blattfederarm (42) gelagert ist, der die Schneckenrille (52) in Eingriff mit der Gegenverzahnung (54) drängt.
7. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Schneckenrille (52) und die zugehörige Gegenverzahnung (54) mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind.
8. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die in Umfangsrichtung wirkende Komponente der von dem Federarm (50) auf das Schneckenrad (44) ausgeübten Kraft zu der in Umfangsrichtung wirkenden Komponente der von der Gegenverzahnung (54) auf die Schneckenrille (52) wirkenden Kraft entgegengesetzt gerichtet ist.
9. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Schneckenrad (44) als gehärtetes Sinter- oder Kaltfließpressteil ausgebildet ist. |
Selbstnachstellende Reibungskupplung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einem Gehäuse und einer mit diesem drehfest, jedoch axial beweglich verbunden Anpressplatte, wobei zwischen dem Gehäuse und der Anpressplatte ein verschwenkbarer Federhebel vorgesehen ist, mit dem die Reibungskupplung betätigbar ist. Der Federhebel ist insgesamt ringscheibenförmig und aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Hebelelementen zusammengesetzt.
[0002] Derartige Reibungskupplungen sind beispielsweise aus der DE 103 16 445 A1 , der DE 101 34 118 A1 und der DE 34 46 460 A1 bekannt. In diesen Druckschriften sind insbesondere Reibungskupplungen beschrieben, die durch Einleiten einer externen Kraft auf den Federhebel geschlossen werden und durch die Entlastung des Federhebels geöffnet werden. In der DE 103 16 445 A1 wird zusätzlich vorgeschlagen, an den Reibbelägen einer Kupplungsscheibe auftretenden Verschleiß zu kompensieren.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Reibungskupplungen der eingangs genannten Art derart weiter zu bilden, dass durch Betätigung des Federhebels Reibbelagverschleiß ausgeglichen werden kann, so dass eine Kupplungsmomentenkennlinie weitgehend unabhängig vom Verschleiß der Kupplung über deren Lebensdauer im Wesentlichen erhalten bleibt.
[0004] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Reibungskupplung mit einem Gehäuse, einer mit diesem drehfest, jedoch axial begrenzt beweglich verbundenen Anpressplatte, einem zwischen dem Gehäuse und der Anpressplatte vorgesehenen Federhebel mit einer Mehrzahl ringartig angeordneter Hebelelemente zum Betätigen der Reibungskupplung, wobei ein radial äußeres Umfangsmaß des Federhebels infolge einer axialen Verstellung eines radial inneren Umfangbereiches des Federhebels veränderbar ist, einer mit einem Freilauf versehenen Verschleißnachstelleinrichtung, welche bei einer ein vorbestimmtes Maß übersteigenden Vergrößerung oder Verkleinerung des Umfangsmaßes eine Relativdrehung zwischen dem Federhebel und einem Bauteil bewirkt, infolge der sich die Zuordnung zwischen der Stellung des Federhebels und der Stellung der Anpressplatte im Sinne eines Verschließausgleichs verändert, wobei die Verschleißnachstelleinrichtung ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe enthält, das eine überschwellige Vergrößerung oder Verkleinerung des Umfangsmaßes zwischen den Hebelelementen in eine Relativverdrehung zwischen dem Federhebel und dem Bauteil umsetzt.
[0005] Vorteilhafter Weise weist das Untersetzungsgetriebe ein an einem Hebelelement gelagertes Schneckenrad auf, das mit einer Umfangsverzahnung ausgebildet ist, in die eine Gegenverzahnung eingreift, die an einem Federarm ausgebildet ist, der an einem anderen Hebelelement befestigt ist, wobei die Verzahnung derart ausgebildet sind, dass nur bei einer überschwelligen Vergrößerung oder Verkleinerung der äußeren Umfangsabstände zwischen den Hebelelementen eine Verdrehung des Schneckenrades erfolgt.
