-
Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Reibungskupplungen im Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Membranfeder oder Tellerfeder in gezogener oder gedrückter Ausführung sind beispielsweise aus der
DE 33 26 119 C1 , der
DE 195 47 559 A1 und der
DE 197 08 041 A1 bekannt. Bei der in der
DE 195 47 559 A1 beschriebenen Reibungskupplung ist die Membranfeder im eingerückten Zustand senkrecht zur Kupplungslängsachse angeordnet und im ausgerückten Zustand mit ihrem radial inneren Ende in Richtung auf die Kupplungsscheibe ausgelenkt. Die Anlagefläche eines zugehörigen Ausrücklagers ist ebenfalls senkrecht zur Kupplungslängsachse ausgerichtet. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, dass es zu einem Unterschied zwischen der Betätigungskraft beim Ein- und Ausrücken der Reibungskupplung kommt. Den gleichen Nachteil weisen die Reibungskupplungen gemäß der
DE 33 26 119 C1 und der
DE 195 47 559 A1 auf, bei denen die jeweilige Anlagefläche des Ausrückers an dem radial inneren Ende der Membranfeder konkav bzw. konvex ausgebildet sind.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplung der eingangs beschriebenen Art vorzustellen, bei der die Betätigungskraft beim Einrücken und beim Ausrücken der Reibungskupplung zumindest weitgehend identisch ist.
-
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei einer Ausführung einer Reibungskupplung, bei der die genannte Anlagefläche nicht genau rechtwinklig sondern geneigt zur Kupplungslängsachse ausgeführt ist, eine Hysterese bei der Kupplungsbetätigung reduziert oder völlig vermieden wird. Außerdem kann hierdurch derjenige Hysterese-Anteil beeinflusst und ausgeglichen werden, der nicht direkt an der Kontaktstelle zwischen der Membranfederzunge und dem Ausrücklager entsteht, sondern andere Ursachen hat, wie zum Beispiel Reibung am Umlenkpunkt der Membranfeder.
-
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 daher eine Kupplung mit einer Kupplungsdruckplatte, einer Membranfeder mit radial nach innen weisenden Federzungen und mit einem Ausrücklager, wobei die Membranfeder an der Kupplungsdruckplatte und die Federzungen der Membranfeder an einer Anlagefläche des Innenrings des Ausrücklagers anliegen. Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass die Anlagefläche des Innenrings des Ausrücklagers in einem Winkel α zu einer Linie ausgerichtet ist, die senkrecht zur Kupplungslängsachse verläuft. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Anlagefläche als eine plane Fläche ausgebildet ist.
-
Durch diese besondere geometrische Gestaltung der Kontaktstelle zwischen dem Ausrücklager und den Federzungen wird eine Hysterese bei der Betätigungskraft vermieden bzw. kompensiert. Ein weiterer Vorteil ist, dass die mechanische Regelbarkeit der Kupplung verbessert ist.
-
Der Winkel α, unter dem die Anlagefläche des Ausrückers bezogen auf die genannte Senkrechte S auf der Kupplungslängsachse geneigt ist, ist kleiner als 90°. Bevorzugt beträgt dieser Winkel α = 3° bis 15°.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auch die Membranfeder schräg zur Kupplungslängsachse angeordnet. Eine solche Anordnung der Membranfeder beeinflusst ebenfalls die erforderliche Kraft beim Ein- und Auskuppeln, wodurch sich eine Hysterese der Betätigungskraft der Kupplung reduzieren oder vollständig vermeiden lässt.
-
Die Membranfeder ist in eingerückter und in ausgerückter Stellung vorzugsweise in einem Winkel β kleiner als 90° zu der Linie ausgerichtet, die senkrecht zur Kupplungslängsachse verläuft. Der Winkel β beträgt vorzugsweise 8° bis 13° und äußerst vorzugsweise β = 10°, sofern der genannte Winkel α der Anlagefläche des Ausrückers 8,5° beträgt.
