DE19810918C2 - Reibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Positionierung einer Reibungskupp­ lung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 43 24 203 ist es bereits bekannt, bei einer Rei­ bungskupplung eine Kupplungsscheibe mit einer Innenlamelle zu versehen, wobei die Innenlamelle mit der Nabe durch eine Verzahnung drehfest verbunden ist und beide Teile in Achsrichtung zueinander fixiert sind und wobei herstellungsbedingt ein axiales Spiel zwischen beiden Teilen vorgesehen ist.

Weiterhin ist es aus der US-Patentschrift 5,301,779 bekannt, bei einer Lamellenkupp­ lung mehrere Innenlamellen drehfest auf der Nabe zu führen, wobei zur axialen Siche­ rung der Nabe in dieser Sicherungsmittel vorgesehen sind, die sich axial zwischen zwei benachbarten Innenlamellen erstrecken. Auch in diesem Fall ist ein axiales Spiel zwi­ schen den Sicherungsmitteln und den Lamellen vorgesehen. Dieses Spiel ist auch bei­ spielsweise im Hinblick auf den Verschleiß der einzelnen Lamellen nötig.

Es hat sich nun herausgestellt, dass insbesondere bei Fahrzeugen, die bei sportlichen Veranstaltungen eingesetzt werden ungleichmäßige Kraftübertragung während des An­ fahrvorganges auftreten kann, was daher rührt, dass die Nabe bei beginnender Dreh­ momentübertragung also während des Einkuppelvorganges eine unterschiedliche axiale Stellung einnehmen kann und zwar im Maß des Spiels zwischen den Sicherungsmitteln und den entsprechenden Anschlägen. Wenn während des Anfahrvorganges die Nabe dabei eine schwungradferne Stellung einnimmt, muss die Nabe beim Einrückvorgang axial auf der Getriebewelle verschoben werden und zwar in Richtung Schwungrad. Die­ se Axialverschiebung erfordert mit zunehmender Drehmomentübertragung eine zu­ nehmend größere Kraft und kann unter Umständen ruckhaft durchgeführt werden. Dies wirkt sich ungünstig auf die Drehmomentübertragung vom Motor auf das Getriebe während des Anfahrvorganges aus.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung Maßnahmen zur Verbesserung des Anfahr­ vorganges zu ergreifen, welche Einfluss auf die axiale Lage der Nabe innerhalb des kon­ struktiv vorgegebenen Axialspiels nehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Hauptanspruch gelöst. Die Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, welche während der Montage von Motor, Reibungskupp­ lung und Getriebe die Nabe innerhalb des Axialspiels in die dem Schwungrad am nächs­ ten gelegene Stellung verlagert. Damit ist sichergestellt, dass während des Einrückvor­ ganges - auch wenn in diesem Fall schon Verschleiß an der oder den Lamellen auftreten kann - keine weitere Verschiebung der Nabe in Richtung auf das Schwungrad durchge­ führt werden muss. Dadurch sind von der Nabe her keine Widerstände zu erwarten, die den Einrückvorgang negativ beeinflussen könnten.

Es wird weiterhin bei einer Reibungskupplung, bei welcher die Nabe mit einer Innenver­ zahnung auf eine Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle aufgesetzt ist vorge­ schlagen, dass die Vorrichtung aus einem Kunststoffmaterial besteht, welches im Be­ reich zwischen Innenverzahnung und Außenverzahnung angeordnet ist. Diese Kunst­ stoffmaterial innerhalb der Verzahnung sorgt bei der Montage von Motor, Reibungs­ kupplung und Getriebe dafür, dass die Getriebewelle mit erhöhter Einschubkraft in die Innenverzahnung der Nabe eingeführt werden muss. Dadurch verschiebt sich die Nabe soweit es ihre Axialbeweglichkeit zulässt in Richtung auf das Schwungrad. Dabei ist vorausgesetzt, dass zumindest während des letzten Bereichs dieser Axialverschiebung bei der Montage die Reibungskupplung sich im geschlossenen Zustand befindet.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Kunststoffmaterial derart ausgelegt ist, dass spätestens bei Betriebstemperaturen und/oder Getriebeeingangswelle der Schmelzpunkt erreicht oder überschritten ist. durch diese Abstimmung des Kunststoffmaterials kann das Kunststoffmaterial während des Betriebs der Reibungskupplung in seinem Wider­ standsverhalten gegen Axialverschiebung derart beeinflusst werden, dass im Betrieb der Reibungskupplung die axiale Verschiebemöglichkeit wieder in vollem Umfang gegeben ist. Damit ist sichergestellt, dass während der nachfolgenden Schaltvorgänge sowohl der Einrückvorgang als auch der Ausrückvorgang ohne Behinderungen durchgeführt wer­ den kann. Vorzugsweise ist das Material derart ausgelegt, dass bereits nach einem rennmäßig durchgeführten Anfahrvorgang die dann im Bereich der Verzahnung auftre­ tende Temperatur das Kunststoffmaterial bereits zum Fließen bringt.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Kunststoffmaterial auf die Innenverzahnung der Nabe und/oder die Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle aufgebracht ist. dabei ist es durchaus möglich, dass das Aufbringen des Kunststoffmaterials auf eines der beiden Teile Nabe oder Getriebeeingangswelle völlig ausreichend ist.

