DE102010042639B4

DE102010042639B4 - Kupplungsmechanismus mit Ausgleichsgewicht

Info

Publication number: DE102010042639B4
Application number: DE102010042639.3A
Authority: DE
Inventors: Masanobu Yamada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2020-11-05
Anticipated expiration: 2030-10-20
Also published as: DE102010042639A1; JP5326985B2; JP2011089540A

Abstract

Kupplungsmechanismus (20) mit:einem Schwungrad (21), das an eine Abgabewelle (2) einer Brennkraftmaschine (1) gekoppelt ist;einer Kupplungsabdeckung (22), die an dem Schwungrad (21) befestigt ist;einer Kupplungsscheibe (24), die an einer Eingangswelle (3) eines Getriebes angebracht ist, so dass sie in einer Richtung einer Achse der Eingangswelle (3) verschoben werden kann und relativ zu der Eingangswelle (3) nicht gedreht werden kann;einer Druckplatte (25), die an der Kupplungsabdeckung (22) angebracht ist, so dass sie in der Richtung der Achse bewegt werden kann und relativ zu der Kupplungsabdeckung (22) nicht gedreht werden kann, und die die Kupplungsscheibe (24) zu dem Schwungrad (21) drückt; undeiner Membranfeder (26), die über eine Federhalterung (27, 53, 55) durch die Kupplungsabdeckung (22) gestützt ist und die die Druckplatte (25) in Richtung des Schwungrads (21) drängt,wobei die Kupplungsabdeckung (22) einen im Wesentlichen zylindrischen Körperabschnitt (22a), der an dem Schwungrad (21) befestigt ist, und einen Seitenwandabschnitt (22b) hat, der sich von dem Körperabschnitt (22a) radial einwärts erstreckt, wobeidie Kupplungsabdeckung (22) einen Angriffspunkt (Pm) hat, an dem die Kupplungsabdeckung (22) ein erstes Biegemoment empfängt, das infolge der durch die Drehung des Schwungrads (21) erzeugten Zentrifugalkraft in Richtung des Schwungrads (21) wirkt, wobei das erste Biegemoment durch die Gesamtmasse des Seitenwandabschnitts (22b), der Federhalterung (27, 53, 55) und der Membranfeder (26) erzeugt wird, wobei der Kupplungsmechanismus (20) ein Ausgleichsgewicht (23, 51, 52, 54) aufweist, das an dem Seitenwandabschnitt (22b) vorgesehen ist und sich an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite einer Vertikalachse (Le) befindet, die den Angriffspunkt (Pm) passiert, wobeidie Kupplungsabdeckung (22) einen Seitenwandabschnitt (22b) hat, so dass eine Seite des Seitenwandabschnitts (22b) dem Schwungrad (21) zugewandt ist,das Ausgleichsgewicht (23, 51, 52, 54) an einer Oberfläche des Seitenwandabschnitts (22b) angeordnet ist, die sich an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite der Vertikalachse (Le) befindet, wobei der Angriffspunkt (Pm) ein zweites Biegemoment empfängt, das infolge der durch die Drehung des Schwungrads (21) erzeugten Zentrifugalkraft in Richtung von dem Schwungrad (21) weg wirkt, wobei das zweite Biegemoment infolge der Gesamtmasse des Ausgleichgewichts (23, 52, 54) erzeugt wird, wobei das zweite Biegemoment das erste Biegemoment auslöscht, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (23) ein ringförmiges Element ist, das einstückig mit einer radial innen liegenden Seite der Kupplungsabdeckung (22) ausgebildet ist, oderdas Ausgleichsgewicht (51) ein ringförmiges Element ist, dessen Außenumfangsflächenabschnitt (51a) an einen radial innen liegenden Endabschnitt (22n) der Kupplungsabdeckung (22) gepasst ist, oderdas Ausgleichsgewicht (52) eine ebene, kreisartige Form und eine Vielzahl von Durchgangslöchern (52b) bei gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung hat, und das Ausgleichsgewicht (52) durch die Federhalterung (53) an der Kupplungsabdeckung (22) fixiert ist, wobei die Federhalterung (53) in die Durchgangslöcher (52b) eingesetzt ist, um das Ausgleichsgewicht (52) an der Kupplungsabdeckung (22) zu befestigen, oderdas Ausgleichsgewicht (54) an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite der Federhalterung (55) befestigt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kupplungsmechanismus und genauer gesagt auf einen Kupplungsmechanismus, der zwischen einem Übertragungszustand, in welchem die von einer Brennkraftmaschine abgegebene Antriebskraft zu einem Getriebe übertragen wird, und einem eingriffsfreien Zustand umschaltet, in welchem diese Antriebskraft unterbrochen ist.
Im Allgemeinen wird bei einer Konfiguration, bei der eine Antriebskraft von einer Abgabewelle einer Brennkraftmaschine zu einer Eingangswelle eines Getriebes übertragen wird, als ein Mittel zum Ändern des Übertragungszustands ein Kupplungsmechanismus verwendet. Ein bekannter Kupplungsmechanismus dieser Bauart ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP H06-42 551 A offenbart. Der Kupplungsmechanismus hat ein Schwungrad, das an die Abgabewelle der Kraftmaschine gekoppelt ist, eine an dem Schwungrad befestigte Kupplungsabdeckung, eine mit der Eingangswelle des Getriebes rutschbar verbundene Kupplungsscheibe, eine in der Kupplungsabdeckung angeordnete Druckplatte, die die Kupplungsscheibe drückt, und eine Membranfeder, die die Druckplatte in Richtung des Schwungrads drängt. Die Kupplungsabdeckung ist topfförmig ausgebildet und hat einen Außenumfangsseitenflächenabschnitt, der sich in der Richtung einer Achse der Kupplungsabdeckung erstreckt, und einen Vertikalseitenflächenabschnitt, der sich von dem Außenumfangsseitenflächenabschnitt zu einer radial inneren Seite erstreckt, die im Wesentlichen parallel zu dem Schwungrad verläuft.
Der Kupplungsmechanismus ist derart ausgestaltet, dass die Kraft der Membranfeder das Schwungrad und die Kupplungsscheibe in einen solchen Zustand versetzt, in dem sie über die Druckplatte miteinander in Eingriff sind, um einen Übertragungszustand zu errichten, in welchem die Antriebskraft der Kraftmaschine zu dem Getriebe übertragen wird. Wenn jedoch die radial innere Seite der Membranfeder durch eine Freigabevorrichtung gedrückt wird, dann wird die Drückkraft an der Drückplatte beseitigt, so dass das Schwungrad und die Kupplungsscheibe voneinander gelöst werden, wodurch ein eingriffsfreier Zustand errichtet wird, in welchem die Antriebskraft der Kraftmaschine nicht zu dem Getriebe übertragen wird.
Im Übrigen ist ein anderer bekannter Kupplungsmechanismus in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung JP S58-052 341 U offenbart. Der Kupplungsmechanismus hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der in der JP H06-42 551 A offenbarte Kupplungsmechanismus und hat eine Vielzahl von Hebelwellen, die bei gleichen Intervallen an einem Umfang des Vertikalseitenflächenabschnitts der Kupplungsabdeckung angeordnet sind. Jede Hebelwelle hat ein Betätigungsende, das von der Kupplungsabdeckung in Richtung der Schwungradseite vorragt und die Drückplatte drückt, sowie ein Wuchtelement, das von einer Seite des Vertikalseitenflächenabschnitts der Kupplungsabdeckung, die von dem Schwungrad entfernt ist, vorragt, und an welchem infolge der Rotation der Kupplungsabdeckung eine Zentrifugalkraft wirkt, und ist mit einem Hebel versehen, der um die Hebelwelle als Mittelpunkt schwenkbar ist.
Der Kupplungsmechanismus drückt die Drückplatte in Richtung des Schwungrads durch die Betätigungsenden der Hebel unter Verwendung einer relativ großen Zentrifugalkraft, die an den Wuchtelementen der Hebel wirkt, wenn die Kraftmaschinendrehzahl relativ hoch ist, während das Schwungrad mit der Kupplungsscheibe in Eingriff ist. Als ein Ergebnis wird der durch die starke Drückkraft verursachte Eingriff des Schwungrads mit der Kupplungsscheibe beibehalten, so dass die hohe Antriebskraft der Kraftmaschine selbst dann zu dem Getriebe übertragen werden kann, wenn die Kraft der Membranfeder nicht sehr groß ist.
