DE10119914A1 - Membranfeder für einen Kupplungsmechanismus und Reibungskupplung mit einer derartigen Membranfeder - Google Patents
Membranfeder für einen Kupplungsmechanismus und Reibungskupplung mit einer derartigen MembranfederInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine ringförmige Membranfeder für einen Kupplungsmechanismus, umfassend einen radial äußeren ringförmigen Teil, der eine Tellerfeder (34) bildet, einen radial inneren ringförmigen Teil mit radialen Schlitzen (52), die zwischen ihnen liegende radiale Finger (36) begrenzen, die sich nach innen erstrecken, Durchgangsöffnungen (56) für Ankopplungsmittel zum Ankoppeln der Membranfeder an einem Träger und Auflagestellen, auf denen Bereiche der Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder zur Auflage kommen können, wobei sich die Auflagestellen für die Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder (34) näher an der Mittellinie bzw. neutralen Line der Tellerfeder (34) als an ihrem inneren Umfang (48) befinden.
Description
Die Erfindung betrifft eine ringförmige Membranfeder
für einen Kupplungsmechanismus umfassend einen radial
äußeren ringförmigen Teil, der eine Tellerfeder
bildet, einen radial inneren ringförmigen Teil mit
radialen Schlitzen, die zwischen ihnen liegende
radiale Finger begrenzen, die sich nach innen
erstrecken, Durchgangsöffnungen für Ankopplungsmittel
zum Ankoppeln der Membranfeder an einem Träger, und
Auflagestellen, auf denen Bereiche der Ankopplungs
mittel auf der Tellerfeder zur Auflage kommen können.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Reibungs
kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die diese
Membranfeder umfaßt.
Wie beispielsweise aus der FR-A-2 753 502 bekannt
ist, umfaßt eine Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge
herkömmlicherweise eine Kupplungsscheibe, die auf
ihren beiden Flächen mit Reibbelägen versehen und
dazu bestimmt ist, zwischen einer durch eine
Antriebswelle angetriebenen Gegenanpreßplatte und
einer Druckplatte, die zu einem Kupplungsmechanismus
gehört, eingespannt zu werden.
An ihrem inneren Umfang ist die Kupplungsscheibe,
häufig über einen Torsionsdämpfer, drehfest mit einer
getriebenen Welle, etwa mit der Eingangswelle eines
Getriebes, verbunden.
Der Kupplungsmechanismus umfaßt typischerweise einen
an der Gegenanpreßplatte befestigten Deckel, die
vorgenannte Druckplatte, die drehfest mit dem Deckel
verbunden und im Verhältnis zu diesem axial beweglich
gelagert ist, und Einrückmittel, die am Deckel
angebracht sind und die Druckplatte axial zur Gegen
anpreßplatte hin beaufschlagen, um die Einspannung
der Kupplungsscheibe und die Übertragung eines
Drehmoments zwischen der Antriebswelle und der
getriebenen Welle durch diese Kupplungsscheibe
herbeizuführen.
Es sind Ausrückmittel vorgesehen, die mit einem Aus
rücklager verbunden sind, das durch ein Kupplungs
pedal betätigt wird, um auf die Einrückmittel
einzuwirken und den axialen Druck aufzuheben, den sie
auf die Druckplatte ausüben, um die Übertragung des
Drehmoments zwischen der Antriebswelle und der
getriebenen Welle zu unterbrechen.
Gegenwärtig bestehen die Ein- und Ausrückmittel sehr
häufig aus einem einzigen als Membranfeder
bezeichneten ringförmigen Metallteil, dessen radial
äußerer Umfang eine Tellerfeder bildet, die in Anlage
am Deckel und an der Druckplatte gelagert ist, und
dessen radial innerer Teil radiale Schlitze enthält,
die zwischen ihnen liegende radiale Finger begrenzen,
die sich bis zum inneren Rand der Membranfeder
erstrecken und auf deren freie Enden das Ausrücklager
einwirkt.
Die auf der Seite der Membranfeder befindlichen Enden
der radialen Schlitze sind erweitert, um die Bean
spruchungen an der Basis der radialen Finger zu ver
ringern und um Durchgangsöffnungen für Ankopplungs
mittel, insbesondere für Einhakmittel zur Befestigung
am Deckel zu bilden, wobei diese Mittel beispiels
weise in der Art, die in der vorgenannten FR-A-2 753 502
beschrieben wird, oder in einer anderen Art
ausgeführt sind.
Wenn die zum Ausrücken durch das Ausrücklager auf die
Enden der Finger der Membranfeder ausgeübte Kraft
ausreicht, bewirkt sie das Kippen der Membranfeder um
ihre Auflagen am Deckel herum.
Um einen progressiven Verlauf des Ausrückvorgangs
(und des Einrückvorgangs) zu gewährleisten, sind die
Reibbeläge elastisch an der Kupplungsscheibe
befestigt, beispielsweise anhand in axialer Richtung
elastisch verformbarer Teile oder durch entsprechende
andere Mittel mit einer relativ hohen Steifigkeit und
einer begrenzten axialen Verformung, die in der
Einrückposition zusammengedrückt werden und sich beim
Ausrücken axial entspannen, wobei sie auf die
Druckplatte eine Kraft ausüben, die der durch die
Membranfeder ausgeübten Kraft entgegengesetzt ist.