[0006] Das Schneckenrad weist vorteilhafter Weise an seiner Stirnseite eine Schneckenrille auf und seine Drehachse ist derart gerichtet, dass die Schneckenrille nur auf einer Seite der Drehachse in eine Gegenverzahnung eingreift, die an dem mit dem Gehäuse drehfest verbundenen Bauteil ausgebildet ist.
[0007] Für eine hohe Untersetzung ist zusätzlich vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Außenverzahnung des Schneckenrades größer ist als der Durchmesser der Schneckenrille.
[0008] Weiter ist vorteilhaft, die Reibungskupplung derart auszubilden, dass die Gegenverzahnung etwa radial verläuft und auf etwa im gleichen Abstand vom Mittelpunkt des Federhebels angeordnet ist wie die Drehachse des Schneckenrades.
[0009] Das Schneckenrad kann beispielsweise an einem an dem zugehörigen Hebelelement befestigten Blattfederarm gelagert sein, der die Schneckenrille in Eingriff mit der Gegenverzahnung drängt.
[00010] Die Schneckenrille und die zugehörige Gegenverzahnung mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind.
[00011] Vorteilhafter Weise ist die in Umfangsrichtung wirkende Komponente der von dem Federarm (50) auf das Schneckenrad (44) ausgeübten Kraft zu der in Umfangsrichtung wirkenden Komponente der von der Gegenverzahnung (54) auf die Schneckenrille (52) wirkenden Kraft entgegengesetzt gerichtet ist.
[00012] Das Schneckenrad kann als gehärtetes Sinter- oder Kaltfließpressteil ausgebildet sein.
[00013] Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
[00014] In den Figuren stellen dar:
[00015] Figur 1 einen Prinziphalbschnitt durch eine Reibungskupplung,
[00016] Figur 2 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Federhebel,
[00017] Figur 3 eine Schnittansicht gemäß Ill-Ill der Fig. 2 und
[00018] Figur 4 eine Schnittansicht gemäß IV-IV der Fig. 2.
[00019] Fig. 1 zeigt einen Halbschnitt einer insgesamt mit 10 bezeichneten Reibungskupplung, die um eine Achse A-A drehbar ist. Die Reibungskupplung besitzt in an sich bekannter Weise ein Gehäuse 12 bzw. einen als Zuganker ausgebildeten Deckel, das bzw. der mit einer Gegendruckplatte 14 beispielsweise über eine Verschraubung oder Vernietung fest verbunden ist. Eine Anpressplatte 16 ist mit dem als Blechdeckel ausgebildeten Gehäuse 12 drehfest, jedoch axial begrenzt verlagerbar verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise mittels Blattfederkopplungen erfolgen. Zwischen der Anpressplatte 16 und der Gegendruckplatte 14 sind Reibbeläge 18 einer Kupplungsscheibe 20 einspannbar. Die Kupplungsscheibe 20 ist mit einer Getriebeausgangswelle 22 in an sich bekannter Weise zur Drehmomentübertragung verbunden.
[00020] Ein aus einzelnen Hebelelementen zusammengesetzter, insgesamt ringscheibenförmiger Federhebel 22 stützt sich an seinem äußeren Umfang 24 an dem Gehäuse 12 ab und ist an seinem inneren Umfang 26 in Eingriff mit einem Betätigungsbauteil 28, das beispielsweise über ein zur Drehachse A-A konzentrisches Lager mit einem Aktor oder einem Kupplungspedal verbunden ist.
[00021] Zwischen seinem äußeren Umfang 24 und seinem inneren Umfang 26 stützt sich der Federhebel 22 über Rampenflächen 30, deren axiale Dicke sich in Umfangsrichtung ändert, an der Anpressplatte 16 ab.
[00022] Die Stellung der Bauteile gemäß Fig. 1 entspricht dem gelösten bzw. offenen Zustand der
Kupplung. Die punktiert eingezeichnete Stellung des Federhebels 22 entspricht der geschlossenen Stellung der Kupplung, in der die Anpressplatte 16 von dem Federhebel 22 gegen die Gegendruckplatte 14 gepresst wird, so dass die Kupplungsscheibe 20 zusammen mit der Ge-
gendruckplatte 14, die beispielsweise Bestandteil einer Schwungscheibe eines Verbrennungsmotors sein kann, dreht.
