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Die
vorliegenden Erfindung betrifft eine Membranfederkupplung mit einem
Gelenk für
die Membranfeder.
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Eine
derartige Kupplung, die insbesondere im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt
wird, umfasst üblicherweise
einen Deckel, eine Druckplatte, eine gegebenenfalls vorgespannt
zwischen dem Deckel und der Druckplatte montierte Membranfeder,
sowie Mittel zum Anlenken der Membranfeder an Deckel.
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In
einer derartigen Kupplung übt
die Membranfeder in der eingekuppelten Position auf die Druckplatte
Kräfte
aus, welche ausreichen, um die Kupplungsreibscheibe einzuspannen
und somit eine Übertragung
des Antriebsmoments an das Getriebe zu erlauben.
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Das
Auskuppeln einer solchen Kupplung wird zum Beispiel durch Drücken auf
den zentralen Teil der Membranfederkupplung ausgeführt. Die Membranfeder
wirkt dann mit den zwischen der Membranfeder und der Druckplatte
vorgesehenen Gelenkmitteln derart zusammen, dass der radial äußere Teil
der Membranfeder sich von der Druckplatte wegbewegt. Unter diesen
Bedingungen entfernt sich dann die Druckplatte unter der Einwirkung
von elastischen Rückstellmitteln
von der Kupplungsscheibe und beendet so die Reibung, was eine Beendigung der
Momentübertragung
vom Motor an das Getriebe und gegebenenfalls eine Durchführung der
notwendigen Gangwechsel erlaubt.
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Man
hat feststellen können,
dass in Folge einer großen
Anzahl von Auskupplungsvorgängen
die Anlenkung der Membranfeder am Deckel unter der Einwirkung der
wiederholten Bewegungen der Membranfeder die Tendenz hat, sich abzunutzen
(man spricht von Verschleiß und/oder „Verstemmung"), was daher schließlich im
Auftreten von Spiel zwischen diesen Anlenkmittel und der Membranfeder endet.
Diese Phänomene
der Verstemmung und/oder des Verschleißes werden insbesondere bei Kupplungen
in Lastkraftwagen beobachtet, wo die von der Membranfeder auf die
Anlenkmittel ausgeübten
Kräfte
gegenwärtig
12.000 N erreichen können.
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Der
Auftritt von solchen Spielen bewirkt beim Drücken durch das Kupplungslager
eine Wegreduzierung des Umfangs der Membranfeder und daher eine
Reduzierung des Weges der Druckplatte beim Übergang von der eingekuppelten
Position in die ausgekuppelte Position.
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Das
hat zur Folge, dass nach einer bestimmten Zeit das Erreichen einer
vollständigen
Entkupplung, d. h. die Unterbindung eines jeden Kontakts zwischen
der Druckplatte und den Reibbelägen
der Kupplungsscheibe nicht mehr möglich ist: ein Teil des Antriebsmoments
wird daher weiterhin an diese Scheibe übertragen, was die Gangwechsel
schwierig oder sogar unmöglich
macht.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Membranfederkupplung
der Eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der das Phänomen der
Verstemmung und/oder des Verschleißes reduziert oder sogar eliminiert
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Membranfederkupplung gelöst,
die einen Deckel, eine Druckplatte, eine zwischen diesem Deckel und
dieser Druckplatte montierte Membranfeder sowie Anlenkmittel zum
Anlenken dieser Membranfeder relativ zum Deckel umfasst. Wesentlich
bei der erfindungsgemäßen Kupplung
ist es, dass die Anlenkmittel ein Hauptgelenk und mindestens ein
Sekundärgelenk
zum Anlenken der Membranfeder am Deckel umfassen, wobei das Hauptgelenk
und das Sekundärgelenk
in verschiedenen radialen Entfernungen zur Achse der Membranfeder
angeordnet sind, so dass die Membranfeder während mindestens eines Teils
der Bewegung der Kupplung um das Hauptgelenk und/oder das Sekundärgelenk
herumschwenkt.