Die Kraft, die auf das Ausrücklager ausgeübt werden
muß, um das Ausrücken herbeizuführen, wird dadurch
entsprechend reduziert, wodurch sich wiederum der
Kraftaufwand am Kupplungspedal verringert, was von
den Automobilherstellern angestrebt wird. Die allge
meine Elastizität des Mechanismus wirkt sich in der
gleichen Richtung aus wie die elastische Befestigung
der Reibbeläge, wodurch sich die Progressivität
entsprechend erhöht.
Der Einfluß der Progressivität auf den Kraftaufwand
am Ausrücklager oder am Kupplungspedal fällt um so
größer aus, je stärker die Kennlinie der durch die
Tellerfeder entwickelten axialen Belastung "einge
wölbt" ist (wobei die Einwölbung dem Unterschied
zwischen dem Maximum und dem Minimum der Belastungs
kennlinie der Tellerfeder in Abhängigkeit von ihrer
axialen Verformung entspricht und um so stärker
ausfällt, je größer dieser Unterschied ist). Außerdem
ist bekannt, daß diese Kennlinie durch die Geometrie
der Tellerfeder bestimmt wird, wobei die Einwölbung
stärker ausgeprägt ist, wenn sich das Verhältnis h/e
vergrößert (wobei e die Dicke der Tellerfeder und h
die Höhe des durch die Tellerfeder im unbeanspruchten
Zustand gebildeten Kegelstumpfes ist). Eine starke
Einwölbung ermöglicht außerdem die Übertragung
höherer Drehmomente, wobei die durch die Membranfeder
auf die Druckplatte in Einrückposition ausgeübte
Belastung stärker ausfällt.
Wenn jedoch versucht wird, die Einwölbung auf diese
Weise erheblich zu vergrößern, werden die Spannungen
in der Membranfeder sehr hoch, so daß die
Membranfeder nicht mehr ausgeführt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
konstruktiv einfache und preiswert herzustellende
Membranfeder der eingangs genannten Art bereitzu
stellen, die eine effiziente und wirtschaftliche
Lösung für dieses Problem darstellt und bei der die
Spannungen in der Membranfeder reduziert sind. Es
soll somit eine Membranfeder für Kupplungsmechanismen
bereitgestellt werden, die geringere Spannungen
besitzt und deren axiale Belastungskennlinie eine
sehr starke Einwölbung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Membranfeder nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es,
daß sich die Auflagestellen für die Ankopplungsmittel
auf der Tellerfeder näher an der Mittellinie bzw. an
der neutralen Linie der Tellerfeder befinden als an
dem inneren Umfang der Tellerfeder.
Der Hauptvorteil liegt dabei darin, daß eine
Membranfeder geschaffen wird, die bei einfacher und
kostengünstig herstellbarer Konstruktion geringere
Spannungen besitzt und deren axiale Belastungs
kennlinie eine sehr starke Einwölbung aufweist.
Ferner ermöglicht eine derartige Membranfeder eine
starke Auswirkung der Progressivität auf die am
Ausrücklager anzuwendende Kraft.
Außerdem ermöglicht eine derartige Membranfeder eine
Übertragung von relativ hohen Drehmomenten bei einer
Verringerung der Kraft, die zum Ausrücken auf das
Ausrücklager anzuwenden ist.
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus auch eine
Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
die eine Membranfeder der vorgenannten Art umfaßt.
Diese Gestaltung hat zur Folge, daß die Gelenkstelle
zur Anlenkung der Tellerfeder an ihrem Träger radial
nach außen versetzt ist, wobei die Spannungen in der
Tellerfeder verringert sind.
Insbesondere bei der Verwendung von
Ankopplungsmitteln bzw. Einhakmitteln, die als Haken
in C-Form ausgeführt sind, die einen langgestreckten
radialen Arm umfassen, der sich entlang der Teller
feder zwischen einer Durchgangsöffnung und der Auf
lagestelle an der Tellerfeder erstreckt, wobei dieser
Arm durch den Abstand zwischen der Durchgangsöffnung
und der Auflagestelle in der Nähe der neutralen Linie
der Tellerfeder bestimmt ist.
Daraus ergeben sich mehrere Vorteile:
- - Die Längsausdehnung des Hakenarms vergrößert die Elastizität des Hakens und verringert den Einfluß der Verschleißerscheinungen auf die elastische Kraft, die er auf die Membranfeder ausübt.