Bei dem in der japanischen Patentanmeldungsschrift JP H06-42 551 A beschriebenen Kupplungsmechanismus wirkt die Zentrifugalkraft F (siehe 10 der vorliegenden Anmeldung) an dem Mittelpunkt eines Gesamtgewichts, welches die Summe der Gewichte der Komponentenelemente ist, d.h., an dem Massenmittelpunkt bzw. Schwerpunkt Ps, wenn sich eine Kupplungsabdeckung 1b dreht wie in 9 der vorliegenden Anmeldung gezeigt ist. Die Komponentenelemente sind ein Vertikalseitenflächenabschnitt 1c der Kupplungsabdeckung 1b, welcher sich radial einwärts von einer Außenumfangsseite der Kupplungsabdeckung 1b im Wesentlichen parallel zu dem Schwungrad 1a erstreckt, eine Membranfeder 1d, und eine Federhalterung 1e, die aus Nieten zum Anbringen der Membranfeder 1d an dem Vertikalseitenflächenabschnitt 1c bestehen. Die Zentrifugalkraft F (siehe 10 der vorliegenden Anmeldung) wirkt als ein Biegemoment M an einem Angriffspunkt Pm in der Kupplungsabdeckung 1b, so dass die Kupplungsabdeckung 1b sich zu der Seite des Schwungrads 1a verformt.
Unter Bezugnahme auf 10 verläuft eine Linie L_e senkrecht zu einer Achse J, die die Rotationsmitte des Schwungrads 1a ist, und eine Line L_m verbindet den Angriffspunkt P_m und einen Schwerpunkt P_s . Die Länge der Linie L_m ist als L wiedergegeben und der zwischen der Linie L_m und der Linie L_e ausgebildete Winkel ist als θ angegeben. Daher hat die Komponentenkraft F_e der Zentrifugalkraft F, die senkrecht zu der Linie L_m mit der Länge L steht, den Wert F_e=Fsinθ, und das Biegemoment M und die Zentrifugalkraft F haben eine Beziehung, die durch M=F_e×L=Fsinθ×L ausgedrückt ist. Daher ist der Verformungsbetrag der Kupplungsabdeckung 1b umso größer, je größer die Zentrifugalkraft F ist.
Daher bewegt sich beispielsweise dann, wenn die Kraftmaschinendrehzahl relativ hoch ist und die vergrößerte Zentrifugalkraft F zu einer Verformung der Kupplungsabdeckung 1b führt, ein radial einwärts liegendes Ende der Membranfeder 1d um einen Abstand δ von einer geeigneten Position zu der Seite des Schwungrads 1a, wie dies in 9 gezeigt ist. Wenn sich die Membranfeder 1d in einem solchen verformten Zustand befindet, dann besteht die Möglichkeit, dass dann, wenn eine Freigabevorrichtung betätigt wird, so dass die Kupplung von dem Übertragungszustand zu dem eingriffsfreien Zustand umgeschaltet wird, die Druckplatte 1f nicht vollständig geöffnet werden kann, d.h., eine Möglichkeit, dass sich die Ausrückfähigkeit der Kupplung, also die Ausrückleistung der Kupplung verschlechtern kann. Ferner besteht zudem eine Möglichkeit, dass dann, wenn die Ausrückvorrichtung wie vorstehend erwähnt betätigt wird, die Membranfeder 1d (siehe 9) mit der Kupplungsscheibe 1g (siehe 9) in Kontakt kommen kann und daher die Antriebskraft trotz des Lösens der Kupplung übertragen werden kann.
Bezüglich dieses Kupplungsmechanismus ist es denkbar, die an dem Schwerpunkt Ps wirkende Zentrifugalkraft F zu verringern und dadurch den Verformungsbetrag der Kupplungsabdeckung 1b zu reduzieren. Jedoch ist es zum Reduzieren der Zentrifugalkraft F erforderlich, das Gesamtgewicht des Vertikalseitenabschnitts 1c der Kupplungsabdeckung 1b, der Membranfeder 1d und der Federhalterung 1e zu reduzieren. Jedoch kann das Reduzieren des Gesamtgewichts dieser Komponentenelemente die mechanische Festigkeit der Komponentenelemente gefährden und daher besteht eine Möglichkeit, dass eine auf diese Weise verringerte Zentrifugalkraft F die Verformung der Kupplungsabdeckung 1b nicht verringern kann.
Ferner wird bei dem in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift JP S58-052 341 U beschriebenen Kupplungsmechanismus die an den Wuchtelementen der Hebel wirkende Zentrifugalkraft umso höher, je größer die Drehzahl der Kraftmaschine wird, und daher wird der Eingriffszustand der Kupplung umso fester. Daher können beim Umschalten der Kupplung von dem eingerückten Zustand auf den freigegebenen Zustand durch Betätigen der Freigabevorrichtung das Schwungrad und die Kupplungsscheibe nicht einfach voneinander gelöst werden, d.h., es besteht die Möglichkeit, dass sich die Kupplungsfreigabe verschlechtern kann.
Ferner ist ein Kupplungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus der DE 195 18 678 C1 bekannt. Ein weiterer Kupplungsmechanismus ist in JP S58-052 341 U offenbart.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kupplungsmechanismus bereitzustellen, der eine gute Kupplungsfreigabefähigkeit beim Umschalten der Kupplung von dem eingerückten Zustand auf den freigegebenen Zustand ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Kupplungsmechanismus mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Kupplungsmechanismus bezieht sich auf einen Kupplungsmechanismus der folgendes aufweist: ein Schwungrad, das mit einer Abgabewelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist; eine Kupplungsabdeckung, die an dem Schwungrad befestigt ist; eine Kupplungsscheibe, die derart an einer Eingangswelle eines Getriebes angebracht ist, dass sie in der Lage ist, in einer Richtung einer Achse der Eingangswelle zu rutschen und die relativ zu der Eingangswelle nicht gedreht werden kann; eine Drückplatte, die an der Kupplungsabdeckung angebracht ist, so dass sie in der Lage ist, in der Richtung der Achse bewegt zu werden, und bezüglich der Kupplungsabdeckung nicht gedreht werden kann, und die die Kupplungsscheibe zu dem Schwungrad drückt; und eine Membranfeder, die durch die Kupplungsabdeckung gestützt ist und die die Drückplatte in Richtung des Schwungrads drängt, wobei die Kupplungsabdeckung einen Angriffspunkt hat, an welchem die Kupplungsabdeckung ein Biegemoment aufnimmt, das infolge der durch Drehung des Schwungrads erzeugten Zentrifugalkraft in Richtung des Schwungrads wirkt. Der Kupplungsmechanismus hat ein Ausgleichsgewicht, das an der Kupplungsabdeckung vorgesehen ist und das an einer dem Schwungrad entgegengesetzten Seite einer den Angriffspunkt passierenden Vertikalachse positioniert ist.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann für das Biegemoment, das an dem Angriffspunkt während der Drehung des Schwungrads bei einem Aufbau wirkt, bei dem an der Kupplungsabdeckung kein Ausgleichsgewicht vorgesehen ist, durch Vorsehen des Ausgleichsgewichts ein Gegenbiegemoment hervorgerufen werden, welches an dem gleichen Angriffspunkt wirkt und das die gleiche Größe, jedoch eine entgegengesetzte Richtung zu der des vorstehend erwähnten Biegemoments hat. Das durch das Ausgleichsgewicht hervorgerufene Biegemoment gleicht das Biegemoment aus, das bei einem Aufbau auftritt, in welchem das Ausgleichsgewicht nicht an der Kupplungsabdeckung vorgesehen ist, so dass die die Kupplungsabdeckung verformende Kraft beseitigt wird. Als ein Ergebnis wird die während des Eingriffszustands des Kupplungsmechanismus auftretende Verformung der Membranfeder verhindert und die Kupplungsfreigabefähigkeit zum Zeitpunkt des Umschaltens von dem Eingriffszustand auf den freigegebenen Zustand des Kupplungsmechanismus wird gut.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Alternative des Kupplungsmechanismus ist das Ausgleichsgewicht ein ringförmiges Element und ist einstückig mit einer radial innenliegenden Seite der Kupplungsabdeckung ausgebildet.
Da mit dieser Konfiguration das Ausgleichsgewicht einstückig in der Kupplungsabdeckung ausgebildet ist, ist der Aufbau vereinfacht.