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Wie
aus der nachfolgenden Beschreibung noch detaillierter hervorgehen
wird, schwenkt auf diese Weise die Membranfeder bei einer Bewegungsphase
der Kupplung, beispielsweise während einem
Entkupplungsvorgang um die beiden Gelenke. Die von der Membranfeder
ausgeübten
Kräfte
verteilen sich daher auf diese beiden Gelenke, was eine wirksame
Reduzierung des Verstemmungs- und/oder Verschleißphänomens dieser Gelenke erlaubt.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
weist die erfindungsgemäße Membranfederkupplung
eines oder vorzugsweise mehrere miteinander kombinierte der nachfolgenden
Merkmale auf:
- – Das Sekundärgelenk
umfasst eine elastische Scheibe, vorzugsweise eine Tellerfeder,
die auf einem ein Auflager bildenden und am Deckel befestigten Teil
montiert ist;
- – Mindestens
ein Sekundärgelenk
ist bezogen auf die Achse der Membranfeder radial innerhalb des Hauptgelenks
angeordnet;
- – Mindestens
ein Sekundärgelenk
ist bezogen auf die Achse der Membranfeder radial außerhalb des
Hauptgelenks angeordnet;
- – Das
Hauptgelenk umfasst einen Ring, der von einem ein Auflager bildenden
Mittel getragen wird, welches am Deckel durch eine Vielzahl von
Nieten befestigt ist;
- – Das
Hauptgelenkt umfasst einen Höcker,
der in dem das Auflager bildende Mittel ausgeformt ist;
- – Der
Höcker
ist durch Pressen oder spanabhebende Bearbeitung ausgeführt; und
- – die
das Sekundärgelenk
bildende elastische Scheibe umfasst Ausnehmungen, welche Durchgänge für die Nieten
zum Durchqueren der elastischen Scheibe bilden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen,
die sich lediglich beispielhaft und ohne einschränkende Wirkung auf die beigefügten Zeichnungen
beziehen. Darin zeigen:
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1:
ein Radialschnitt durch ein Detail einer Kupplung gemäß einer
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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2:
ein Radialschnitt durch ein Detail einer Kupplung gemäß einer
zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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3:
eine perspektivische Ansicht eines Details der Kupplung aus 2;
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4:
ein Radialschnitt durch ein Detail einer Kupplung gemäß einer
dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
und
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5:
ein Radialschnitt durch ein Detail einer Kupplung gemäß einer
vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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In
der nachfolgenden Beschreibung werden – sofern es nicht anders vermerkt
ist – identische
Elemente oder identische Funktionen durch die selben Bezugsnummern
bezeichnet.
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Es
wird zunächst
Bezug genommen auf 1, in der eine Kupplung 10 dargestellt
ist, welche einer ersten Ausführungsart
der Erfindung entspricht. Man sieht in dieser 1,
dass die erfindungsgemäße Kupplung
einen Deckel 12 umfasst, der durch geeignete Befestigungsmittel
am (nicht dargestellten) Schwungrad befestigt ist, welches seinerseits
an der Ausgangswelle eines Motors, beispielsweise eines (nicht dargestellten)
Verbrennungsmotors montiert ist.
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Zwischen
dem Deckel 12 und dem Schwungrad befinden sich in folgender
Reihenfolge: eine Membranfeder 14, eine optionale Kompensationsvorrichtung 16,
eine Druckplatte 18 und eine (nicht dargestellte) Kupplungsreibscheibe.
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Die
Membranfeder 14 ist gegebenenfalls vorgespannt zwischen
dem Deckel 12 und der Druckplatte 18 montiert.
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Die
Membranfeder 14 umfasst einerseits einen äußeren Teil 20 und
andererseits Finger 21, welche sich ausgehend von dem Umfangsteil 20 radial nach
innen erstrecken.
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In
dieser 1 ist die Membranfeder 14 so montiert,
dass sie relativ zum Deckel 12 um Anlenkmittel schwenken
kann. Gemäß der Erfindung
umfassen diese Anlenkmittel zwei Gelenke, nämlich ein Hauptgelenk 22 und
ein Sekundärgelenk 24,
wobei das Hauptgelenk 22 und das Sekundärgelenk 24 in unterschiedlichen
radialen Entfernungen zu Achse A der Membranfeder 14 angeordnet
sind.