- - Diese Längsausdehnung ermöglicht es, die Durch gangsöffnungen der Ankopplungsmittel ohne Änderung des Durchmessers der Anlenkung der Membranfeder an ihrem Träger radial zu Achse hin zu versetzten und den Innendurchmesser der Tellerfeder zu verkleinern, was zu einer stärkeren Einwölbung der Membranfeder führt. Wie weiter oben dargelegt, hat die Verstärkung der Einwölbung in Verbindung mit der durch die elastische Befestigung der Reibbeläge und die allgemeine Elastizität des Mechanismus bedingten Progressivität zur Folge, daß sich der Kraftaufwand am Kupplungspedal verringert.
Das Verhältnis der Außen- und Innendurchmesser der
Tellerfeder kann dabei vorteilhafterweise größer oder
gleich ungefähr 1,45, vorzugsweise ungefähr 1,5 sein.
Diese Merkmale, die eine Verstärkung der Einwölbung
der Membranfeder ohne zu starke Vergrößerung der
Spannungen in der Membranfeder ermöglichen, haben
außerdem zur Folge, daß sich die Steifigkeit der
Finger der Membranfeder erhöht, wodurch sich wiederum
die Verzögerung beim Abheben der mit der Membranfeder
verbundenen Druckplatte verkürzt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird vorgeschla
gen, die Durchgangslöcher außerhalb der Tellerfeder
in der Nähe ihres inneren Umfangs auszubilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die
Durchgangslöcher in der Tellerfeder, insbesondere auf
oder in der Nähe der neutralen Linie dieser
Tellerfeder, ausgebildet.
Dadurch können die durch eine Tellerfeder mit großer
Breite bedingten Vorteile mit dem Ankoppeln der
Membranfeder an ihrem Träger in einem ausreichenden
Abstand von der Drehachse kombiniert werden, um eine
Überlagerung mit dem Torsionsdämpfer zu vermeiden.
Außerdem kann dadurch die erfindungsgemäße Membran
feder an einem Deckel in Standardausführung ange
bracht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die radialen
Schlitze zwischen dem inneren Umfang der Tellerfeder
und dem inneren Rand der Membranfeder erstrecken.
In dieser Ausführung sind die durch die radialen
Schlitze begrenzten radialen Finger der Membranfeder
kürzer als nach dem bisherigen Stand der Technik,
wobei sie auch starrer sind, was einen Vorteil bei
der Ausrückbetätigung darstellt.
Besonders günstig ist es ferner, wenn die Länge der
radialen Schlitze in etwa gleich oder etwas kleiner
als der radiale Abstand zwischen den inneren Rändern
der Membranfeder und den Durchgangsöffnungen ist.
In diesem Fall erstrecken sich die radialen Schlitze
jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen,
beispielsweise in der Mitte zwischen diesen
Öffnungen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsart haben
die radialen Schlitze unterschiedliche Längen, wobei
einige auf die vorgenannten Öffnungen ausgerichtet
sind und sich bis zu diesen Öffnungen erstrecken,
während sich andere zwischen den vorgenannten
Öffnungen erstrecken und eine Länge kleiner als der
radiale Abstand zwischen dem inneren Rand der
Membranfeder und den Öffnungen aufweisen.
Vorteilhafterweise erstreckt sich einer von zwei
benachbarten radialen Schlitzen vom inneren Rand der
Membranfeder aus bis zu einer vorgenannten Öffnung,
die das Ende des Schlitzes bildet.
Entsprechend den jeweiligen Ausführungen kann die
Anzahl der radialen Finger der Membranfeder gleich
der Anzahl der vorgenannten Öffnungen oder gleich dem
Doppelten dieser Anzahl sein.
Darüber hinaus schlägt die Erfindung eine
Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
vor, umfassend einen Deckel, der drehfest mit einer
Druckplatte und einer Gegenanpreßplatte verbunden
ist, zwischen denen eine Kupplungsscheibe gelagert
ist, und eine ringförmige Membranfeder, die am Deckel
angebracht ist, um die Druckplatte axial zur
Gegenanpreßplatte hin zu beaufschlagen, wobei diese
Kupplung dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Membranfeder in der vorstehend beschriebenen Art
ausgeführt ist.
Diese Kupplung kann vorteilhafterweise eine
Vorrichtung zur automatischen Nachstellung des
Verschleißes der an der Kupplungsscheibe angebrachten
Reibbeläge und der entsprechenden Reibflächen der
Druck- und Gegenanpreßplatte umfassen.
Dank dieser automatischen Verschleißnachstell
vorrichtung bleiben die Position der Membranfeder im
eingerückten Zustand und die durch die Membranfeder
auf die Druckplatte ausgeübte Belastung während der
gesamten Betriebsdauer der Kupplung in etwa gleich,
so daß die Position des Ausrücklagers im eingerückten
Zustand ebenfalls gleich bleibt und sich die auf das
Ausrücklager (und somit auf das Kupplungspedal)
anzuwendende Kraft im Laufe der Zeit nicht erhöht.
Die Erfindung ermöglicht es grundsätzlich, mit
einfachen und wirtschaftlichen Mitteln Kupplungs
mechanismen auszuführen, die in der Lage sind, hohe
Drehmomente zu übertragen, wobei gleichzeitig der
Kraftaufwand am Ausrücklager verringert wird.