In dem erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus hat die Kupplungsabdeckung einen Seitenwandabschnitt, wobei eine Seite des Seitenwandabschnitts dem Schwungrad zugewandt ist, und das Ausgleichsgewicht ist an dem Seitenwandabschnitt befestigt.
Da gemäß diesem Aufbau das Ausgleichsgewicht getrennt von der Kupplungsabdeckung ausgebildet ist, werden die Konfigurationen des Ausgleichsgewichts und der Kupplungsabdeckung einfach und somit wird die Herstellung des Ausgleichsgewichts und der Kupplungsabdeckung vereinfacht.
Gemäß einer weiteren Alternative ist das Ausgleichsgewicht scheibenförmig und ist an einer Oberfläche des Seitenwandabschnitts befestigt, die sich an der dem Schwungrad entgegengesetzten Seite der Vertikalachse befindet. Gemäß einer weiteren Alternative hat das Ausgleichsgewicht eine ebene, kreisartige Form und eine Vielzahl von Durchgangslöchern bei gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung, und das Ausgleichsgewicht ist durch die Federhalterung an der Kupplungsabdeckung befestigt, wobei die Federhalterung in die Durchgangslöcher eingesetzt sein kann, um das Ausgleichsgewicht an der Kupplungsabdeckung zu fixieren. Gemäß einer weiteren Alternative ist das Ausgleichsgewicht an einer dem Schwungrad entgegengesetzten Seite der Federhalterung befestigt.
Im Übrigen kann das Ausgleichsgewicht in dem Kupplungsmechanismus einen Angriffspunkt aufweisen, an dem das Ausgleichsgewicht ein Biegemoment aufnimmt, das infolge der durch Drehung des Schwungrads erzeugten Zentrifugalkraft von dem Schwungrad weg wirkt. Im Übrigen können in dem Kupplungsmechanismus das von der Kupplungsabdeckung aufgenommene Biegemoment und das von dem Ausgleichsgewicht aufgenommene Biegemoment einen im Wesentlichen gleichen Betrag haben. Im Übrigen kann bei dem Kupplungsmechanismus ein Schwerpunkt des Ausgleichsgewichts an der dem Schwungrad entgegengesetzten Seite der Vertikalachse positioniert sein.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Kupplungsmechanismus bereitzustellen, der zum Zeitpunkt des Umschaltens der Kupplung von dem Eingriffszustand auf den freigegebenen Zustand eine verbesserte Kupplungsfreigabefähigkeit erreicht.
Figurenliste
Die Merkmale, Vorteile und die technische sowie industrielle Bedeutung dieser Erfindung wird in der folgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:

1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Kupplungsmechanismus der Erfindung zeigt, wie sie in einem Kupplungsgerät angewendet wird;
2 eine vergrößerte Teilschnittansicht des in 1 gezeigten Kupplungsgeräts in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
3 eine Schnittansicht eines CSC-Mechanismus in einem Ausführungsbeispiel des Kupplungsmechanismus der Erfindung zeigt;
4 eine Schnittansicht ist, die die Bewegung eines Kupplungsmechanismus in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel des Kupplungsmechanismus der Erfindung zeigt;
5 eine Schnittansicht ist, die einen Angriffspunkt zeigt, an welchem ein Biegemoment in einem Kupplungsmechanismus gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wirkt;
6 ein Schaubild ist, das Zentrifugalkräfte und Biegemomente zeigt, die an einem Kupplungsmechanismus in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wirken;
7 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehzahl Ne und dem Verformungsbetrag einer Membranfeder in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel des Kupplungsmechanismus der Erfindung zeigt;
8A einen Aufbau zeigt, bei dem ein ringförmiges Ausgleichsgewicht gemäß einer Modifikation des Kupplungsmechanismus der Erfindung an einer Kupplungsabdeckung angebracht ist;
8B einen Aufbau zeigt, bei dem ein kreisförmiges, plattenartiges Ausgleichsgewicht an einem Seitenwandabschnitt der Kupplungsabdeckung gemäß einer weiteren Modifikation des Kupplungsmechanismus der Erfindung angebracht ist;
8C einen Aufbau zeigt, bei dem ein Ausgleichsgewicht einstuckig mit einem Endabschnitt einer Federhalterung gemäß einer weiteren Modifikation des Kupplungsmechanismus der Erfindung vorgesehen ist;
9 eine Teilschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß dem zugehörigen Stand der Technik zeigt; und
10 ein Schaubild ist, das eine Zentrifugalkraft und ein Biegemoment zeigt, die an einem Kupplungsmechanismus gemäß dem zugehörigen Stand der Technik wirken.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
Nun wird unter Bezugnahme auf 1 bis 7 ein Kupplungsgerat 10 beschrieben, bei welchem ein Kupplungsmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einsatz kommt.
Zunächst wird die Konfiguration des Kupplungsgerats 10 beschrieben. Das Kupplungsgerat 10 ist, wie dies in 1 gezeigt ist, als ein sogenannter Aufbau der Druckbauart (Push-type) konfiguriert und hat einen Kupplungsmechanismus 20 und einen Kupplungsfreigabezylindermechanismus (oder einen konzentrischen Nehmerzylindermechanismus (im Weiteren als „CSC-Mechanismus“) 30 bezeichnet.
Der Kupplungsmechanismus 20 hat, wie dies in 1 und 2 gezeigt ist, ein Schwungrad 21, eine Kupplungsabdeckung 22, ein Ausgleichsgewicht 23, welches ein ringförmiges Element ist, eine Kupplungsscheibe 24, eine Druckplatte 25, eine Membranfeder 26, eine Federhalterung 27 und einen Drahtring 28.
Das Schwungrad 21 ist über eine Vielzahl von Schrauben 2a an einer Abgabewelle 2 einer Kraftmaschine 1 angeschlossen, die eine Brennkraftmaschine ist, und arbeitet als eine sogenannte Rotationstragheitsmasse, um das Auftreten von Rotationsunregelmäßigkeiten der Kraftmaschine 1 zu beschranken.
Die Kupplungsabdeckung 22 ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet und hat einen Korperabschnitt 22a, der an dem Schwungrad 21 befestigt ist, und hat einen Seitenwandabschnitt 22b, der einem Seitenflächenabschnitt 21a des Schwungrads 21 zugewandt ist. Der Korperabschnitt 22a hat eine Vielzahl von Tellerfedern 22c, die bei gleichen Intervallen entlang eines Umfangs angeordnet sind. Der Korperabschnitt 22a ist über die Tellerfedern 22c an die Druckplatte 25 gekoppelt und gleitet in der Richtung der Achse. Der Seitenwandabschnitt 22b hat eine Vielzahl von Durchgangslochern 22d, die bei gleichen Intervallen entlang eines Umfangs ausgebildet sind, so dass die Federhalterung 27 in jedes Durchgangsloch 22d eingesetzt werden kann.
Das Ausgleichsgewicht 23 ist in einer Kegelstumpfform mit einem großdurchmessrigen Abschnitt 23a und einem kleindurchmessrigen Abschnitt 23b ausgebildet und ist einstuckig mit einem radial innen liegenden Ende des Seitenwandabschnitts 22b der Kupplungsabdeckung 22 vorgesehen. Der kleindurchmessrige Abschnitt 23b ragt von dem großdurchmessrigen Abschnitt 23a an einer Seite des Seitenwandabschnitts 22b in einer von dem Schwungrad 21 wegzeigenden Richtung vor.
Die Kupplungsscheibe 24 weist folgendes auf: eine Nabe 24a, die mit einem Keilverzahnungswellenabschnitt 3a einer Eingangswelle 3 eines Getriebes keilverzahnt ist, so dass sie in der Richtung der Achse verschiebbar ist jedoch bezüglich des Keilverzahnungswellenabschnitts 3a nicht drehbar ist; eine Vielzahl von Torsionsfedern 24b; eine Platte 24c, die an der Nabe 24a befestigt ist und die ein Ende einer jeden Torsionsfeder 24b hält; eine Scheibe 24d; eine Platte 24e, die die Scheibe 24d und ein anderes Ende einer jeden Torsionsfeder 24b hält; und Belagelemente 24f und 24g.
Die Belagelemente 24f und 24g sind mit einer Vielzahl von Nieten an der Scheibe 24d befestigt und sind derart ausgebildet, dass das Belagelement 24f mit dem Schwungrad 21 in Kontakt ist und das Belagelement 24g mit der Druckplatte 25 in Kontakt ist.
