DE10119914B4

DE10119914B4 - Membranfeder für einen Kupplungsmechanismus und Reibungskupplung mit einer derartigen Membranfeder

Info

Publication number: DE10119914B4
Application number: DE2001119914
Authority: DE
Inventors: Andre Tobiasz; Michel Graton; Jean-Pierre Giroire
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: FR2808057B1; FR2808057A1; DE10119914A1

Abstract

Ringförmige Membranfeder für einen Kupplungsmechanismus, mit mehreren Ankopplungsmitteln zum Ankoppeln der Membranfeder an einem Träger, wobei die Membranfeder umfasst: – 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, – außerhalb der Tellerfeder (34) in dem radial inneren ringförmigen Teil ausgebildete Durchgangsöffnungen (56) für die Ankopplungsmittel, und – Auflagestellen, auf denen Bereiche der Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder zur Auflage kommen, wobei die Ankopplungsmittel als C-förmige Haken (58) ausgebildet sind, und wobei sich die Auflagestellen für die Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder (34) näher an der Mittellinie oder neutralen Linie der Tellerfeder (34) als an ihrem inneren Umfang (48) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungsmittel als langgestreckte C-förmige Haken (58) ausgebildet sind und jeweils einen langgestreckten radialen Arm (62) umfassen, der sich in einem Abstand entlang der Membranfeder zwischen einer der Durchgangsöffnungen (56) und einer der Auflagestellen erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine ringförmige Membranfeder für einen Kupplungsmechanismus nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige Membranfeder umfasst 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 Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder zur Auflage kommen können.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die diese Membranfeder umfasst.
Wie beispielsweise aus der FR 2 753 502 A1 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 Gegenanpreßplatte 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 Ausrücklager verbunden sind, das durch ein Kupplungspedal 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 Tellerfeder befindlichen Enden der radialen Schlitze sind erweitert, um die Beanspruchungen an der Basis der radialen Finger zu verringern und um Durchgangsöffnungen für Ankopplungsmittel, insbesondere für Einhakmittel zur Befestigung am Deckel zu bilden, wobei diese Mittel beispielsweise in der Art, die in der vorgenannten FR 2 753 502 A1 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.
Aus der DE 1 757 954 U ist eine für einen Kupplungsmechanismus bestimmte ringförmige Membranfeder der eingangs genannten Art bekannt, bei der sich die Auflagestellen für die als C-förmige Haken ausgebildeten Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder näher an der Mittellinie bzw. an der neutralen Linie der Tellerfeder befinden als an dem inneren Umfang der Tellerfeder.
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 allgemeine 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 ”eingewölbt” ist (wobei die Einwölbung dem Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Belastungskennlinie 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 bereitzustellen, 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 die Ankopplungsmittel als langgestreckte C-förmige Haken ausgebildet sind und jeweils einen langgestreckten radialen Arm umfassen, der sich in einem Abstand entlang der Membranfeder zwischen einer der Durchgangsöffnungen und einer der Auflagestellen erstreckt.
Der Hauptvorteil liegt dabei darin, dass eine Membranfeder geschaffen wird, die bei einfacher und kostengünstig herstellbarer Konstruktion geringere Spannungen besitzt und deren axiale Belastungskennlinie 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.
Der langgestreckte radiale Arm der Ankopplungsmittel ist durch den Abstand zwischen der Durchgangsöffnung und der Auflagestelle in der Nähe der neutralen Linie der Tellerfeder bestimmt.
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 Durchgangsöffnungen der Ankopplungsmittel ohne Änderung des Durchmessers der Anlenkung der Membranfeder an ihrem Träger radial zur Achse hin zu versetzen 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.
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 Verschleißnachstellvorrichtung 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 Kupplungsmechanismen 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:
1: eine schematische Axialschnittansicht einer Reibungskupplung in herkömmlicher Bauart;
2: eine Vorderteilansicht einer erfindungsgemäßen Membranfeder;
3: eine schematische Teilschnittansicht der Membranfeder von 2;
4: ein Ausführungsdetail dieser Membranfeder;
5: eine schematische Vorderansicht einer nicht erfindungsgemäßen Variante der Membranfeder;
die 6 und 7: ähnliche Ansichten wie 5 zur Darstellung anderer nicht erfindungsgemäßer Ausführungsvarianten der Membranfeder;
8: ähnliche Ansicht wie 5 zur Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Membranfeder;
9: ein Diagramm zur Darstellung der Kennlinie zur Veränderung der durch eine erfindungsgemäße Membranfeder auf eine Druckplatte ausgeübten axialen Belastung und der Progressivität in Abhängigkeit vom Ausrückweg des Ausrücklagers;
10: ein Diagramm zur Darstellung der Kennlinie zur Veränderung der auf das Ausrücklager ausgeübten Kraft in Abhängigkeit vom Ausrückweg dieses Ausrücklagers.