Das Verständnis der Erfindung sowie anderer Merkmale,
Details und Vorteile der Erfindung wird durch die
nachfolgende Beschreibung erleichtert, die als
Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen angeführt wird. Darin zeigen im
einzelnen
Fig. 1 eine schematische Axialschnittansicht
einer Reibungskupplung in herkömmlicher
Bauart;
Fig. 2 eine Vorderteilansicht einer erfindungs
gemäßen Membranfeder;
Fig. 3 eine schematische Teilschnittansicht der
Membranfeder von Fig. 2;
Fig. 4 ein Ausführungsdetail dieser Membranfeder;
Fig. 5 eine schematische Vorderansicht einer
Variante der erfindungsgemäßen Membran
feder;
die Fig. 6, 7 und 8 ähnliche Ansichten wie
Fig. 5 zur Darstellung
anderer Ausführungs
varianten der erfindungs
gemäßen Membranfeder;
Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Kenn
linie zur Veränderung der durch eine
erfindungsgemäße Membranfeder auf eine
Druckplatte ausgeübten axialen Belastung
und der Progressivität in Abhängigkeit
vom Ausrückweg des Ausrücklagers;
Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung der Kenn
linie zur Veränderung der auf das
Ausrücklager ausgeübten Kraft in
Abhängigkeit vom Ausrückweg dieses
Ausrücklagers.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kupplung 1
umfaßt im wesentlichen ein Schwungrad 10, das durch
Schrauben am Ende einer Antriebswelle 12, etwa an der
Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahr
zeugs, befestigt ist, wobei die Antriebswelle 10 die
Gegenanpreßplatte eines Kupplungsmechanismus 14
bildet, der einen zum Schwungrad 10 koaxialen und
durch Schrauben an diesem befestigten Deckel 16, eine
zum Schwungrad 10 koaxiale Druckplatte 18, die im
Innern des Deckels 16 angebracht und drehfest mit
diesem Deckel verbunden und im Verhältnis zu ihm
axial beweglich gelagert ist, und eine ringförmige
Membranfeder 20 umfaßt, die am Deckel 16 angebracht
ist und die Druckplatte 18 axial zu der durch das
Schwungrad 10 gebildeten Gegenanpreßplatte hin
beaufschlagt.
Eine zum Schwungrad 10 und zur Druckplatte 18
koaxiale Kupplungsscheibe 22 ist zwischen diesen
angebracht und über einen Torsionsdämpfer 24 mit
einer zylindrischen Nabe 26 verbunden, die drehfest
mit einer getriebenen Welle 28, etwa mit der
Eingangswelle eines Getriebes 30, verbunden ist.
Die Kupplungsscheibe 22 trägt auf ihren beiden Seiten
an ihrem radial äußeren Teil Reibbeläge 32, die in
axialer Richtung elastisch verformbar auf der
Kupplungsscheibe 22, beispielsweise anhand von
gewölbten Auflagesegmenten gelagert sind, die zu
dieser Kupplungsscheibe gehören.
Die Membranfeder 20, die die Druckplatte 18 axial zum
Schwungrad 10 hin beaufschlagt, um die Einspannung
der Kupplungsscheibe 22 zwischen ihnen und die Über
tragung eines Drehmoments zwischen der Antriebswelle
12 und der getriebenen Welle 28 herbeizuführen, um
faßt eine Tellerfeder 34, die auf die Druckplatte 18
einwirkt, und radiale Finger 36, die sich zur Dreh
achse hin erstrecken, um mit einem Ausrücklager 38
zusammenzuwirken, das auf der Drehachse geradlinig
durch eine Betätigung verschiebbar ist, die eine Aus
rückgabel 40 umfaßt, die über geeignete Verbindungs
mittel 44 durch ein Kupplungspedal 42 betätigt wird.
Es können natürlich auch andere bekannte Mittel
verwendet werden, um das Ausrücklager 38 auf der
Drehachse geradlinig zu verschieben.
In Fig. 1 sind das Kupplungspedal 42, die Ausrück
gabel 40, das Ausrücklager 38, die Membranfeder 20
und die Druckplatte 18 in der Ausrückposition
dargestellt, in der die Kupplungsscheibe 22 nicht
zwischen der Druckplatte 18 und dem Schwungrad 10
eingespannt ist und in der kein Drehmoment zwischen
der Antriebswelle 12 und der getriebenen Welle 28
übertragen wird.
Beim Loslassen des Kupplungspedals 42 kehrt es in die
mit gestrichelten Linien dargestellte Position zu
rück; das Ausrücklager 38 wird in der Zeichnung nach
rechts verschoben und hört auf, die radialen Finger
36 der Membranfeder 20 axial zur Antriebswelle 12 hin
zu beaufschlagen, woraufhin die Membranfeder durch
Kippen auf ihren Auflagen am Deckel 16 in die Ein
rückposition zurückkehrt, in der die ihren radial
äußeren Teil bildende Tellerfeder 34 die Druckplatte
18 axial zum Schwungrad 10 hin beaufschlagt, um die
Einspannung der Kupplungsscheibe am Schwungrad 10 und
die Übertragung eines Drehmoments zwischen der An
triebswelle 12 und der getriebenen Welle 28 herbei
zuführen.