Wenn das Schwungrad 21 mit der Kupplungsscheibe 24 in Eingriff ist, dann mildert die Kupplungsscheibe 24 die Rotationspulsation des Schwungrads 21 und den beim Einrucken der Kupplung erzeugten Stoß mittels Verwendung der Torsionsfedern 24b und überträgt die Antriebskraft zu der Eingangswelle 3 des Getriebes. Die Eingangswelle 3 kann durch das Gehause 5 des Getriebes über Lager 4 drehbar gestutzt sein. Außerdem ist zwischen der Eingangswelle 3 und dem Gehäuse 5 eine Öldichtung 6 derart angeordnet, dass das Schmieröl nicht aus dem Kupplungsgerat 10 leckt.
Die Druckplatte 25 weist folgendes auf: einen Druckabschnitt 25a, der aus einer Scheibe gefertigt ist und an einer dem Schwungrad 21 zugewandten Seite ausgebildet ist; Befestigungsabschnitte 25c, die in einer Umfangsrichtung vorgesehen sind und die den Tellerfedern 22c der Kupplungsabdeckung 22 entsprechen; und einen vorragenden Abschnitt 25d, der an einer dem Schwungrad 21 entgegengesetzten Seite ausgebildet ist, d.h., an einer von dem Schwungrad 21 entfernten Seite, und der die Kraft von der Membranfeder 26 aufnimmt.
Die Druckplatte 25 ist an der Kupplungsabdeckung 22 derart angebracht, dass sie in der Lage ist, in der Richtung der Achse verschoben zu werden, aber bezuglich der Kupplungsabdeckung 22 nicht gedreht werden kann. Daher gleitet die Druckplatte 25 dann in Richtung des Schwungrads 21, wenn die Druckplatte 25 Kraft von der Membranfeder 26 empfangt, und somit die Kupplungsscheibe 24 dazu zwingt, die Kupplungsscheibe 24 zu dem Schwungrad 21 zu schieben und dagegen zu drucken, so dass die Kupplungsscheibe 24 und das Schwungrad 21 in Eingriff gelangen.
Die Membranfeder 26 hat einen ringförmigen, elastischen Abschnitt 26a mit einer dem Schwungrad 21 zugewandten Seite, die mit dem vorragenden Abschnitt 25d der Druckplatte 25 in Kontakt kommt, sowie eine Vielzahl von Hebelabschnitten 26b, die sich radial einwärts von einem Innenumfangsende des ringförmigen, elastischen Abschnitts 26a erstrecken.
Der ringförmige, elastische Abschnitt 26a hat eine Vielzahl von Durchgangslöchern 26c, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und in welche die Federhalterung 27 eingesetzt ist. Der ringförmige, elastische Abschnitt 26a ist zudem über den Drahtring 28 durch die Kupplungsabdeckung 22 abgestützt und verformt sich elastisch in der Richtung der Achse um den als Gelenk dienenden Drahtring 28.
Hinsichtlich der Membranfeder 26 ist ein distaler Endabschnitt eines jeden Hebelabschnitts 26b mit dem CSC-Mechanismus 30 in Eingriff. Wenn sich die Hebelabschnitte 26b infolge der Bewegung des CSC-Mechanismus 30 elastisch zu der Seite des Schwungrads 21 verformen, dann rutscht der ringförmige, elastische Abschnitt 26a von dem vorragenden Abschnitt 25d der Druckplatte 25 weg. Wenn jedoch keine Bewegung des CSC-Mechanismus 30 vorhanden ist, drängt der ringförmige, elastische Abschnitt 26a die Drückplatte 25 in Richtung des Schwungrads 21.
Die Federhalterung 27 weist folgendes auf: Verbindungsabschnitte 27a, die ein Befestigungselement, etwa einen Niet oder dergleichen aufweisen und die die Membranfeder 26 mit der Kupplungsabdeckung 22 verbinden; und einen Halteabschnitt 27b, der den ringförmigen, elastischen Abschnitt 26a der Membranfeder 26 halt, indem er gegen den Drahtring 28 gedruckt wird. Jeder Verbindungsabschnitt 27a hat einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt. Der erste Endabschnitt eines jeden Verbindungsabschnitts 27a wird durch eines der Durchgangslöcher 22d der Kupplungsabdeckung 22 eingesetzt und mit der Kupplungsabdeckung 22 verbunden. Der zweite Endabschnitt ist durch ein entsprechendes Durchgangsloch 26c der Membranfeder 26 eingesetzt und drückt den Halteabschnitt 27b der Federhalterung 27 gegen den ringförmigen, elastischen Abschnitt 26a der Membranfeder 26.
Der CSC-Mechanismus 30 hat, wie dies in 1 und 3 gezeigt ist, ein inneres Gehause 31, ein äußeres Gehause 32, einen ringförmigen Kolben 33, ein Freigabelager 34, ein Dichtungselement 35, ein Federelement 36, eine Schraubenfeder 37, Stützelemente 38 und 39, ein Abdeckungselement 41, eine Vielzahl von Befestigungsschrauben 42 und einen Dichtungsring 43.
Das innere Gehause 31 hat einen Flansch 31f, der an dessen einem Ende ausgebildet ist, und einen Zylinderabschnitt 31e, der einstückig mit dem Flansch 31f ausgebildet ist. Der Flansch 31f ist über den Dichtungsring 43 an dem äußeren Gehäuse 32 abgestützt, so dass er flussigkeitsdicht ist. Ein Endflachenabschnitt des Flansches 31f (die rechte Seitenfläche in 3) ist mit dem Gehause 5 in Kontakt und die Eingangswelle 3 ist in dem Zylinderabschnitt 31e aufgenommen.
Das äußere Gehause 32 hat einen Flansch 32f, der an dessen einem Ende ausgebildet ist, sowie einen Zylinderabschnitt 32e, der einstuckig mit dem Flansch 32f ausgebildet ist, und hat ein Durchgangsloch 32k, das sich in der Achsrichtung des äußeren Gehauses 32 erstreckt. Der Zylinderabschnitt 31e des inneren Gehäuses 31 ist in das Durchgangsloch 32k eingesetzt. Es gibt einen Raum zwischen einer Innenwandfläche des Zylinderabschnitts 32e und einer Außenwandflache des Zylinderabschnitts 31e. Zumindest ein Abschnitt des ringförmigen Kolbens 33 befindet sich in diesem Raum. Außerdem erstrecken sich Ölzufuhrdurchlasse 32o, durch welche Öl zum Betätigen des ringförmigen Kolbens 33 zugefuhrt wird, radial durch den Flansch 32f.
Ein Endflächenabschnitt des Flansches 32f ist mittels der Befestigungsschrauben 42 an dem Gehäuse 5 befestigt. Der Flansch 31f des inneren Gehäuses 31 ist in den Flansch 32f des äußeren Gehäuses 32 eingepasst. Durch Festziehen der Befestigungsschrauben 42 wird der Endflächenabschnitt des Flansches 31f in Kontakt mit dem Gehause 5 befestigt.
Der Dichtungsring 43 ist in einem Kontaktabschnitt zwischen dem Flansch 32f des äußeren Gehäuses 32 und dem Flansch 31f des inneren Gehäuses 31 angeordnet und dichtet den Kontaktabschnitt derart, dass kein Ol aus einer Nehmerzylinderkammer 30r entweicht.
Das ringförmige Dichtungselement 35 ist in einem Raum zwischen einer Innenwandflache des Zylinderabschnitts 32e und einer Außenwandfläche des Zylinderabschnitts 31e eingesetzt. Die Nehmerzylinderkammer 30r ist durch eine Seitenflache des Dichtungselements 35, die Innenwandfläche des Zylinderabschnitts 32e, die Außenwandflache des Zylinderabschnitts 31e und eine rückseitige Flache des Flansches 31f des inneren Gehäuses 31 (eine linke Seitenfläche davon in 3) definiert und ausgebildet. Die Nehmerzylinderkammer 30r ist mit den Olzuführdurchlässen 32o des äußeren Gehäuses 32 in Verbindung, so dass Öl von den Ölzufuhrdurchlässen 32o in die Nehmerzylinderkammer 30r zugefuhrt wird und somit Öldruck auf den ringförmigen Kolben 33 aufgebracht wird.