In vorteilhafter Weise kann dabei das Kunststoffmaterial auf das entsprechende Bauteil aufgespritzt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass beispielsweise die Getriebewelle durch eintauchen in Kunststoffmaterial mit einem entsprechenden Überzug versehen werden kann.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Reibungskupplung mit einer Innenlamelle;

Fig. 2 eine separate Darstellung der Kupplungsscheibe der Reibungskupplung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine Lamellenkupplung.

Die Reibungskupplung 1 gemäß Fig. 1 weist ein Schwungrad 2 auf, welches an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angebracht ist. Fest am Schwungrad 2 ist das Kupplungsgehäuse 3 angebracht, und im Kupplungsgehäuse ist einmal eine Anpreß­ platte 5 angeordnet, welche mit dem Kupplungsgehäuse 3 drehfest ist aber gegenüber diese axial verschiebbar geführt ist. Diese Führung kann beispielsweise über Tangen­ tialblattfedern erfolgen aber auch über axial verlaufende Anlagekanten zwischen An­ preßplatte 5 und Kupplungsgehäuse 3. Axial zwischen der Anpreßplatte 5 und dem Kupplungsgehäuse 3 ist eine Membranfeder 4 angeordnet, die sich über Drahtringe 7 und über mehrere am Umfang verteilte Distanzbolzen 6 am Kupplungsgehäuse 3 ab­ stützt und die mit ihrem radial außerhalb der Distanzbolzen 6 angeordneten Bereich eine Axialkraft auf die Anpreßplatte 5 ausüben kann um die Reibscheibe einer Kupp­ lungsscheibe an das Schwungrad 2 zur Drehmomentübertragung anzupressen. Die Membranfeder 4 ist nach radial innen hin über die Distanzbolzen 6 hinaus mit Feder­ zungen versehen, die mit einem nicht dargestellten Ausrücksystem zusammenwirken. Die Kupplungsscheibe umfaßt im vorliegenden Fall eine Nabe 14, die mit einer Innenla­ melle 8 drehfest verbunden ist. Die Verbindung findet über eine Verzahnung 9, 11 statt, die drehfest im wesentlichen ohne Spiel ausgebildet ist und die in Achsrichtung ein vor­ gegebenes Spiel aufweist. Die Nabe 14 ist dabei mit einer Innenverzahnung 15 drehfest auf eine nicht dargestellte Getriebewelle aufgesetzt. Sämtliche Teile der Reibungskupp­ lung 1 sind konzentrisch zu einer Drehachse 10 angeordnet und können um diese zu­ sammen mit der Kurbelwelle umlaufen. Im vorliegenden Fall ist die Reibungskupplung 1 noch mit zwei Außenlamellen 12 versehen, welche drehfest und axial verschiebbar mit dem Kupplungsgehäuse 3 verbunden sind.

Fig. 2 zeigt in Einzeldarstellung die komplette Kupplungsscheibe. Diese Kupplungsschei­ be besteht aus der Nabe 14 mit der Innenverzahnung 15 sowie einer Außenverzah­ nung 11, in die die Innenlamelle 8 mit einer Innenverzahnung 9 drehfest eingreift. Die Nabe 14 ist mit einem umlaufenden Steg 20 versehen, der den einen Axialanschlag für die Innenlamelle 8 in Richtung auf das Schwungrad 2 zu darstellt. Der andere Axialan­ schlag 19 in die entgegengesetzte Richtung ist so angeordnet, daß zwischen der Innen­ lamelle 8 und der Nabe 14 ein axiales Spiel S ausgebildet ist. Die beiden Axialanschlä­ ge 19 und 20 sind nötig, damit die Nabe 14 während des Betriebs der Reibungskupp­ lung nicht in die eine oder andere axiale Richtung wegwandern kann. Eine Verbindung zwischen Innenlamelle 8 und Nabe 14 ohne axiales Spiel ist theoretisch möglich, ist je­ doch aus verschiedenen Gründen nicht anzuraten. einmal spricht die notwendige ge­ naue Herstellung dagegen und andererseits soll das Lüftverhalten der Kupplung durch diese Spiel positiv beeinflußt werden.