Die elastisch verformbare Anbringung der Reibbeläge
32 an der Kupplungsscheibe 22 ermöglicht eine
Progressivität des Ein- und Ausrückens auf einem
Verstellweg von einigen Zehntelmillimetern.
Im eingerückten Zustand werden die elastisch ver
formbaren Mittel zur Anbringung der Reibbeläge 32 an
der Kupplungsscheibe axial zusammengedrückt. Sie üben
auf die Druckplatte 18 eine axiale Kraft aus, die der
Kraft entgegengesetzt ist, die durch die Tellerfeder
34 der Membranfeder 20 darauf ausgeübt wird.
Um vom eingerückten Zustand zum ausgerückten Zustand
überzugehen, muß auf das Ausrücklager 38 eine zur
Antriebswelle 12 ausgerichtete axiale Kraft mit einem
ausreichenden Ausmaß ausgeübt werden, um die Membran
feder 20 um ihre Auflagen am Deckel 16 herum zum
Kippen zu bringen.
Bekannterweise kann die Geometrie der Tellerfeder 34
so bestimmt werden, daß sich die axiale Belastung,
die sie auf die Druckplatte 18 ausübt, während des
Verstellwegs des Ausrücklagers 38 zur Ausrückposition
verringert. In Verbindung mit der durch die elas
tische Anbringung der Reibbeläge 32 bedingten Pro
gressivität der. Kupplung ermöglicht diese Eigenschaft
eine Verringerung des Kraftaufwands, der zum Aus
rücken auf das Ausrücklager 38 ausgeübt werden muß.
Die starke Einwölbung der Kennlinie zur Veränderung
der durch die Membranfeder 20 auf die Druckplatte 18
ausgeübten axialen Belastung in Abhängigkeit vom
Verstellweg des Ausrücklagers 38 führt zu einer
weiteren Verringerung des Kraftaufwands, der zum
Ausrücken auf das Ausrücklager 38 auszuüben ist, wie
dies weiter unten noch eingehender darzulegen sein
wird.
Es ist jedoch festgestellt worden, daß es nicht
möglich ist, die Einwölbung dieser Kennlinie durch
eine Vergrößerung des Verhältnisses h/e der Teller
feder ausreichend zu vergrößern (wobei h die Höhe des
durch die Tellerfeder im ungespannten Zustand ge
bildeten Kegelstumpfes und e seine Dicke ist). Die
Erfindung stellt eine einfache und effiziente Lösung
für dieses Problem bereit, die in einer neuen Ge
staltung der Membranfeder 20 besteht, die nun unter
Bezugnahme auf die Fig. 2 und folgende beschrieben
werden soll.
In diesen Figuren wird die Tellerfeder 34 der Mem
branfeder 20 durch einen äußeren Umfang 46, bei dem
es sich um denjenigen der Membranfeder 20 handelt,
und durch einen mit gestrichelten Linien darge
stellten inneren Umfang 48 begrenzt, der durch die
geschlossenen Enden 50 der radialen Schlitze 52
verläuft, die sich bis zum kreisförmigen inneren Rand
54 der Membranfeder erstrecken und die die zwischen
ihnen liegenden radialen Finger 36 dieser Membran
feder begrenzen.
Die Breite oder radiale Abmessung der Tellerfeder 34
ist größer als bei den Membranfedern nach dem bis
herigen Stand der Technik, wobei das Verhältnis der
Außen- und Innendurchmesser der Tellerfeder größer
oder gleich ungefähr 1,45 und vorzugsweise größer
oder gleich ungefähr 1,5 in den Ausführungen der
Fig. 5 bis 8 ist, während es nach dem bisherigen
Stand der Technik im allgemeinen zwischen 1,2 und 1,3
liegt.
Diese Vergrößerung der Breite der Tellerfeder 34 der
Membranfeder 20 bewirkt eine deutliche Verstärkung
der Einwölbung der Kennlinie zur Veränderung der
axialen Belastung, wie dies unter Bezugnahme auf die
Fig. 9 und 10 eingehender beschrieben wird.
In der Ausführungsart der Fig. 2 bis 4 bestehen
die in der Membranfeder ausgebildeten Öffnungen 56
für ihre Anbringung am Deckel 16 aus erweiterten
Abschlußteilen eines von zwei radialen Schlitzen 52,
wobei diese erweiterten Abschlußteile in radialer
Richtung langgestreckt sind, um die Anbringung von
C-förmigen Haken 58 zu ermöglichen, deren kürzerer
radialer Schenkel 60 durch einen Niet oder ähnliches
am Deckel 16 befestigt ist und deren längerer
radialer Schenkel 62 sich entlang der Tellerfeder 34
erstreckt und an seinem freien Ende auf dieser
Tellerfeder in der Nähe ihrer Mittellinie auf der dem
Deckel 16 gegenüberliegenden Seite zur Anlage kommt.