Der ringförmige Kolben 33 ist in den Raum zwischen der Innenwandfläche des Zylinderabschnitts 32e und der Außenwandfläche des Zylinderabschnitts 31e eingesetzt. Ein Endabschnitt des ringförmigen Kolbens 33 ist mit einer Seitenfläche des Dichtungselements 35 in Kontakt. Infolge des über das Dichtungselement 35 zu dem ringförmigen Kolben 33 übertragenen Öldrucks bewegt sich der ringförmige Kolben 33 in seiner Achsrichtung hin und her.
Das Freigabelager 34 hat ein inneres Rad 34n, ein äußeres Rad 34g und Wälzelemente 34t, die zwischen dem inneren Rad 34n und dem äußeren Rad 34g angeordnet sind. Ein Endabschnitt des Zylinderabschnitts 31e des inneren Gehäuses 31 und der den Endabschnitt umgebende ringförmige Kolben 33 sind in das innere Rad 34n eingesetzt. Somit ist das innere Rad 34n durch den Zylinderabschnitt 31e gestützt. Außerdem wird das innere Rad 34n durch das Federelement 36 gegen den ringförmigen Kolben 33 gedrückt und daran fixiert. Das äußere Rad 34g ist durch das innere Rad 34n über die Walzelemente 34t abgestutzt, so dass es sich um das innere Rad 34n problemlos dreht. Das äußere Rad 34g bewegt sich zusammen mit dem ringförmigen Kolben 33 in der Richtung der Achse über das innere Rad 34n und die Walzelemente 34t hin und her. Ferner ist das Stutzelement 38 an dem inneren Rad 34n befestigt. Das Stutzelement 38 stutzt einen Endabschnitt der Schraubenfeder 37 und einen Endabschnitt des Abdeckungselements 41.
Ein distaler Endabschnitt des äußeren Rads 34g des Freigabelagers 34 ist mit den Hebelabschnitten 26b der Membranfeder 26 in Eingriff. Durch Drücken der Hebelabschnitte 26b mittels der Verwendung des äußeren Rads 34g wird der Kupplungsmechanismus 20 von dem eingerückten Zustand auf den freigegebenen Zustand umgeschaltet.
Das Stutzelement 39 ist an einem proximalen Endabschnitt an der Seite des Flansches 32f des Zylinderabschnitts 32e des äußeren Gehäuses 32 befestigt. Der Stutzabschnitt 39 stützt den anderen Endabschnitt der Schraubenfeder 37 und den anderen Endabschnitt des Abdeckungselements 41. Die Schraubenfeder 37 drangt das innere Rad 34n in der Richtung dessen Achse und drängt den ringförmigen Kolben 33 in eine von dem Zylinderabschnitt 32e wegzeigende Richtung.
Das Abdeckungselement 41 hat die Form eines ringförmigen Faltenbalgs und enthalt darin die Schraubenfeder 37, den Zylinderabschnitt 32e des äußeren Gehäuses 32 und den ringförmigen Kolben 33 und schützt die Komponentenelemente, etwa den ringförmigen Kolben 33 und dergleichen, so dass Wassertropfen und andere Fremdstoffe das Innere des Abdeckungselements 41 nicht von außen betreten.
Die Nehmerzylinderkammer 30r wird über einen Hydraulikkreis von einer (nicht gezeigten) Ölpumpe mit Ol (d.h., dem durch das Öl hervorgerufenen Öldruck) versorgt. Die Zufuhr des Hydraulikdrucks wird durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert (die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist und im weiteren Verlauf als „ECU“ bezeichnet ist).
Der Hydraulikkreis hat ein primäres Regelventil, das den Druck des von der Olpumpe zugeführten Öls voreinstellt, sowie ein lineares Solenoidventil, das den Leitungsöldruck gemäß der Kraftmaschinenausgabe und dem Fahrzustand des Fahrzeugs einstellt.
Die ECU weist folgendes auf: eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU); einen Nur-Lese-Speicher (ROM), der beispielsweise Programme speichert, um verschiedene Vorrichtungen der Kraftmaschine, etwa eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine Zündvorrichtung usw. ihre Betriebe durchfuhren zu lassen und dergleichen; einen Direktzugriffsspeicher (RAM), der Daten zeitweilig speichert; einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), der aus einem nicht flüchtigen, wiederbeschreibbaren Speicher besteht, der unter Verwendung der Batterie als Energiequelle arbeitet; Eingangsschnittstellenkreise, etwa A/D-Wandler, Puffer usw.; und Ausgabeschnittstellenkreise, etwa Treiberkreise und dergleichen.
Nun werden Bewegungen des Kupplungsgerats 10 beschrieben.
Wenn ein (nicht gezeigtes) Kupplungsausrücksignal (beispielsweise ein Signal, das dann induziert wird, wenn die Zundung durch einen Fahrer des Fahrzeugs eingeschaltet wird oder der Schalthebel durch den Fahrer betätigt wird) ausgegeben wird und die Kraftmaschine 1 gestartet wird, dann fuhrt die ECU eine Steuerung derart durch, dass Öl (d.h., der durch das Öl hervorgerufene Öldruck) über die Olzuführdurchlässe 32o in dem äußeren Gehäuse 32 des CSC-Mechanismus 30 zu der Nehmerzylinderkammer 30r zugeführt wird, wie dies in 3 gezeigt ist. Wenn der Öldruck in der Nehmerzlinderkammer 30r ansteigt, bewegt sich der ringförmige Kolben 33, der den Öldruck über das Dichtungselement 35 empfangt, infolge des Öldrucks und der Drückkraft der Schraubenfeder 37 schnell in Richtung des Kupplungsmechanismus 20. Dann drückt der ringförmige Kolben 33 das innere Rad 34n des Freigabelagers 34 und druckt wiederum das äußere Rad 34g über die Wälzelemente 34t.
Wenn als nächstes, wie dies in 4 gezeigt ist, das äußere Rad 34g die Hebelabschnitte 26b der Membranfeder 26 in der Richtung eines Pfeils c druckt, dann verformen sich die Hebelabschnitte 26b elastisch um eine vorbestimmte Strecke A in Richtung der Kupplungsscheibe 24. Da jedoch zwischen den Hebelabschnitten 26b und der Kupplungsscheibe 24 ein vorbestimmter Raum B sichergestellt ist, tritt zwischen den Hebelabschnitten 26b und der Kupplungsscheibe 24 kein störender Eingriff auf.
Falls die Hebel 26b sich auf diese Weise verformen, dann drangt der ringförmige, elastische Abschnitt 26a der Membranfeder 26 um den Drahtring 28 von der Drückplatte 25 weg. Dann wird die Druckplatte 25 von der Kraft der Membranfeder 26 freigegeben, so dass die Druckplatte 25 infolge der Aktion der Tellerfeder 22c der Kupplungsabdeckung 22 von dem Schwungrad 21 weg gleitet.
Da die Drückkraft der Drückplatte 25 an der Kupplungsscheibe 24 abnimmt, gleitet die Kupplungsscheibe 24 entlang des Keilverzahnungswellenabschnitts 3a der Eingangswelle 3 in der durch den Pfeil d gezeigten Richtung. Als ein Ergebnis wird die Kupplungsscheibe 25 von dem Drückvorgang zwischen dem Belagelement 24f auf Seite des Schwungrads 21 und dem Belagelement 24g auf Seite der Drückplatte 25 freigegeben. Folglich wird der Kupplungsmechanismus 20 gelöst, wodurch die Antriebskraft der Kraftmaschine 1 unterbrochen wird und nicht zu dem Getriebe übertragen wird.
Wenn andererseits infolge des Gangschaltvorgangs eines Fahrers des Fahrzeugs ein Signal ausgegeben wird, das das Einrücken der Kupplung anweist, dann führt die ECU eine derartige Steuerung aus, dass die Zufuhr des Öldrucks zu der Nehmerzylinderkammer 30r des CSC-Mechanismus 30 gestoppt wird, und dass der Druckvorgang des CSC-Mechanismus 30 gegen die Membranfeder 26 unterbrochen wird.
Als ein Ergebnis kehren die Hebelabschnitte 26b der Membranfeder 26 infolge der elastischen Kraft zu ihren Ausgangsstellungen zuruck und der ringförmige, elastische Abschnitt 26a schwenkt um den Drahtring 28 in einer Richtung zu der Drückplatte 25 und drängt somit die Druckplatte 25. Dann ist die Kupplungsscheibe 24 zwischen dem Belagelement 24f auf der Seite des Schwungrads 21 und dem Belagelement 24g auf der Seite der Druckplatte 25 durch die Druckkraft der Drückplatte 25 in Eingriff und der eingerückte Zustand wird beibehalten. Folglich wird die Antriebskraft von der Abgabewelle 2 der Kraftmaschine 1 über den Kupplungsmechanismus 20 auf die Eingangswelle 3 des Getriebes übertragen.