Die in 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 Kraftfahrzeugs, 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 Übertragung eines Drehmoments zwischen der Antriebswelle 12 und der getriebenen Welle 28 herbeizuführen, umfaßt eine Tellerfeder 34, die auf die Druckplatte 18 einwirkt, und radiale Finger 36, die sich zur Drehachse hin erstrecken, um mit einem Ausrücklager 38 zusammenzuwirken, das auf der Drehachse geradlinig durch eine Betätigung verschiebbar ist, die eine Ausrückgabel 40 umfaßt, die über geeignete Verbindungsmittel 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 1 sind das Kupplungspedal 42, die Ausrückgabel 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 zurück; 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 Einrückposition 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 Antriebswelle 12 und der getriebenen Welle 28 herbeizuführen.
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 verformbaren 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 Membranfeder 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 elastische Anbringung der Reibbeläge 32 bedingten Progressivität der Kupplung ermöglicht diese Eigenschaft eine Verringerung des Kraftaufwands, der zum Ausrücken 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 Tellerfeder ausreichend zu vergrößern (wobei h die Höhe des durch die Tellerfeder im ungespannten Zustand gebildeten Kegelstumpfes und e seine Dicke ist). Die Erfindung stellt eine einfache und effiziente Lösung für dieses Problem bereit, die in einer neuen Gestaltung der Membranfeder 20 besteht, die nun unter Bezugnahme auf die 2 und folgende beschrieben werden soll.
In diesen Figuren wird die Tellerfeder 34 der Membranfeder 20 durch einen äußeren Umfang 46, bei dem es sich um denjenigen der Membranfeder 20 handelt, und durch einen mit gestrichelten Linien dargestellten 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 Membranfeder begrenzen.
Die Breite oder radiale Abmessung der Tellerfeder 34 ist größer als bei den Membranfedern nach dem bisherigen 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 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 9 und 10 eingehender beschrieben wird.
In der Ausführungsart der 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 Steifigkeit), die ihn weniger empfindlich für den durch Verschleißerscheinungen 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 5 bestehen die in der Membranfeder 20 ausgebildeten Öffnungen 56 für ihre Anbringung am Deckel 16 nicht mehr aus erweiterten 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 Anlenkmittel zur Anbringung der Membranfeder am Deckel nicht zu sehr an die Achse angenähert werden, so daß jedes Risiko einer Überlagerung mit dem Torsionsdämpfer 24 ausgeschlossen wird.
Die radialen Schlitze 52, die sich zwischen dem inneren Umfang 48 der Tellerfeder 34 und dem kreisförmigen inneren Rand 54 der Membranfeder 20 erstrecken, 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 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 6 sind die Tellerfeder 34 und die radialen Schlitze 52 ebenso wie in der Ausführungsart von 5 gestaltet, wobei jedoch die Membranfeder 20 von 3 zweimal weniger radiale Schlitze 52 enthält als die Membranfeder von 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 7 ist die Breite oder radiale Abmessung der Tellerfeder 34 im Vergleich zu denjenigen der 5 und 6 vergrößert worden, wobei die radialen Schlitze 52 kürzer sind. Ihre Anzahl ist gleich der doppelten Anzahl der Öffnungen 56, die im gleichen Abstand von der Achse wie in den Ausführungsformen der 5 und 6 ausgebildet 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 7 beträgt das Verhältnis der Außen- und Innendurchmesser der Tellerfeder 34 etwa 1,8, während es in den Ausführungsarten der 5 und 6 bei etwa 1,5 liegt.
Die in 8 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der Variante von 7 dadurch, daß die in der Ausführung von 7 auf die Öffnungen 56 ausgerichteten radialen Schlitze 52 in der Ausführung von 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 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 eingerückten Zustand (Position 0 im Diagramm von 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 Membranfeder ausgeübte axiale Belastung in Abhängigkeit von ihrer axialen Verformung dar.
Die Kennlinie A' stellt die Veränderung der vorgenannten axialen Belastung der Kennlinie A während des Ausrückens dar, wenn der Verschleiß der Reibbeläge stark ausfällt und in etwa seinen Höchstwert erreicht, was zur Folge hat, daß sich die Positionen des Ausrücklagers im eingerückten Zustand und im ausgerückten Zustand nach rechts in der Zeichnung von 1 verschieben, und was sich auf den Höchstwert der durch die Membranfeder auf die Druckplatte ausgeübten axialen Belastung auswirkt.
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 Kennlinie C den Unterschied zwischen den Kennlinien B und A darstellt und der zum Ausrücken auf das Ausrücklager ausgeübten Kraft entspricht, während die Kennlinie B1 die Veränderung der durch die Membranfeder ausgeübten und auf das Ausrücklager bezogenen axialen Belastung darstellt.
In den 9 und 10 ist deutlich die Einwölbung der Kennlinien B und B1 zu erkennen, die dem Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der durch die Membranfeder ausgeübten axialen Belastung entspricht.
Dank dieser Einwölbung und der Progressivität der Kupplung verändert sich der Wert der auf das Ausrücklager ausgeübten Belastung (Kennlinie C) kaum auf etwa zwei Dritteln des Ausrückwegs, wobei er in diesem Beispiel kleiner als 100 daN bleibt.
Im Diagramm von 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 Verschleißes der Reibbeläge und des Verschleißes der entsprechenden Reibflächen der Druckplatte 18 und der Gegenanpreßplatte 10 vorzusehen, wodurch der Ausrückweg des Ausrücklagers 38 zwischen den Werten 0 und +6 mm der Abszissenachse in 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