Die größere Länge des Schenkels 62 verleiht dem Haken
58 eine größere Elastizität (eine geringere Steifig
keit), die ihn weniger empfindlich für den durch Ver
schleißerscheinungen bedingten axialen Versatz macht.
Außerdem wird es dadurch möglich, den inneren Umfang
der Tellerfeder und die Durchgangsöffnungen 56 der
Haken radial zur Achse hin zu verschieben, wobei
gleichzeitig die radiale Gelenkposition zur Anlenkung
der Membranfeder am Deckel beibehalten wird. Dadurch
vergrößern sich die radiale Breite der Tellerfeder
und ihre Einwölbung, während sich die Länge der
radialen Finger 36 verringert, wodurch sich ihre
Steifigkeit erhöht.
Wie dargestellt, kann diese Steifigkeit auch durch
die Bildung von Rippen 64 an diesen Fingern auf einem
größeren Teil ihrer Länge, beispielsweise von Rippen
mit V-förmigem Umfangsschnitt, vergrößert werden.
In der Ausführungsvariante von Fig. 5 bestehen die
in der Membranfeder 20 ausgebildeten Öffnungen 56 für
ihre Anbringung am Deckel 16 nicht mehr aus erweiter
ten Enden der radialen Schlitze 52, sondern sie sind
im Innern der Tellerfeder 34, in der Nähe ihres
inneren Umfangs 48 und in einem Abstand von der Achse
ausgebildet, der im Vergleich zum bisherigen Stand
der Technik in etwa unverändert ist, dergestalt daß
die erfindungsgemäße Membranfeder 20 ebenso wie eine
Membranfeder nach dem bisherigen Stand der Technik an
einem Deckel 16 angebracht werden kann.
Die Anordnung der Öffnungen 56 in der Tellerfeder 34
hat außerdem den Vorteil, daß die Einhak- oder An
lenkmittel zur Anbringung der Membranfeder am Deckel
nicht zu sehr an die Achse angenähert werden, so daß
jedes Risiko einer Überlagerung mit dem Torsions
dämpfer 24 ausgeschlossen wird.
Die radialen Schlitze 52, die sich zwischen dem
inneren Umfang 48 der Tellerfeder 34 und dem kreis
förmigen inneren Rand 54 der Membranfeder 20 er
strecken, sind im Verhältnis zu den Öffnungen 56
winklig versetzt, so daß die Enden 50 der radialen
Schlitze 52, die erweitert sind, um die Spannungen an
den Unterseiten der radialen Finger 36 zu verringern,
ausreichend zu den Öffnungen 56 beabstandet sind, um
die Membranfeder nicht zu verschwächen.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist die Anzahl der
radialen Schlitze 52 gleich der doppelten Anzahl der
Öffnungen 56, wobei sich zwei radiale Schlitze 52
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen 56
erstrecken.
In der Ausführungsvariante von Fig. 6 sind die
Tellerfeder 34 und die radialen Schlitze 52 ebenso
wie in der Ausführungsart von Fig. 5 gestaltet,
wobei jedoch die Membranfeder 20 von Fig. 3 zweimal
weniger radiale Schlitze 52 enthält als die Membran
feder von Fig. 5, so daß die Anzahl der radialen
Schlitze 52 gleich der Anzahl der Öffnungen 56 ist,
wobei sich die radialen Schlitze 52 jeweils in der
Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen 56
erstrecken.
In der Ausführungsvariante von Fig. 7 ist die Breite
oder radiale Abmessung der Tellerfeder 34 im Ver
gleich zu denjenigen der Fig. 5 und 6 vergrößert
worden, wobei die radialen Schlitze 52 kürzer sind.
Ihre Anzahl ist gleich der doppelten Anzahl der Öff
nungen 56, die im gleichen Abstand von der Achse wie
in den Ausführungsformen der Fig. 5 und 6 ausge
bildet sind, wobei einer von zwei radialen Schlitzen
52 winklig auf die Öffnungen 56 ausgerichtet ist und
einer von zwei Schlitzen sich in der Mitte zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen 56 erstreckt.
In der Ausführungsart von Fig. 7 beträgt das Ver
hältnis der Außen- und Innendurchmesser der Teller
feder 34 etwa 1,8, während es in den Ausführungsarten
der Fig. 5 und 6 bei etwa 1,5 liegt.
Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsvariante
unterscheidet sich von der Variante von Fig. 7
dadurch, daß die in der Ausführung von Fig. 7 auf
die Öffnungen 56 ausgerichteten radialen Schlitze 52
in der Ausführung von Fig. 8 bis zu diesen Öffnungen
verlängert worden sind. Die radialen Schlitze 52
haben daher unterschiedliche Längen, wobei sich jeder
zweite bis zu einer Öffnung 56 erstreckt, die dann
das erweiterte Ende des entsprechenden radialen
Schlitzes 52 bildet und wobei jeder zweite kürzer ist
und sich in der Mitte zwischen zwei radialen
Schlitzen 52 erstreckt, die in Öffnungen 56 enden.