Als nächstes wird ein Betrieb des Ausgleichgewichts 23 des Kupplungsmechanismus 20 beschrieben.
Wie dies in 5 gezeigt ist, hat der Kupplungsmechanismus 20 Angriffspunkte P_m an denen ein Biegemoment an der Kupplungsabdeckung 22 infolge der wahrend der Drehung des Kupplungsmechanismus 20 erzeugten Zentrifugalkraft wirkt, wenn der Kupplungsmechanismus 20 in Eingriff ist. Der Kupplungsmechanismus 20 hat zudem Angriffspunkte P_S1 , an denen die Zentrifugalkraft wirkt, falls an der Kupplungsabdeckung 22 kein Ausgleichsgewicht 23 vorgesehen ist.
Die Angriffspunkte P_m wirken als Hebelpunkte, wenn sich die Kupplungsabdeckung 22 in Richtung des Schwungrads 21 verformt, wenn das Biegemoment wirkt, d.h., zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Kupplungsabdeckung 22 um die Angriffspunkte P_m als Verformungsmitten verformt. Obwohl in der Umfangsrichtung der Kupplungsabdeckung 22 eine Vielzahl von Angriffspunkten P_m vorhanden sind, da die Kupplungsabdeckung 22 in einer ringartigen Form ausgebildet ist, ist in 5 einer der Angriffspunkte P_m gezeigt und wird zum Zwecke der Vereinfachung in der folgenden Beschreibung verwendet. Die anderen Angriffspunkte P_m erfahren die gleiche Einwirkung.
Die Angriffspunkte P_S1 dienen als ein Gesamtschwerpunkt, der erhalten wird, indem die Gewichte des vertikalen Seitenflächenabschnitts 22b der Kupplungsabdeckung 22, der Membranfeder 26 und der Federhalterungen 27 aufaddiert werden, d.h. ein Massenschwerpunkt. Das heißt, wenn sich der Vertikalseitenflächenabschnitt 22b, die Membranfeder 26 und die Federhalterungen 27 drehen, dann wirkt an den Angriffspunkten P_S1 die vorstehend erwähnte Gesamtmasse. Obwohl in der Umfangsrichtung tatsachlich eine Vielzahl von Angriffspunkten P_S1 vorhanden sind, da der Vertikalseitenflachenabschnitt 22b, die Membranfeder 26 und die Federhalterungen 27 jeweils in einer ringartigen Form ausgebildet sind, ist zum Zwecke der Vereinfachung in 5 einer der Angriffspunkte P_S1 gezeigt und wird in der folgenden Beschreibung verwendet. Da das vorstehend erwähnte Gesamtgewicht über die Vielzahl von Angriffspunkten P_S1 verteilt ist, ist die Zentrifugalkraft ebenso verteilt.
Bei dem Aufbau, bei dem das Ausgleichsgewicht 23 an der Kupplungsabdeckung 22 vorgesehen ist, hat das Ausgleichsgewicht 23 Angriffspunkte P_S2 , an denen die während der Drehung auftretende Zentrifugalkraft wirkt. Die Angriffspunkte P_S2 dienen als ein Schwerpunkt des Ausgleichsgewichts 23, d.h., als ein Massenschwerpunkt davon. Wenn sich das Ausgleichsgewicht 23 dreht, dann wirkt dessen Gewicht an den Angriffspunkten P_S2 . Obwohl in der Umfangsrichtung tatsachlich eine Vielzahl von Angriffspunkten P_S2 vorhanden sind, da das Ausgleichsgewicht 23 in einer ringartigen Form ausgebildet ist, ist zum Zwecke der Vereinfachung in 5 einer der Angriffspunkte P_S2 gezeigt und wird in der folgenden Beschreibung verwendet. Da das vorstehend erwähnte Gewicht über die Angriffspunkte P_S2 verteilt ist, ist die Zentrifugalkraft ebenso verteilt.
Unter Bezugnahme auf 6 werden zwei Biegemomente beschrieben, d.h., das Biegemoment M₁ , das an dem Angriffspunkt P_m auftritt, wenn an dem Angriffspunkt P_S1 eine Zentrifugalkraft F₁ wirkt, sowie das Biegemoment M₂ , das an dem Angriffspunkt P_m wirkt, wenn an dem Angriffspunkt P_S2 eine Zentrifugalkraft F₂ wirkt.
In 6 und der folgenden Beschreibung gilt folgendes: J gibt die Rotationsmittelachse des Schwungrads 21 wieder; L_e gibt eine Linie als eine vertikale Achse wieder, die den Angriffspunkt P_m passiert und die Achse J bei einem rechten Winkel schneidet; r₁ gibt den Radius (m) des Angriffspunkts P_S1 um die Achse J wieder; L_m1 gibt eine Linie wieder, die den Angriffspunkt P_S1 und den Angriffspunkt P_m verbindet; L₁ gibt die Lange (m) der Linie L_m1 wieder; θ₁ gibt den Neigungswinkel (Grad) der Linie L_m1 bezuglich der Linie L_e wieder; F_e1 gibt die Komponentenkraft (N) der Zentrifugalkraft F₁ in einer zu der Linie L_m1 orthogonalen Richtung wieder; ω gibt die Winkelgeschwindigkeit der Kraftmaschinendrehung in Rad pro Sekunde (rad/s) wieder, welche als 2nNe berechnet werden kann, wobei Ne die Kraftmaschinendrehzahl (U/min.) ist; und m₁ gibt die Masse an dem Angriffspunkt P_S1 wieder. Dann kann die Zentrifugalkraft F₁ (N) durch folgende Gleichung ausgedruckt werden (1). $F_{1} = m_{1} ω^{2} r_{1}$
Die Komponentenkraft F_e1 kann durch folgende Gleichung (2) ausgedruckt werden. $F_{e1} = F_{1} sin θ_{1}$
Daher kann das Biegemoment M₁ durch folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden. $M_{1} = F_{e1} L_{m1} = F_{1} sin θ_{1} L_{m1}$
Ferner gilt in 6 und der folgenden Beschreibung folgendes: r₂ gibt den Radius (m) des Angriffspunkts P_S2 um die Achse J wieder; L_m2 gibt die Linie wieder, die den Angriffspunkt P_S2 und den Angriffspunkt P_m verbindet; L₂ ist die Lange (m) der Linie L_m2 ; θ₂ gibt den Neigungswinkel (Grad) der Linie L_m2 bezuglich der Linie L_e wieder; F_e2 gibt die Komponentenkraft (N) der Zentrifugalkraft F₂ in einer zu der Linie L_m2 senkrechten Richtung; und m₂ gibt die Masse am Angriffspunkt P_S2 wieder. Dann kann die Zentrifugalkraft F₂ (N) unter Verwendung der folgenden Gleichung (4) ausgedrückt werden. $F_{2} = m_{2} ω^{2} r_{2}$
Die Komponentenkraft F_e2 kann unter Verwendung von Gleichung (5) ausgedruckt werden. $F_{e2} = F_{2} sin θ_{2}$
Daher kann das Biegemoment M₂ unter Verwendung der Gleichung (6) folgendermaßen ausgedrückt werden. $M_{2} = F_{e2} L_{m2} = F_{2} sin θ_{2} L_{m2}$
Das Biegemoment M₂ wirkt in der zu dem Biegemoment M₁ entgegengesetzten Richtung, wie dies durch die Pfeile in 6 gezeigt ist.
Vorzugsweise hat das Biegemoment M₂ im Wesentlichen die gleiche Große wie das Biegemoment M₁ . Falls das Biegemoment M₂ und das Biegemoment M₁ im Wesentlichen gleich sind, kann das an dem Angriffspunkt P_m in der Kupplungsabdeckung 22 wirkende Biegemoment beseitigt werden. Daher werden das Gewicht des Ausgleichsgewichts 23 und die Stelle des Angriffspunkts P_S2 , d.h., die Form, das Material und die Montagestelle des Ausgleichsgewichts 23 auf geeignete Weise derart ausgewählt, dass das Biegemoment M₂ und das Biegemoment M₁ im Wesentlichen gleich sind.