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Gemäß der in 1 ausschnittsweise
dargestellten ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hauptgelenk 22 durch
eine Hauptscheibe 26 ausgeführt, die auf einem Mittel montiert
ist, welches ein Auflager, im Speziellen eine Auflagerscheibe 28 bildet,
welche am Deckel 12 durch eine Mehrzahl von Nieten 30 befestigt
ist, von denen in 1 nur eine einzige sichtbar
ist. Vorzugsweise hat die Auflagerscheibe 28 einen ersten
hochgeklappten Rand 32, wobei die Hauptscheibe 26 geeignet
ist, in Anlage an diesen ersten hochgeklappten Rand 32 zu kommen.
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Bei
der ersten Ausführungsform
der Erfindung ist das Sekundärgelenk 24 durch
eine elastische Sekundärscheibe 34,
beispielsweise durch eine Tellerfeder ausgeführt. Diese elastische Sekundärscheibe 34,
die auf der Auflagescheibe 28 montiert ist, ist geeignet,
in Anlage gegen einen zweiten hochgeklappten Rand 36 zu
kommen, welcher an der Auflagerscheibe 28 vorgesehen ist.
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Die
ersten und zweiten hochgeklappten Ränder 32, 36 haben
also eine Sicherungsfunktion. Tatsächlich werden die Haupt- und
Sekundärscheiben 26, 34 einer
hohen Rotationsgeschwindigkeit unterworfen, wobei diese Geschwindigkeit
gegenwärtig 6.000
U/min erreichen kann. Eine solche Rotationsgeschwindigkeit hat die
Tendenz einen Abwurf dieser Haupt- und Sekundärscheiben 26, 34 herbeizuführen. Die
ersten und zweiten hochgeklappten Ränder 32, 36 erlauben
es jeweils, den Abwurf der Hauptscheibe 26 und der Sekundärscheibe 34 zu
verhindern.
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Festzustellen
ist, dass man vorsehen kann, dass der Umfangsteil 20 der
Membranfeder 14 auf dem Deckel 12 unter Zwischenlage
einer Litze oder eines Auflagerings 38 aufliegt, welcher
einstückig oder
nicht einstückig
mit dem Deckel ausgebildet sein kann. In diesem Fall befindet sich
das Hauptgelenk 22 idealerweise auf Höhe des Auflagerrings 38.
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Die
Funktionsweise und die Vorteile der erfindungsgemäßen Kupplung
ergeben sich unmittelbar aus der vorangegangenen Beschreibung.
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In 1 ist
die einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
entsprechende Kupplung 10 in ausgekuppelter Position dargestellt.
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Diese
Position wird durch Mittel zum Drücken auf den zentralen Teil
der Membranfeder 14, d. h. auf den Bereich der freien Enden
der Finger 21 betätigt.
Unter der Einwirkung dieses Drucks schwenkt die Membranfeder 14 um
das Hauptgelenk 22 und das Sekundärgelenk 24. Währenddessen
entfernt sich der Umfangsteil 20 der Membranfeder 14 von der
Druckplatte 18.
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Unter
diesen Bedingungen entfernt sich die Druckplatte 18 dann
unter der Einwirkung von elastischen Rückstellmitteln von der Kupplungsscheibe, wobei
sie folglich die Kupplungsreibscheibe freigibt, was eine Beendigung
der Momentübertragung
vom Motor an das Getriebe und gegebenenfalls eine Ausführung der
notwendigen Gangwechsel erlaubt.
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Zu
bemerken ist, dass im Fall der in 1 dargestellten
Kupplung 10 die Membranfeder gleichzeitig oder quasi gleichzeitig
um die beiden Gelenke 22, 24 schwenkt. So teilen
sich in vorteilhafter Weise die von der Membranfeder 14 ausgeübten Kräfte auf die
beide Gelenke 22, 24, d. h. auf die Hauptscheibe 26 und
die Sekundärscheibe 34 auf.
Die Hauptscheibe 26 und die Sekundärscheibe 34 sind idealerweise beide
in etwa während
der gesamten Phase des Auskuppelns in Kontakt mit der Membranfeder 14.
Um das zu bewerkstelligen ist die Hauptscheibe 26 vorteilhafter
Weise starrer als die Sekundärscheibe 34. Insbesondere
sind das Hauptgelenk 22 und das Sekundärgelenk 24 sehr nah
zueinander angeordnet.