[00023] Wie aus dem Vorstehenden folgt, wird die Kupplung gemäß Fig. 1 von dem Betätigungsbauteil 28 in ihren geschlossenen Zustand gedrängt und befindet sich bei kraftlosem Betätigungsbauteil in ihrer Offenstellung. Der Federhebel 22 bildet insgesamt ein tellerfederartiges Bauteil, das bei Betätigung durch das Betätigungsbauteil 28 konisch verformt wird und beispielsweise bei offener Kupplung sich zumindest annähernd in seinem Ausgangszustand befindet.
[00024] Wenn die Reibbeläge 18 verschleißen oder andere Teile der Kupplung mit zunehmender Betriebsdauer Verschleiß zeigen, muss sich das Betätigungsbauteil 28 zum vollständigen Schließen der Kupplung weiter bewegen, das heißt der Federhebel 22 muss über die gepunktete Stellung hinaus konisch verformt werden. Zum Ausgleich dieses Verschleißes, das heißt, damit die Kupplung auch bei Verschleiß die Offenstellung gemäß Fig. 1 annimmt, wird der Federhebel 22 relativ zur Anpressplatte 16 um die Achse A-A und damit relativ zu den Rampenflächen 30 verdreht, wodurch infolge der axialen Steigung der Rampenflächen der bei Stellung des Federhebels 22 in der Stellung gemäß Fig. 1 spielfreie Abstand zwischen dem Federhebel 22 und der Anpressplatte 16 wieder hergestellt wird.
[00025] Im Folgenden wird die Verschleißnachstelleinrichtung, die in Fig. 2 insgesamt mit 34 bezeichnet ist, anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert.
[00026] Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die in Fig. 1 nicht mit den Details der Fig. 2 bis 4 dargestellten Federhebel 22. Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs Ill-Ill der Fig. 2 und Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 2.
[00027] Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Federhebel 22 aus einzelnen Hebelsegmenten bzw. Hebelelementen 36 zusammengesetzt, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei benachbarte Hebelelemente 36 umfangsmäßig über Verbindungselemente 38 miteinander verbunden sind, die im dargestellten Beispiel jeweils mit einem Hebelelement 36 einteilig ausgebildet sind und mit dem anderen Verbindungselement beispielsweise vernietet sind. Die Verbindungselemente 38 sind gebogen derart ausgebildet, dass sie insbesondere eine Relativbewegung zwischen den Hebelelementen in Umfangsrichtung zulassen. Insgesamt bilden die Hebelelemente 36 zusammen mit den Verbindungselementen 38 den tellerfe- derartig ausgebildeten Federhebel 22, der sich, wie in Fig. 1 dargestellt, an seinem Außenum-
fang am Gehäuse 12 der Reibungskupplung abstützt und mit dessen Innenumfang mit dem Betätigungsbauteil 28 in Eingriff ist. Längs des äußeren Umfangsbereiches der Hebelelemente 36 sind zwischen den Hebelelementen Schlitze 40 gebildet, die sich je nach konischer Verformung des Federhebels 22 mittels des Betätigungsbauteils 28 erweitern oder verengen.
[00028] Im dargestellten Beispiel sei angenommen, dass sich die Weite der Schlitze 40 verkleinert, wenn der innere Umfang des Federhebels 22 gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt wird. Die Weite ist minimal, wenn das Betätigungsbauteil 28 aus der Stellung gemäß Fig. 1 nach rechts über die der offenen Stellung der Kupplung hinaus gehende Ruhelage verschoben wird bzw. der Federhebel 22 infolge von zuviel Verschleiß der Reibbeläge 18 völlig kraftlos wird.