Es hat sich nun herausgestellt, daß unter bestimmten Betriebszuständen die Kupplung während des Anfahrvorganges des Fahrzeuges eine ungleichmäßige Drehmomentüber­ tragung aufweist. Dies ist bei den Anfahrvorgängen in der Startphase von Rennsport­ fahrzeugen äußerst unerwünscht. Der Grund für diese Unregelmäßigkeiten ist darin zu sehen, daß vor dem Anfahrvorgang, während der erste Gang eingelegt ist und die Kupplung über das Betätigungssystem gelüftet ist, die axiale Stellung der Nabe 14 auf der Getriebeeingangswelle nicht definiert ist. sie kann sich infolge von Motorschwin­ gungen im Bereich des Axialspiels S gegenüber der Innenlamelle 8 in Richtung auf das Schwungrad zu oder in Richtung vom Schwungrad weg bewegen. Ist die Situation beim Beginn des Anfahrvorganges entsprechend der Darstellung von Fig. 2, d. h. das Axial­ spiel S befindet sich zwischen der Innenlamelle 8 und dem rechten Axialanschlag 19, so ergibt sich während des Einkuppelvorganges auch bei geringfügiger Bewegung der In­ nenlamelle 8 in Richtung auf das Schwungrad 2 zu eine zwangsweise Mitnahme der Nabe 14 in Richtung auf das Schwungrad 2 zu, wobei diese Mitnahme dadurch er­ schwert wird, daß bereits Drehmoment über der Verzahnung 15 übertragen wird. Die Nabe 14 läßt sich nur mit Hilfe von größeren Einrückkräften entsprechend auf das Schwungrad 2 zu bewegen. Ist jedoch während des Beginns des Anfahrvorganges und somit des Einkuppelvorganges das Axialspiel S zwischen dem umlaufenden Steg 20 und der Innenlamelle 8, also auf der Schwungradseite, so kann der Anfahrvorgang ohne Probleme durchgeführt werden, da die Einrückbewegung, die die Anpreßplatte 5 und die Innenlamelle 8 in Richtung Schwungrad durchführen, ohne gleichzeitige Axialver­ schiebung der Nabe 14 durchgeführt werden kann. dabei ist darauf hinzuweisen, daß die Axialverschiebung zwischen der Innenlamelle 8 mit ihrer Innenverzahnung 9 auf der Außenverzahnung 11 der Nabe 14 geringeren Umfangskräften unterworfen ist, da die­ se Stelle einen größeren Abstand von der Drehachse 10 aufweist als die Verzah­ nung 15, 16.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Lamellenkupplung, bei wel­ cher mehrere Außenlamellen 12 und mehrere Innenlamellen 8 vorgesehen sind. Der übliche Aufbau dieser Kupplung ist von der Wirkungsweise her identisch mit der Darstel­ lung von Fig. 1. Insbesondere im Rennsport werden solche Lamellenkupplungen ver­ wendet, bei denen die Innenlamellen und die Außenlamellen aus Carbonmaterial beste­ hen. Die Kupplung weist ein Schwungrad 2 auf, an welchem das Kupplungsgehäuse 3 befestigt ist. Am Kupplungsgehäuse 3 stütz sich über mehrere am Umfang verteilte Schraubbolzen 13 die Membranfeder 4 ab. Im eingerückten Zustand wirkt diese mit ihrer Vorspannkraft über die Anpreßplatte 5 auf die Lamellen 8, 12 ein und spannt diese zusammen gegen das Schwungrad 2. Dabei sind die Innenlamellen 8 drehfest aber axial verschiebbar mit der Nabe 14 verbunden, indem sie Innenverzahnungen aufweisen, die in eine entsprechende Außenverzahnung 11 der Nabe 14 eingreifen. Die Nabe selbst ist mit einer Innenverzahnung 15 auf die Außenverzahnung 16 der Getriebeeingangswel­ le 17 aufgesetzt. Ferner ist schematisch ein Ausrücker 18 vorgesehen, der auf die radial nach innen weisenden Zungen der Membranfeder 4 einwirken kann. Im vorliegenden Fall ist zur Axialsicherung der Nabe 14 gegenüber den Innenlamellen 8 ein Axialan­ schlag 19 vorgesehen, der zwischen der ersten und der zweiten Innenlamelle 8, von der Membranfeder 4 aus gesehen, angeordnet ist. Dabei ist als Voraussetzung für einen guten Anfahrvorgang das Axialspiel S zwischen dem Axialanschlag 19 und der ersten Innenlamelle 8, von der Membranfeder 4 aus gesehen, angeordnet. Die Kupplung wird durch den Ausrücker 18 gelüftet, indem der radial innere Bereich der Membranfeder 4 in Richtung auf das Schwungrad 2 zu bewegt wird, wodurch sich der radial äußere Be­ reich der Membranfeder 4 von der Anpreßplatte 5 anhebt und sämtliche Lamellen 8, 12 gelüftet werden können. Wird nun ein Einrückvorgang eingeleitet und die Nabe 14 wird in der in Fig. 3 dargestellten Stellung gehalten, kann ein einwandfreier Anfahrvorgang vorgenommen werden, da beim Einrückvorgang die Einrückbewegung der Lamel­ len 8, 12 in Richtung auf das Schwungrad 2 zu nicht durch eine notwendige Axialver­ schiebung der Nabe 14 gehemmt werden. Die Verschiebung in der Verzahnung 11 ist leichter durchzuführen da hier ein wesentlich größerer Abstand von der Drehachse 10 vorliegt.