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Die
nachfolgende Beschreibung bezieht sich nunmehr auf 2,
in der ein Detail einer Kupplung 40 gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsart
dargestellt ist. Diese Kupplung 40 unterscheidet sich von
der Kupplung 10 gemäß der ersten Ausführungsart
dadurch, dass das Hauptgelenk 22 unmittelbar durch die
Auflagerscheibe 28, präziser durch einen
in der Auflagerscheibe 28 ausgeformten Buckel 42 gebildet
ist. Diese einen Buckel 42 aufweisende Auflagerscheibe 28 ist
vorzugsweise durch Pressen oder durch spanende Einarbeitung ausgeführt.
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In 3 ist
ein Detail der Kupplung 40 gemäß der zweiten Ausführungsform
perspektivisch dargestellt. In dieser 3 kann man
feststellen, dass die Sekundärscheibe 34 geeignet
ist, auf dem hochgeklappten Rand 36 der Auflagerscheibe 28 aufzuliegen,
und dass sie Aussparungen 43 aufweist, welche in etwa halbkreisförmig ausgeführt sind.
Diese Aussparungen 43 führen
Durchgänge
für die
Nieten 30 herbei, damit diese die Sekundärscheibe 34 durchqueren
können,
sodass das Hauptgelenk 22 und das Sekundärgelenk 24 sehr
nah zueinander angeordnet sind.
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Die
in 4 dargestellte Kupplung 44 gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Hauptgelenk 22, welches durch
einen auf der Auflagerscheibe 28 montierten Ring 46 gebildet wird,
und ein Sekundärgelenk 48,
welches bezogen auf die Achse A der Membranfederkupplung 14 radial außerhalb
des Hauptgelenks 22 angeordnet ist. Dieses Sekundärgelenk 48 ist
durch eine elastische Sekundärscheibe 50 ausgeführt, die
auf der Auflagerscheibe 28 montiert ist. Diese elastische
Scheibe 50 ist vorzugsweise so nachgiebig, dass die Membranfeder 14 in
etwa während
des gesamten Auskuppelvorgangs gleichzeitig auf dem Ring 46 und
auf der Sekundärscheibe 50 anliegt.
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Vorteilhafterweise
nimmt diese elastische Scheibe 50, die auf der Membranfeder 14 an
einem Punkt aufliegt, welcher sich radial außerhalb des Hauptgelenks befindet,
an der Belastung beim Auskuppeln teil.
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Die
nachfolgende Beschreibung bezieht sich nunmehr auf 5,
in der ein Detail einer Kupplung 52 gemäß einer vierten Ausführungsart
der Erfindung dargestellt ist.
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Die
Kupplung 52 umfasst ein Hauptgelenk 22 für die Membranfeder,
das mittels eines Rings 46 ausgeführt ist, welcher auf einer
Auflagerscheibe 28 montiert ist.
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Die
Kupplung 52 umfasst weiterhin ein erstes Sekundärgelenk 24,
welches bezogen auf die Achse A der Membranfeder 14 radial
innerhalb des Hauptgelenks 22 angeordnet und durch eine
erste elastische Sekundärscheibe 34,
vorzugsweise eine Tellerfeder, ausgeführt ist, welche auf der Auflagerscheibe 28 montiert
und geeignet ist, in Auflage auf einen hochgeklappten Rand 36 der
Auflagerscheibe 28 zu kommen. Auch hier kann man die von
dem hochgeklappten Rand 36 übernommene Sicherheitsfunktion feststellen,
die den Auswurf der ersten Sekundärscheibe 34 verhindert,
wenn diese mit sehr großer Geschwindigkeit
in Rotation versetzt wird.
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Die
Kupplung 52 umfasst außerdem
ein zweites Sekundärgelenk 48,
welches bezogen auf die Achse A der Membranfeder 14 radial
außerhalb des
Hauptgelenks 22 angeordnet und durch eine zweite elastische
Sekundärscheibe 50,
vorzugsweise eine Tellerfeder, gebildet ist, die auf der Auflagerscheibe 28 montiert
ist.
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In
dem Fall der Kupplung 52 gemäß der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind die Gelenke so nah wie möglich
zueinander angeordnet.
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Idealerweise
sind die Sekundärscheiben 34, 50 nachgiebig,
so dass die Membranfeder 14 in etwa während der gesamten Auskuppelphase
gleichzeitig auf den Sekundärscheiben 34, 50 sowie
auf dem Ring 46 aufliegt.