[00029] Erfindungsgemäß ist mit einem der Hebelelemente 36 eine als Blattfederarm 42 ausgebildete Blattfeder beispielsweise durch Nieten starr verbunden, an deren freiem Ende ein Schneckenrad 44 drehbar gelagert ist. Das Schneckenrad 44 ist mit einer Umfangsverzahnung 46 ausgebildet, in die eine Gegenverzahnung 48 eingreift, die am Ende eines Federarms 50 ausgebildet ist, der im dargestellten Beispiel mit dem Außenumfangsbereich des Hebelelementes 36 verbunden ist, das dem mit dem Blattfederarm 42 versehenen Hebelelement nicht unmittelbar benachbart ist. Die Gegenverzahnung 48 enthält mindestens einen Zahn und bildet zusammen mit dem Federarm 50 eine Klinke, die in einer Richtung sperrt und in die andere Richtung „frei läuft".
[00030] Dazu ist der Federarm 50 derart ausgebildet, dass er die Gegenverzahnung 48 in Eingriff in die Umfangsverzahnung 46 drängt. Die Verzahnungen 46 und 48 sind derart geformt, dass im dargestellten Beispiel gemäß Fig. 2 die Gegenverzahnung 48 das Schneckenrad 34 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, jedoch eine Drehung des Schneckenrades 44 in Uhrzeigerrichtung nicht zwangsläufig erfolgt, sondern sich die Verzahnungen dabei überlaufen können.
[00031] Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist das Schneckenrad 44 an seiner Unterseite mit einer spiralförmig verlaufenden Schneckenrille 52 versehen. Die Achse B-B, um die das Schneckenrad 44 drehbar im Blattfederarm 42 gelagert ist, ist zur Umfangsrichtung derart geneigt, dass nur einer der beiden bezogen auf die Drehachse B-B in Umfangsrichtung liegenden Bereiche der Schneckenrille 52 in eine Gegenverzahnung 54 eingreift, deren Zähne radial gerichtet sind und die in einem mit dem Gehäuse 12 starr verbundenen Bauteil 56 oder am Gehäuse selbst ausgebildet ist.
[00032] Die Funktion der Verschleißnachstelleinrichtung 34 ist folgende:
Es sei angenommen, der Abstand zwischen den Schlitzen 40 bzw. die Länge des äußeren Umfangs 24 des Federhebels 22 nehme bei Bewegung des Federhebels 22 aus der gepunkteten Stellung der Fig. 1 in die durchgezogene Stellung bzw. zur gezielten Nachstellung der Kupplung über die durchgezogen dargestellte Stellung hinaus nach rechts über ein vorbestimmtes Maß hinaus ab. Wenn dieses Maß bzw. dieser Schwellwert das Modul der Verzahnung 46, 48 übersteigt, überfährt die Gegenverzahnung 48 die Umfangsverzahnung 46 gemäß Fig. 2 nach links, so dass bei einer anschließenden Rückkehr des Federhebels in die Stellung gemäß Fig. 1 das Schneckenrad 44 in Gegenuhrzeigerrichtung verdreht wird. Infolge des Eingriffs der Schneckenrille 52 in die Gegenverzahnung 54, wobei dieser Eingriff durch eine entsprechende Vorspannung des Blattfederarms 42 gewährleistet ist, führt dies zu einer Relativverdrehung zwischen dem Federhebel 22 und dem gehäusefesten Bauteil 56 bzw. dem Gehäuse 12 und damit auch zwischen dem Federhebel 22 und der mit dem Gehäuse 12 drehfest verbundenen Anpressplatte 16. Auf diese Weise verschiebt sich die Rampenfläche 30 relativ zu dem Federhebel 22, so dass aufgetretener Verschleiß nachgestellt wird.
[00033] Der Blattfederarm 42, der das Schneckenrad 44 axial in die Gegenverzahnung 54 drängt, überträgt auch das zum Verdrehen notwendige Drehmoment zwischen dem Gehäuse und der Ringscheibenfeder.