In Fig. 9 stellt die Kennlinie A die Veränderung
einer durch die elastische Befestigung der Reibbeläge
und durch die Elastizität des Mechanismus bedingten
axialen Belastung während des Ausrückens zwischen der
Ruhestellung des Ausrücklagers entsprechend dem ein
gerückten Zustand (Position 0 im Diagramm von Fig.
6) und der Endstellung des Ausrücklagers entsprechend
dem ausgerückten Zustand (+ 6 mm im dargestellten
Beispiel) dar.
Die gestrichelte Kennlinie B stellt die Veränderung
der durch die erfindungsgemäße ringförmige Membran
feder ausgeübte axiale Belastung in Abhängigkeit von
ihrer axialen Verformung dar.
Die Kennlinie A' stellt die Veränderung der vorge
nannten axialen Belastung der Kennlinie A während des
Ausrückens dar, wenn der Verschleiß der Reibbeläge
stark ausfällt und in etwa seinen Höchstwert er
reicht, was zur Folge hat, daß sich die Positionen
des Ausrücklagers im eingerückten Zustand und im
ausgerückten Zustand nach rechts in der Zeichnung von
Fig. 1 verschieben, und was sich auf den Höchstwert
der durch die Membranfeder auf die Druckplatte
ausgeübten axialen Belastung auswirkt.
Fig. 10 stellt die Belastungsänderungen bezogen auf
das Ausrücklager in Abhängigkeit vom Verstellweg
dieses Ausrücklagers dar, wenn das Verhältnis der
Hebelarme des Diagramms nahe 4 liegt, wobei die Kenn
linie C den Unterschied zwischen den Kennlinien B und
A darstellt und der zum Ausrücken auf das Ausrück
lager ausgeübten Kraft entspricht, während die Kenn
linie B1 die Veränderung der durch die Membranfeder
ausgeübten und auf das Ausrücklager bezogenen axialen
Belastung darstellt.
In den Fig. 9 und 10 ist deutlich die Einwölbung
der Kennlinien B und B1 zu erkennen, die dem Unter
schied zwischen dem Maximum und dem Minimum der durch
die Membranfeder ausgeübten axialen Belastung ent
spricht.
Dank dieser Einwölbung und der Progressivität der
Kupplung verändert sich der Wert der auf das Ausrück
lager ausgeübten Belastung (Kennlinie C) kaum auf
etwa zwei Dritteln des Ausrückwegs, wobei er in
diesem Beispiel kleiner als 100 daN bleibt.
Im Diagramm von Fig. 10 ist außerdem festzustellen,
daß bei einem Verschleiß der Reibbeläge die Kennlinie
C nach links zu C' versetzt würde und daß eine
größere Kraft auf das Ausrücklager ausgeübt werden
müßte, um es von seiner dem eingerückten Zustand
entsprechenden Position aus zu verschieben und so das
Ausrücken herbeizuführen.
Von daher ist es vorteilhaft, in der Kupplung eine
Vorrichtung zur automatischen Nachstellung des Ver
schleißes der Reibbeläge und des Verschleißes der
entsprechenden Reibflächen der Druckplatte 18 und der
Gegenanpreßplatte 10 vorzusehen, wodurch der Ausrück
weg des Ausrücklagers 38 zwischen den Werten 0 und +6
mm der Abszissenachse in Fig. 10 gehalten werden
kann, so daß sich ein geringer Wert der zum Ausrücken
auf dieses Ausrücklager auszuübenden Kraft während
der gesamten Lebensdauer der Kupplung beibehalten
läßt.
Claims (24)
1. Ringförmige Membranfeder für einen Kupplungsmechanis
mus, umfassend
einen radial äußeren ringförmigen Teil, der eine
Tellerfeder (34) bildet,
einen radial inneren ringförmigen Teil mit radialen Schlitzen (52), die zwischen ihnen liegende radiale Finger (36) begrenzen, die sich nach innen erstrecken,
Durchgangsöffnungen (56) für Ankopplungsmittel zum Ankoppeln der Membranfeder an einem Träger, und
Auflagestellen, auf denen Bereiche der Ankopp lungsmittel auf der Tellerfeder zur Auflage kommen können,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auflagestellen für die Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder (34) näher an der Mittellinie bzw. neutralen Linie der Tellerfeder (34) als an ihrem inneren Umfang (48) befinden.
einen radial äußeren ringförmigen Teil, der eine
Tellerfeder (34) bildet,
einen radial inneren ringförmigen Teil mit radialen Schlitzen (52), die zwischen ihnen liegende radiale Finger (36) begrenzen, die sich nach innen erstrecken,
Durchgangsöffnungen (56) für Ankopplungsmittel zum Ankoppeln der Membranfeder an einem Träger, und
Auflagestellen, auf denen Bereiche der Ankopp lungsmittel auf der Tellerfeder zur Auflage kommen können,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auflagestellen für die Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder (34) näher an der Mittellinie bzw. neutralen Linie der Tellerfeder (34) als an ihrem inneren Umfang (48) befinden.