Der Kupplungsmechanismus 20 gemäß dem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist wie vorstehend beschrieben aufgebaut und bringt die folgenden Wirkungen.
Das heißt, der Kupplungsmechanismus 20 hat das Schwungrad 21, die Kupplungsabdeckung 22, die Kupplungsscheibe 24, die Druckplatte 25 und die Membranfeder 26. Ferner ist der Kupplungsmechanismus 20 dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht 23 derart an der Kupplungsabdeckung 22 vorgesehen ist, dass sich die Kupplungsabdeckung 22 an der dem Schwungrad 21 entgegengesetzten Seite der Linie L_e befindet, wobei die Linie L_e den Angriffspunkt P_m passiert, an dem das Biegemoment M₁ infolge der wahrend der Drehung des Schwungrads 21 auftretenden Zentrifugalkraft an der Seite des Schwungrads 21 wirkt, und ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht 23 derart an der Kupplungsabdeckung 22 vorgesehen ist, dass sich der Massenschwerpunkt des Ausgleichsgewichts 23 an der dem Schwungrad 21 entgegengesetzten Seite der Linie L_e befindet.
Als ein Ergebnis wird als ein Gegenmoment zu dem Biegemoment M₁ , das an dem Angriffspunkt P_m wirkt, wenn sich eine Kupplungsabdeckung 22 dreht, die das Ausgleichsgewicht 23 nicht aufweist, das Biegemoment M₂ vorgesehen, das an dem Angriffspunkt P_m wirkt und das im Wesentlichen gleich wie das Biegemoment M₁ ist, jedoch in der entgegengesetzten Richtung wirkt, wenn das Ausgleichsgewicht 23 vorgesehen ist.
Das Biegemoment M₂ kann das Biegemoment M₁ ausloschen und daher kann die die Kupplungsabdeckung 22 verschiebende Kraft beseitigt werden. Dies bringt die Wirkung mit sich, dass die wahrend des Einrückzustands des Kupplungsmechanismus 20 auftretende Verschiebung der Membranfeder 26 vermieden wird und die Kupplungsfreigabefahigkeit zum Zeitpunkt des Umschaltens von dem eingerückten Zustand auf den freigegebenen Zustand des Kupplungsmechanismus 20 verbessert wird.
Als ein Ergebnis bedeutet dies, dass der Angriffspunkt P_S1 und der Angriffspunkt P_S2 , die in 6 gezeigt sind, im Wesentlichen an der Linie L_e positioniert sind, die den Angriffspunkt P_m passiert und senkrecht zu der Achse J verlauft. Wenn die Zentrifugalkräfte F₁ und F₂ jeweils an dem Angriffspunkt P_S1 und dem Angriffspunkt P_S2 wirken, dann wirken die Zentrifugalkräfte F₁ und F₂ so, dass sie einen Abschnitt um den Angriffspunkt P_m in Richtung des Angriffspunkts P_m drücken und ein Biegemoment um den Angriffspunkt P_m nicht auftritt. Obwohl die Zentrifugalkräfte F₁ und F₂ , die die Kupplungsabdeckung 22 drücken, an dem Schwungrad 21 und an dem an dem Schwungrad 21 befestigen Korperabschnitt 22a der Kupplungsabdeckung 22 wirken, werden diese Komponentenelemente infolge ihrer sehr hohen Steifigkeit weder verformt noch verschoben.
Wie dies in 7 gezeigt ist, verschiebt daher bei einem Kupplungsmechanismus zum Vergleich, bei welchem kein Ausgleichsgewicht an der Kupplungsabdeckung vorgesehen ist, das an dem Biegemomentangriffspunkt auftretende Biegemoment die Kupplungsabdeckung und verringert den Hub der Hebelabschnitte der Membranfeder. Im Übrigen gibt in 7 die Horizontalachse die Kraftmaschinendrehzahl Ne (U/min.) wieder und die Vertikalachse gibt den Verschiebungsbetrag (mm) in den Hebelabschnitten der Membranfeder wieder. Eine Strichpunktlinie in 7 zeigt die Stelle des störenden Eingriffs zwischen der Membranfeder und der Kupplungsscheibe.
In 7 gibt die durch eine gestrichelte Linie wiedergegebene Kurve eine Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehzahl Ne und dem Verschiebungsbetrag der Hebelabschnitte in dem Kupplungsmechanismus zum Vergleich mit der Erfindung wieder. In diesem Fall nimmt der Verschiebungsbetrag der Hebelabschnitte mit zunehmender Kraftmaschinendrehzahl Ne ebenso stark zu. Als ein Ergebnis kommen die Hebelabschnitte der Membranfeder beispielsweise bei einer hohen Kraftmaschinendrehzahl Nex mit der Kupplungsscheibe in störenden Eingriff, so dass der erforderliche Hub der Hebelabschnitte, der durch einen Pfeil a gezeigt ist, um einen der Länge einer Pfeillinie b entsprechenden Betrag abnimmt. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl zunimmt, dann nimmt daher der erforderliche Hub des Hebelabschnitts ab und die Bewegungsstrecke der Druckplatte nimmt ab, wodurch es schwieriger wird, die Kupplung zu lösen.
In dem Kupplungsmechanismus 20 gemäß dem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nimmt der Verschiebungsbetrag der Hebelabschnitte 26 jedoch infolge der Wirkung des Ausgleichsgewichts 23 mit zunehmender Kraftmaschinendrehzahl nicht zu, wie dies durch eine Kurvenlinie gezeigt ist, die in 7 eine durchgezogene Linie ist. Als ein Ergebnis ist selbst dann, wenn die Kraftmaschinendrehzahl hoch ist, der durch den Pfeil a gezeigte erforderliche Hub der Hebelabschnitte 26b sichergestellt. Somit erreicht der Kupplungsmechanismus 20 gemäß dem Ausfuhrungsbeispiel die Wirkung, dass die Kupplungsfreigabefähigkeit deutlich besser als bei dem Vergleichsbeispielkupplungsmechanismus gemacht wird.
Der Kupplungsmechanismus 20 in Übereinstimmung mit dem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine Konfiguration beschrieben, bei der das Ausgleichsgewicht 23 in einer Kegelstumpfform ausgebildet ist und einstuckig mit der Kupplungsabdeckung 22 vorgesehen ist. Jedoch kann das Ausgleichsgewicht in dem Kupplungsmechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenso derart aufgebaut sein, dass es eine sich von der vorstehend erwähnten Struktur unterscheidende Struktur hat.
Wie in 8A gezeigt ist, kann ein Ausgleichsgewicht 25 bspw. ebenso in einer Kreisringform ausgebildet sein und kann befestigt werden, indem ein Außenumfangsflachenabschnitt 51A des Ausgleichsgewichts 51 an einen radial innen liegenden Endabschnitt 22n der Kupplungsabdeckung 22 gepasst wird. Alternativ ist es ebenso möglich, ein Verbindungsmittel, etwa eine Schweißnaht oder dergleichen als Befestigungsmittel wie eine Schraube oder dergleichen zu verwenden, um das Ausgleichsgewicht zu befestigen. Da in diesem Fall das Ausgleichsgewicht 51 getrennt von der Kupplungsabdeckung 22 hergestellt wird, sind die Konfigurationen der Kupplungsabdeckung und des Ausgleichsgewichts relativ einfach, wodurch die Herstellung der Kupplungsabdeckung und des Ausgleichsgewichts vereinfacht werden.
Wie in 8B gezeigt ist, ist es zudem möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der ein Ausgleichsgewicht 52 in einer ebenen Kreisform ausgebildet ist und ein großdurchmessriges Durchgangsloch 52a hat, das sich in der Achsrichtung erstreckt, sowie eine Vielzahl von kleindurchmessriger Durchgangslocher 52b bei gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung hat, und eine Federhalterung 53 in die Durchgangslocher 52b eingesetzt ist, um das Ausgleichsgewicht 52 an der Kupplungsabdeckung 22 zu fixieren. Da das Ausgleichsgewicht 52 in diesem Fall getrennt von der Kupplungsabdeckung 22 erzeugt wird, werden die Konfigurationen des Ausgleichsgewichts 52 und der Kupplungsabdeckung 22 relativ einfach, wodurch die Herstellung des Ausgleichsgewichts 52 und der Kupplungsabdeckung 22 vereinfacht werden. Da ferner das Ausgleichsgewicht 52 mittels der Federhalterung 53 befestigt ist, wird der Zusammenbau des Ausgleichsgewichts 52 einfacher.