[00034] Der Blattfederarm 42 kann einteilig mit dem zugehörigen Hebelelement ausgebildet sein oder zusammen mit dem Schneckenrad eine vormontierte Einheit bilden, die an dem zugehörigen Hebelelement befestigt wird. Vorteilhaft ist eine Ausbildung derart, dass die Gegenverzahnung 54 etwa den gleichen Abstand von der Drehachse A-A (Fig. 1) hat, wie die Achse B-B des Schneckenrades 44. Weiter ist vorteilhaft, die Umfangsverzahnung 46 des Schneckenrades auf einem größeren Durchmesser anzuordnen als der Durchmesser der Schneckenrille 52.
[00035] Der Eingriff zwischen der Schneckenrille 52 und der Gegenverzahnung 54 ist zwar selbsthemmend; vorteilhaft ist, das Schneckenrad 44 zur Reibmomentenerhöhung gegenüber dem Blattfederarm 42 mit einer zusätzlichen Reibeinrichtung, beispielsweise einer Federscheibe oder ähnlichem zu versehen.
[00036] Die Drehrichtung des Schneckenrades 44 ist vorteilhafter Weise so, dass die in Umfangsrich- tung wirkende Komponente der von dem Federarm (50) auf das Schneckenrad (44) ausgeübten Kraft zu der in Umfangsrichtung wirkenden Komponente der von der Gegenverzahnung
(54) auf die Schneckenrille (52) wirkenden Kraft entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch muss in der Lagerung des Schneckenrades nur die Differenz aus der Klinkenkraft und der von der Schneckenverzahnung herrührenden Kraft abgestützt werden. Mit anderen Worten: Die Kraftrichtung des zusammen mit der Gegenverzahnung 48 eine Klinkenfeder bildenden Federarms 50 verläuft vorteilhafter Weise entgegen der Drehrichtung des Federhebels, wodurch die Lagerung des Schneckenrades 44 am Blattfederarm 42 entlastet wird.
[00037] Die Schneckenrille 52 kann zusammen mit der Gegenverzahnung 54 mit rechteckigem
Querschnitt ausgebildet werden, wodurch die axiale Andruckkraft des Schneckenrades 44 vermindert werden kann, in Umfangsrichtung aber die Selbsthemmung erhalten bleibt.
[00038] Vorteilhaft ist, das Schneckenrad 44 als Sinter- oder Kaltfließpressteil auszubilden und zu härten.
[00039] Die beispielhaft geschilderte Erfindung, bei der eine in eine vorbestimmte tangentiale bzw. in Umfangsrichtung erfolgende Bewegung eines Bauteils (der Klinke) über ein selbsthemmendes Untersetzungsgetriebe in eine Relativverdrehung zweier Bauteile (Hebelfeder und Bauteil 56) umgewandelt und über eine Rampenfläche in eine axiale Verschiebung umgesetzt wird, kann vielfältig abgeändert werden:
[00040] Das Bauteil 56 kann ein Verstellring mit Keilflächen sein. Die Hebelfeder ist dann bezüglich des Gehäuses 12 drehfest. Die Kupplung kann in Schließstellung gezogen und/oder in Offenstellung gedrückt oder gezogen sein. Die Hebelfeder kann ein komplex zusammengesetztes Bauteil sein, das bei axialer Verschiebung ein Umfangsmaß nur an einer Stelle verändert, so dass das an dieser Stelle angeordnete Untersetzungsgetriebe besonders wirksam ist.
Bezuαszeichenliste
Reibungskupplung
Gehäuse
Gegendruckplatte
Anpressplatte
Reibbelag
Kupplungsscheibe
Federhebel äußerer Umfang innerer Umfang
Betätigungsbauteil
Rampenfläche
Verschleißnachstelleinrichtung
Hebelelement
Verbindungselement
Schlitz
Blattfederarm
Schneckenrad
Umfangsverzahnung
Gegenverzahnung
Federarm
Schneckenrille
Gegenverzahnung
Bauteil