Die Erfindung besteht nun darin, daß bei den Reibungskupplungen gemäß den Fig. 1 bis 3 zwischen der Verzahnung 16 der Getriebeeingangswelle 17 und der Innenverzah­ nung 15 der Nabe 14 ein Kunststoff eingebracht ist, der bei der Montage von Motor, Kupplung und Getriebe dafür sorgt, daß bei der ersten darauffolgenden Inbetriebnah­ me der Kupplung die Nabe 14 in ihrer schwungradnahen Stellung gehalten ist. Beim einführen der Getriebewelle 17 In die Innenverzahnung 15 der Nabe 14 wird durch den vorhandenen Kunststoff eine entsprechende Axialkraft auf die Nabe 14 ausgeübt. Wäh­ rend des ersten oder während der ersten Betätigungen der Reibungskupplung wird die Nabe 14 in dieser schwungradnahen Lage gehalten. Durch Abstimmung des Kunst­ stoffmaterials auf die Betriebswäme im Bereich der Nabe 14 bzw. der Getriebeein­ gangswelle 17 kann nun die Fließfähigkeit des Kunststoffs ausgenutzt werden, um frü­ hestens nach dem ersten rennsportmäßigen Einkuppelvorgang die Axialkraft zwischen Getriebeeingangswelle 17 und Nabe 14 so stark herabgesetzt wird, daß die Kupplung während der Schaltvorgänge normal betätigt werden kann. Die Anforderungen an den Einkuppelvorgang nach einem Schaltvorgang sind erheblich geringer als die Anforde­ rungen an den ersten Rennstart.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Positionierung einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Rennsportkupplung, wobei die Kupplung ein an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angeordnetes Schwungrad, ein mit dem Schwungrad fest verbundenes Kupplungsgehäuse, eine im Kupplungsgehäuse dreh­ fest aber axial bewegliche Anpressplatte, mindestens eine zwischen Anpressplatte und Schwungrad einspannbare Lamelle, eine Nabe zum drehfesten aber axial beweg­ lichen Aufsetzen auf eine Getriebeeingangswelle, eine Verzahnung zwischen der zu­ mindest einen Lamelle und der Nabe zur drehfesten aber axial begrenzt losen Verbin­ dung zwischen beiden Teilen umfasst und wobei in der Verzahnung (9, 11) zwischen der zumindest einen Innenlamelle (8) und der Nabe (14) ein vorgegebenes Axial­ spiel (S) vorgesehen ist und wobei die Vorrichtung bei Montage von Motor, Rei­ bungskupplung und Getriebe die Nabe (14) innerhalb des Axialspieles (S) in die dem Schwungrad (2) am nächsten gelegene Stellung verlagert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Nabe mit einer Innenverzahnung auf ei­ ner Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus einem Kunststoffmaterial besteht, welches im Bereich zwi­ schen Innenverzahnung (15) und Außenverzahnung (16) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial derart ausgelegt ist, dass spätestens bei Betriebstempera­ tur von Nabe (14) und/oder Getriebeeingangswelle (17) der Schmelzpunkt erreicht oder überschritten ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial auf die Innenverzahnung (15) der Nabe (14) und/oder der Außenverzahnung (16) der Getriebeeingangswelle (17) aufgebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial aufgespritzt ist.