Wie dies in 8C gezeigt ist, ist es zudem möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der Ausgleichsgewichte 54 in einer Zylinderform ausgebildet sind. Die Ausgleichsgewichte 54 können an der Seite der Kupplungsabdeckung 22 einer entsprechenden an der Kupplungsabdeckung vorgesehenen Federhalterung 55 vorgesehen sein (d.h., der Seite der Kupplungsabdeckung, die der Seite der Druckplatte 25 oder der Seite des Schwungrads 21 entgegengesetzt ist). Da in diesem Fall die Ausgleichsgewichte 54 getrennt von der Kupplungsabdeckung 22 ausgebildet sind, werden die Konfigurationen des Ausgleichsgewichts 54 und der Kupplungsabdeckung 22 relativ einfach, wodurch die Herstellung des Ausgleichsgewichts 54 und der Kupplungsabdeckung 22 vereinfacht werden. Ferner werden die Ausgleichsgewichte 54 an den Federhalterungen 55 befestigt.
Obwohl der Kupplungsmechanismus 20 in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Kontext einer Konfiguration beschrieben wurde, bei der das Kupplungsgerat 10 den CSC-Mechanismus 30 aufweist, kann das Kupplungsgerat ebenso unter Verwendung eines Mechanismus aufgebaut sein, der sich von dem CSC-Mechanismus 30 unterscheidet.
Beispielsweise ist es zudem möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der ein Kupplungsgerät einen Verbindungsmechanismus aufweist und einen Drückmechanismus hat, der die Hebelabschnitte der Membranfeder mechanisch drückt, wenn das Kupplungspedal niedergedruckt wird. Es ist zudem möglich eine Konfiguration zu verwenden, bei der ein Kupplungsgerat mit einem Verbindungsmechanismus versehen ist, der mit den Hebelabschnitten der Membranfeder in Eingriff gelangt, und bei dem ein Endabschnitt des Verbindungsmechanismus durch einen Hydraulikmechanismus gedruckt wird, etwa einen Kupplungshauptzylinder, und bei dem ein Druckmechanismus vorgesehen ist, in welchem die Hebelabschnitte der Membranfeder durch den Verbindungsmechanismus gedruckt wird, der mit den Hebelabschnitten in Eingriff gelangt.
Wie dies vorstehend erwähnt ist, verbessert der Kupplungsmechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kupplungsfreigabefahigkeit zum Zeitpunkt des Umschaltens der Kupplung von dem eingerückten Zustand auf den freigegebenen Zustand und kann daher praktisch für jeden Kupplungsmechanismus nutzlich sein.
Ein Kupplungsmechanismus weist folgendes auf: ein Schwungrad; eine Kupplungsabdeckung; eine Kupplungsscheibe; eine Kupplungsplatte, die an der Kupplungsabdeckung angebracht ist und die die Kupplungsscheibe zu dem Schwungrad drückt; und eine Membranfeder, die die Druckplatte in Richtung des Schwungrads drangt. Die Kupplungsabdeckung hat einen Angriffspunkt, an dem die Kupplungsabdeckung ein Biegemoment aufnimmt, das infolge der durch die Drehung des Schwungrads erzeugten Zentrifugalkraft in Richtung des Schwungrads wirkt. Das Ausgleichsgewicht (23, 51, 52, 54) ist an der Kupplungsabdeckung (22) vorgesehen und befindet sich an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite einer den Angriffspunkt (Pm) passierenden Vertikalachse (Le).

Claims

Kupplungsmechanismus (20) mit: einem Schwungrad (21), das an eine Abgabewelle (2) einer Brennkraftmaschine (1) gekoppelt ist; einer Kupplungsabdeckung (22), die an dem Schwungrad (21) befestigt ist; einer Kupplungsscheibe (24), die an einer Eingangswelle (3) eines Getriebes angebracht ist, so dass sie in einer Richtung einer Achse der Eingangswelle (3) verschoben werden kann und relativ zu der Eingangswelle (3) nicht gedreht werden kann; einer Druckplatte (25), die an der Kupplungsabdeckung (22) angebracht ist, so dass sie in der Richtung der Achse bewegt werden kann und relativ zu der Kupplungsabdeckung (22) nicht gedreht werden kann, und die die Kupplungsscheibe (24) zu dem Schwungrad (21) drückt; und einer Membranfeder (26), die über eine Federhalterung (27, 53, 55) durch die Kupplungsabdeckung (22) gestützt ist und die die Druckplatte (25) in Richtung des Schwungrads (21) drängt, wobei die Kupplungsabdeckung (22) einen im Wesentlichen zylindrischen Körperabschnitt (22a), der an dem Schwungrad (21) befestigt ist, und einen Seitenwandabschnitt (22b) hat, der sich von dem Körperabschnitt (22a) radial einwärts erstreckt, wobei die Kupplungsabdeckung (22) einen Angriffspunkt (Pm) hat, an dem die Kupplungsabdeckung (22) ein erstes Biegemoment empfängt, das infolge der durch die Drehung des Schwungrads (21) erzeugten Zentrifugalkraft in Richtung des Schwungrads (21) wirkt, wobei das erste Biegemoment durch die Gesamtmasse des Seitenwandabschnitts (22b), der Federhalterung (27, 53, 55) und der Membranfeder (26) erzeugt wird, wobei der Kupplungsmechanismus (20) ein Ausgleichsgewicht (23, 51, 52, 54) aufweist, das an dem Seitenwandabschnitt (22b) vorgesehen ist und sich an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite einer Vertikalachse (Le) befindet, die den Angriffspunkt (Pm) passiert, wobei die Kupplungsabdeckung (22) einen Seitenwandabschnitt (22b) hat, so dass eine Seite des Seitenwandabschnitts (22b) dem Schwungrad (21) zugewandt ist, das Ausgleichsgewicht (23, 51, 52, 54) an einer Oberfläche des Seitenwandabschnitts (22b) angeordnet ist, die sich an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite der Vertikalachse (Le) befindet, wobei der Angriffspunkt (Pm) ein zweites Biegemoment empfängt, das infolge der durch die Drehung des Schwungrads (21) erzeugten Zentrifugalkraft in Richtung von dem Schwungrad (21) weg wirkt, wobei das zweite Biegemoment infolge der Gesamtmasse des Ausgleichgewichts (23, 52, 54) erzeugt wird, wobei das zweite Biegemoment das erste Biegemoment auslöscht, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (23) ein ringförmiges Element ist, das einstückig mit einer radial innen liegenden Seite der Kupplungsabdeckung (22) ausgebildet ist, oder das Ausgleichsgewicht (51) ein ringförmiges Element ist, dessen Außenumfangsflächenabschnitt (51a) an einen radial innen liegenden Endabschnitt (22n) der Kupplungsabdeckung (22) gepasst ist, oder das Ausgleichsgewicht (52) eine ebene, kreisartige Form und eine Vielzahl von Durchgangslöchern (52b) bei gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung hat, und das Ausgleichsgewicht (52) durch die Federhalterung (53) an der Kupplungsabdeckung (22) fixiert ist, wobei die Federhalterung (53) in die Durchgangslöcher (52b) eingesetzt ist, um das Ausgleichsgewicht (52) an der Kupplungsabdeckung (22) zu befestigen, oder das Ausgleichsgewicht (54) an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite der Federhalterung (55) befestigt ist.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei das Ausgleichsgewicht (23, 52, 54) scheibenförmig ist und an der Oberfläche des Seitenwandabschnitts (22b) befestigt ist, die sich an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite der Vertikalachse (Le) befindet.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei das Ausgleichsgewicht (23, 51, 52, 54) einen Angriffspunkt hat, an dem das Ausgleichsgewicht ein Biegemoment aufnimmt, das infolge der durch die Drehung des Schwungrads (21) erzeugten Zentrifugalkraft von dem Schwungrad (21) weg wirkt.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei das von der Kupplungsabdeckung (22) aufgenommene Biegemoment und das von dem Ausgleichsgewicht (23, 51, 52, 54) aufgenommene Biegemoment im Wesentlichen den gleichen Betrag haben.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei ein Massenschwerpunkt des Ausgleichsgewichts (23, 51, 52, 54) sich an einer dem Schwungrad (21) entgegengesetzten Seite der Vertikalachse (Le) befindet.