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
-
1 einen Längsschnitt durch eine Reibungskupplung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist,
-
2 eine schematische Darstellung einer Reibungskupplung gemäß der Erfindung im Längsschnitt, mit einer Anlagefläche des Innenrings eines Ausrücklagers, die schräg zur Kupplungslängsachse angeordnet ist, und
-
3 einen detaillierten Ausschnitt aus 2.
-
1 zeigt demnach eine Reibungskupplung 1 gemäß dem Stand der Technik, die als Einscheiben-Membranfederkupplung ausgebildet ist. Im Einzelnen weist die Reibungskupplung 1 ein Kupplungsgehäuse 2, eine Druckplatte 3, eine Membranfeder 4, einen Kupplungsdeckel 5, Kippringe 6 und einen Ausrücker 7 mit einem Ausrücklager 8 sowie einem Lagerinnenring 9 auf. Die in Richtung zum Ausrücker 7 gebogenen Federzungen 10 der Membranfeder 4 liegen auf einer Anlagefläche 11 des Innenrings 9 des Ausrücklagers 8 auf. Die Druckplatte 3 wirkt bei eingerückter Kupplung auf eine in 2 gezeigte Kupplungsscheibe 15, die drehfest auf einer Getriebeeingangswelle 13 befestigt ist. Der Ausrücker 7 ist über eine auf der Getriebeeingangswelle 13 beweglich angeordnete Führungshülse 12 axial geführt. Der Ausrücker 7 ermöglicht es, einen über die Kupplung hergestellten Kraftschluss zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe zu unterbrechen. Hierzu ist der Ausrücker 7 mittels eines Kupplungspedals, eines Seilzugs oder einer Kolben-Zylinder-Anordnung betätigbar.
-
Bei der in 1 dargestellten bekannten Reibungskupplung 1 ist die Anlagefläche 11 des Ausrücklagers 8 in einem rechten Winkel zu der Kupplungslängsachse 14 angeordnet. Die Federzungen 10 der Membranfeder 4 sind im eingekuppelten Zustand senkrecht zur Kupplungslängsachse 14 angeordnet und im ausgekuppelten Zustand in Richtung zur Druckplatte 3 ausgelenkt.
-
In 2 ist eine Reibungskupplung 16 gemäß der Erfindung dargestellt, bei der die Membranfeder 4 nicht senkrecht sondern schräg zur Kupplungslängsachse 14 angeordnet ist. Die Membranfeder 4 stützt sich an einer schräg zur Kupplungslängsachse 14 ausgerichteten Anlagefläche 11 des Innenrings 9 des Ausrücklagers 8 ab. Die Anlagefläche 11 des Ausrücklagers 8 ist dabei in einem Winkel α in Bezug zu einer Linie S ausgerichtet, die senkrecht auf der Kupplungslängsachse 14 steht. Abhängig von der geometrischen Ausführung der Membranfeder 4 entsteht an der Anlagefläche 11 des Ausrücklagers 8 beim Ein- und Ausrücken der Reibungskupplung eine radiale Gleitbewegung der Federzungen 10. Durch die dadurch entstehende Reibkraft entsteht abhängig von der schrägen Anordnung der Membranfeder 4 und der schrägen Anlagefläche 11 des Innenrings 9 des Ausrücklagers 8 ein Axialkraftbedarf, der keinen oder kaum einen Unterschied zwischen dem Einrücken und dem Ausrücken der Reibungskupplung 16 aufweist, also weitgehend frei von einer Hysterese ist.