2. Membranfeder nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (34)
eine Einwölbung, vorzugsweise eine starke Einwölbung
aufweist.
3. Membranfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Auflage
stellen zumindest annähernd auf der neutralen Linie
bzw. Mittellinie der Tellerfeder (34) befinden.
4. Membranfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser
der Tellerfeder (34) zumindest annähernd gleich oder
größer als 1,45 ist.
5. Membranfeder nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser
der Tellerfeder (34) zumindest annähernd gleich oder
größer als 1,5 ist.
6. Membranfeder nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchgangsöffnungen (56) außerhalb der Tellerfeder
(34) in dem radial inneren ringförmigen Teil
ausgebildet sind.
7. Membranfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchgangsöffnungen (56) zwischen dem äußeren Umfang
(46) und dem inneren Umfang (48) der Tellerfeder (34)
ausgebildet sind.
8. Membranfeder nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchgangs
öffnungen (56) auf oder in der Nähe der neutralen
Linie der Tellerfeder (34) ausgebildet sind.
9. Membranfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sich
die radialen Schlitze (52) zwischen dem inneren
Umfang (48) der Tellerfeder (34) und dem inneren Rand
(54) der Membranfeder erstrecken.
10. Membranfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzahl der radialen Schlitze (52) größer,
vorzugsweise doppelt so groß wie die Anzahl der
Durchgangsöffnungen (56) ist.
11. Membranfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzahl der radialen Schlitze (52) gleich groß ist wie
die Anzahl der Durchgangsöffnungen (56) und daß sich
die radialen Schlitze (52) jeweils in etwa in der
Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgangs
öffnungen (56) erstrecken.
12. Membranfeder nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der radialen Schlitze (52) zumindest annähernd
gleich oder etwas kleiner ist als der radiale Abstand
zwischen dem inneren Rand (54) der Membranfeder und
den Durchgangsöffnungen (56).
13. Membranfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
radialen Schlitze (52) alle zumindest annähernd die
gleiche Länge haben.
14. Membranfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die
radialen Schlitze (52) unterschiedliche Längen haben.
15. Membranfeder nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß einige der radialen
Schlitze (52) auf die Durchgangsöffnungen (56)
ausgerichtet sind und sich bis zu diesen Öffnungen
(56) erstrecken, die erweiterte Enden der besagten
Schlitze (52) bilden.
16. Membranfeder nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß sich einige radiale
Schlitze (52) zwischen den Durchgangsöffnungen (56)
erstrecken und vorzugsweise eine Länge haben, die
kleiner ist als der radiale Abstand zwischen den
Durchgangsöffnungen (56) und dem inneren Rand (54)
der Membranfeder.
17. Membranfeder nach allen Ansprüchen 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß sich
von zwei benachbarten radialen Schlitzen jeweils
einer vom inneren Rand (54) der Membranfeder aus zu
einer Durchgangsöffnung (56) erstreckt.
18. Membranfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
radialen Finger (36) mit Versteifungsrippen (64)
ausgebildet sind.
19. System aus einer Membranfeder nach einem der
vorherigen Ansprüche und mehreren Ankopplungsmitteln
zum Ankoppeln, insbesondere zum Einhaken der
Membranfeder an einem Träger, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes
Ankopplungsmittel einen langgestreckten radialen Arm
(62) umfaßt, der sich in einem Abstand entlang der
Membranfeder zwischen einer Durchgangsöffnung (56)
und einer Auflagestelle erstreckt.
20. System nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Ankopplungsmittel als langgestreckte C-förmige Haken
(58) ausgebildet sind.
21. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
umfassend einen Deckel (16), der drehfest mit einer
Druckplatte (18) und einer Gegenanpreßplatte (10)
verbunden ist, zwischen denen eine Kupplungsscheibe
(22) gelagert ist, und umfassend eine ringförmige
Membranfeder (20), die am Deckel angebracht ist, um
die Druckplatte (18) axial zur Gegenanpreßplatte (10)
hin zu beaufschlagen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membranfeder
(20) gemäß der in einem der vorangehenden Ansprüche
beschriebenen Art ausgeführt ist.
22. Reibungskupplung nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung
zur automatischen Nachstellung des Verschleißes der
an der Kupplungsscheibe (22) angebrachten Reibbeläge
(32) und der entsprechenden Reibflächen der Druck-
und Gegenanpreßplatten umfaßt.
23. Reibungskupplung nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Membranfeder (20) mittels Einhakmitteln an dem Deckel
(16) eingehakt ist, wobei jedes Einhakmittel einen
langgestreckten radialen Arm (62) umfaßt, der sich in
einem Abstand entlang der Membranfeder zwischen einer
Durchgangsöffnung (56) und einer Auflagestelle
erstreckt.
24. Reibungskupplung nach Anspruch 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einhakmittel als
langgestreckte C-förmige Haken (58) ausgebildet sind.
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