Ringförmige Membranfeder für einen Kupplungsmechanismus, mit mehreren Ankopplungsmitteln zum Ankoppeln der Membranfeder an einem Träger, wobei die Membranfeder umfasst: – 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, – außerhalb der Tellerfeder (34) in dem radial inneren ringförmigen Teil ausgebildete Durchgangsöffnungen (56) für die Ankopplungsmittel, und – Auflagestellen, auf denen Bereiche der Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder zur Auflage kommen, wobei die Ankopplungsmittel als C-förmige Haken (58) ausgebildet sind, und wobei sich die Auflagestellen für die Ankopplungsmittel auf der Tellerfeder (34) näher an der Mittellinie oder neutralen Linie der Tellerfeder (34) als an ihrem inneren Umfang (48) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungsmittel als langgestreckte C-förmige Haken (58) ausgebildet sind und jeweils einen langgestreckten radialen Arm (62) umfassen, der sich in einem Abstand entlang der Membranfeder zwischen einer der Durchgangsöffnungen (56) und einer der Auflagestellen erstreckt.
Membranfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie der Tellerfeder (34) eine Einwölbung aufweist.
Membranfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auflagestellen zumindest annähernd auf der neutralen Linie oder Mittellinie der Tellerfeder (34) befinden.
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.
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.
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.
Membranfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der radialen Schlitze (52) größer als die Anzahl der Durchgangsöffnungen (56) ist.
Membranfeder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der radialen Schlitze (52) doppelt so groß wie die Anzahl der Durchgangsöffnungen (56) ist.
Membranfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 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 Durchgangsöffnungen (56) erstrecken.
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).
Membranfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Schlitze (52) alle zumindest annähernd die gleiche Länge haben.
Membranfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Schlitze (52) unterschiedliche Längen haben.
Membranfeder nach Anspruch 12, 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.
Membranfeder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich einige radiale Schlitze (52) winklig versetzt zwischen den Durchgangsöffnungen (56) erstrecken.
Membranfeder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die sich winklig versetzt zwischen den Durchgangsöffnungen (56) erstreckenden radiale Schlitze (52) eine Länge haben, die kleiner ist als der radiale Abstand zwischen den Durchgangsöffnungen (56) und dem inneren Rand (54) der Membranfeder.
Membranfeder nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich von zwei benachbarten radialen Schlitzen jeweils einer vom inneren Rand (54) der Membranfeder aus zu einer Durchgangsöffnung (56) erstreckt.
Membranfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Finger (36) mit Versteifungsrippen (64) ausgebildet sind.
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.
Reibungskupplung nach Anspruch 18, 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.