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Diese
vierte Ausführungsform,
die tatsächlich
eine Kombination der ersten und dritten Ausführungsform ist, ist geeignet
für Anwendungen,
wo die Belastungen beim Auskuppeln erheblich sind. Tatsächlich teilen
sich im Fall dieser vierten Ausführungsform
die von der Membranfeder 14 ausgeübten Kräfte in idealer Weise auf die
drei Gelenke 22, 24, 48 d. h. auf den
Ring 46 und auf die beiden Sekundärscheiben 34, 50 auf.
Außerdem
beteiligt sich die zweite Sekundärscheibe 50,
die auf der Membranfeder 14 an einem Punkt aufliegt, der
radial außerhalb des
Hauptgelenks 22 liegt, in einer der dritten Ausführungsform
entsprechenden Weise an der Belastung des Auskuppelns.
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Idealerweise
ist der Ring 46 steifer als die Sekundärscheiben 34, 50,
sodass die Membranfeder 14 in etwa während der gesamten Auskuppelphase gleichzeitig
in Anlage auf dem Ring 46 und auf den Sekundärscheiben 34, 50 bleibt.
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen
beschränkt,
die zum Zwecke von beispielhaften und nicht beschränkenden
Darstellungen gegeben werden.
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Daher
kann die Erfindung in einem Kupplungsmechanismus eingesetzt werden,
der ein Zweimassendämpfungsschwungrad
und/oder eine Doppel-Kupplungsscheibe („Zwei-Scheiben-Kupplung") und/oder ein flexibles
Schwungrad und/oder eine Doppel-Kupplung umfasst.
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Obwohl
in den dargestellten Beispielen die Membranfeder in etwa während des
gesamten Auskuppelvorgangs gleichzeitig um das Hauptgelenk und um
das Sekundärgelenk
schwenkt, kann man sich eine erfindungsgemäße Ausführungsform vorstellen, bei
der die Membranfeder tatsächlich
nur während
eines Teils ihrer Schwenkbewegung auf einem Sekundärgelenk
aufliegt, wobei die Membranfeder während dieses Teils weiterhin
auf diesem Hauptgelenk aufliegen oder auch nicht mehr auf diesem Hauptgelenk
aufliegen könnte
(in letzterem Fall würde
das Sekundärgelenk
also in einer gewissen Art und Weise die Ablösung des Hauptgelenks übernehmen).
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Zum
Beispiel könnte
man in Betracht ziehen, dass die Membranfeder nur während des
Teils ihrer Bewegung gleichzeitig auf den Haupt- und Sekundärgelenken
aufliegt, in dem sie keine Beanspruchung mehr auf die Druckplatte
ausübt,
und in dem der von ihr auf die Gelenke ausgeübte Druck maximal ist.
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Weiterhin
kann man in Erwägung
ziehen, den Niet 30 und die Auflagescheibe 28 einstückig auszuführen. Man
kann sogar in Betracht ziehen, die Niete 30, die Auflagescheibe 28 und
die Hauptscheibe 26 aus einem einzigen Stück auszubilden.
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Schließlich kann
man auf der Hauptscheibe 26 zum Mechanismus weisende Anti-Rotations-Laschen
oder Klauen vorsehen, so dass die Hauptscheibe 26 sich
nicht relativ zur Auflagerscheibe 28 dreht, wobei diese
Laschen bzw. Klauen in komplementäre Löcher eingesetzt sind, welche
in der Auflagerscheibe 28 ausgebildet sind.
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Zusammenfassung
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Diese
Membranfederkupplung umfasst einen Deckel (12), eine Druckplatte
(18), eine zwischen dem Deckel (12) und der Druckplatte
(18) montierte Membranfeder (14) und Mittel zum
Anlenken (22, 24, 48) der Membranfeder
(14) am Deckel (12), wobei die Anlenkmittel (22, 24, 48)
ein Hauptgelenk (22) und mindestens ein Sekundärgelenk
(24, 48) umfassen, und wobei die Haupt- (22)
und Sekundärgelenke (24, 48)
in unterschiedlichen radialen Entfernungen zur Achse (A) der Membranfeder
(14) angeordnet sind, so dass die Membranfeder (14)
während
mindestens eines Teils der Bewegungsphase der Kupplung um das Hauptgelenk
und/oder um das Sekundärgelenk
(24, 48) schwenkt.