-
3 veranschaulicht die bereits in 2 gezeigte erfindungsgemäße Reibungskupplung 16, jedoch ergänzt durch die im Kupplungssystem wirkenden Kräfte, die bei der Gleitbewegung der Federzungen 10 der Membranfeder 4 an der Anlagefläche 11 des Innenringes 9 des Ausrücklagers 8 und am Umlenkpunkt 17 der Membranfeder 4 wirken. Dabei ist MR die Federkraft der Membranfeder 4 am Umlenkpunkt 17, α der Neigungswinkel der Anlagefläche 11 zu einer Senkrechten S auf der Kupplungslängsachse 14, β der Winkel der schrägen Anordnung der Membranfeder 4, FA die von der Membranfeder 4 auf die Duckplatte 3 wirkende Kraft, FC die Kraft mit der die Federzungen 10 auf die Anlagefläche 11 Lagerinnenringes 9 drücken, L die Betätigungsrichtung beim Ausrücken und R die Betätigungsrichtung beim Einrücken der Kupplung.
-
Somit kann die Kraft beim Ausrücken (Richtung L) und Einrücken (Richtung R) wie nachfolgend ausgeführt bestimmt werden. Dazu wird zusätzlich gemäß
3 die Länge der Membranfederzungen
10 von deren Umlenkpunkt
17 bis zur Anlagefläche
11 mit B und die Länge der Membranfeder
4 von dem Umlenkpunkt
17 bis zur Druckplatte
3 mit A bezeichnet. μ ist der Reibungskoeffizient an der Berührstelle von Federzunge
10 und Anlagefläche
11. Demnach gilt für die auf die Druckplatte
3 bzw. auf die Federzungen
10 wirkende Kraft:
und für die Länge C gilt die Beziehung
C = B – sin(β – α) -
1. Bewegungsrichtung ”R” (Kraft beim Einrücken der Kupplung):
-
Es gilt, dass die Summe aller Drehmomente an der Membranfeder gleich Null ist. ΣMA = 0
-
Demnach gilt
F N / C·B – F N / C·μ·C – MR – F'A·A = 0 FC· B / cosα – FC· μ·B·sin(β – α) / cosα – MR – FA· A / cosβ = 0 -
2. Bewegungsrichtung ”L” (Kraft beim Ausrücken der Kupplung):
-
Es gilt, dass die Summe aller Drehmomente an der Membranfeder gleich Null ist. ΣMA = 0
-
Demnach gilt
F N / C·B + F N / C·μ·C – MR – F'A·A = 0 FC B / cosα + FC· μ·B·sin(β – α) / cosα – MR – FA· A / cosβ = 0 -
Die Hysterese ist Null, wenn die Einrückkraft genauso groß ist wie die Ausrückkraft. Demnach soll gelten: F R / C = F L / C.
-
Mit den oben errechneten Termen für die Einrückkraft und die Ausrückkraft gilt dann: cosα / 1 – μ·sin(β – α) = cosα / 1 + μ·sin(β – α) 1 – μ·sin(β – α) = 1 + μ·sin(β – α)| – 1 –μ·sin(β – α) = μ·sin(β – α) 2μ·sin(β – α) = 0 μ·sin(β – α) = 0 sin(β – α) = μ
-
Beispiel zur Berechnung des Winkels α, unter dem gemäß der Erfindung die Anlagefläche 11 des Ausrückers 7 bzw. des Innenrings 9 des Ausrücklagers 8 gegenüber einer Senkrechten S auf der Kupplungslängsachse 14 geneigt angeordnet ist:
Mit μ = 0,15 und β = 10°folgt aus der letzten Gleichung: sin(10° – α) = 0,15 α = 8,5° Folglich beträgt der Winkel α = 8,5°.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Reibungskupplung
- 2
- Kupplungsgehäuse
- 3
- Kupplungsdruckplatte
- 4
- Membranfeder
- 5
- Kupplungsdeckel
- 6
- Kippring
- 7
- Ausrücker
- 8
- Ausrücklager
- 9
- Innenring
- 10
- Federzunge
- 11
- Anlagefläche
- 12
- Führungshülse
- 13
- Getriebeeingangswelle
- 14
- Kupplungslängsachse
- 15
- Kupplungsscheibe
- 16
- Reibungskupplung
- 17
- Umlenkpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3326119 C1 [0002, 0002]
- DE 19547559 A1 [0002, 0002, 0002]
- DE 19708041 A1 [0002]
