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Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Bei den bisher üblichen
Kupplungen, die insbesondere bei Kraftfahrzeugen üblich sind, ist die Kupplungsscheibe
entweder plan, d. h. ungewellt bis zum äußersten Rand, oder deren äußere Randpartie
ist in einzelne federnde Segmente aufgespalten, die in bekannter Weise ein- oder
wechselseitig aus der Ebene der Kupplungsscheibe heraustreten und mit Reibbelägen
ein- oder wechselseitig vernietet sind. Der für die Anlage der Kupplungsscheibe
bzw. für deren Lüftung zur Verfügungs stehende Weg ist in beiden Fällen verhältnismäßig
gering. Auf diesem geringen Lüftweg läßt sich naturgemäß nur eine geringe Regelung
zur Veränderung des Druckanstiegs der Federung erzielen, so daß mitunter ein sogenanntes
Rupfen der Kupplung die Folge ist. Auch kann zuweilen ein gewisses Ermüden der federnden
Segmente auftreten (Setzung).
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Der Druckanstieg beim Zusammendrücken der Wellung der Kupplungsscheibe
nimmt einen im allgemeinen parabolischen Verlauf an. Dementsprechend ist auch der
Verlauf des Anstieges des übertragenen Drehmomentes der Kupplung. Zur Erzeugung
des Anpreßdruckes auf die Kupplungsscheibe ist bei den bisher bekannten Kupplungsausführungen
ein Federsystem zugrunde gelegt, das aus einer Anzahl meist zylindrischer Schraubenfedern
in achsparalleler Lage besteht oder aus einer einzigen Tellerfeder, die nach dem
Mittelpunkt zu in eine Anzahl federnder Zungen aufgeteilt ist und einen ungeteilten
kegelförmigen Tellerrand aufweist, wobei die Zungen die Aufgabe der Ausrückhebel
zur Kupplungsbetätigung übernehmen. Nun hat aber der durch die Schraubenfedern in
Kombination mit der Gegenfederung der Kupplungsscheibe erzielte Anpreßdruck einen
etwa parabolisch ansteigenden Verlauf über dem Einkupplungsweg. Eine Veränderung
des Druckverlaufs beim Einkupplungsvorgang kann nur durch Veränderung der Gegenfederung
in der Kupplungsscheibe erzielt worden. Auch durch die Federkennlinie einer Tellerfeder
läßt sich ohne weiteres keine wesentlich andere Wirkung erzielen als durch die Schraubenfedern.
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Es ist auch schon eine Kupplung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welcher
der eigentlichen Lüftungstellerfeder eine zweite Feder als Hilfsfeder zugeordnet
ist. Diese Hilfsfeder hat aber bei der bekannten Kupplung nur die Aufgabe, den Federweg
der Lüftungstellerfeder zu vergrößern. Die Hilfsfeder ist jedoch nicht so angeordnet
und ausgebildet, daß sie sich derart abwälzen könnte, daß dadurch die angestrebte
stufenlose Veränderung der wirksamen Hebelarmlänge der Federorgane erreicht wird.
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Bei einer anderen bekannten Kupplung sind als zusätzliche Federorgane
über den Umfang der Kupplung verteilte Federscheiben in Form von Federpaketen vorgesehen.
Durch diese einzelnen Zusatzfedern wird aber lediglich ein punktweiser und daher
ungleichmäßiger Anpreßdruck erzielt. Die bekannte Lösung hat weiterhin den Nachteil,
daß durch sie die Baugröße der Kupplung in axialer Richtung erheblich vergrößert
wird, ohne daß durch die einzelnen, am Umfang zusätzlich angeordneten Scheibenfedern
eine wesentliche Vergrößerung des Federweges erreicht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an sich bekannte Kupplung
mit wenigstens einer mit der Abtriebswelle verbundenen Kupplungsscheibe, einer sich
gegen diese anlegenden Druckplatte, einer Federstützplatte und einer sich an dieser
einerseits und einem Deckel andererseits abstützenden Tellerfeder, wobei zwischen
der Druckplatte und der den Anpreßdruck erzeugenden Tellerfeder eine zusätzliche
Hilfsfeder vorgesehen ist, so auszubilden, daß der Federweg für den Anpreßvorgang
gegenüber den bisherigen Ausführungen stark vergrößert wird, ohne daß hierdurch
die Baulänge der Kupplung nennenswert vergrößert wird.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die zusätzliche,
den Federweg beim Einkuppeln in üblicher Weise vergrößernde und die wirksame Hebelarmlänge
stufenlos verändernde Hilfsfeder gleichfalls eine Tellerfeder isst, deren Charakteristik
weicher als die der ersten Tellerfeder ist, und ein zwischen der Druckplatte und
der Hilfsfeder angeordneter Ring als Abwälzring mit einer Abwälzfläche für die Hilfsfeder
ausgebildet ist.
Diese zusätzliche Hilfsfeder kann auch eine übliche
gewellte Tellerfeder sein. Es ist also beim Erfindungsgegenstand außer der an sich
bekannten gewellten Ausbildung der Segmente der Kupplungsscheibe als Vorspannung
vor die eigentliche Hauptfeder auf der Getriebeseite eine Vorspannfeder als Hilfsfeder
gelegt.
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Da nach der Erfindung die druckplattenseitige Abstützfläche der Hilfsfeder
als Abwälzfläche ausgebildet wird, beispielsweise dadurch, daß die Abstützfläche
gegen die Hilfsfeder zu konvex gekrümmt ist, lassen sich durch dieses Abwälzen auf
der Hilfsfeder veränderliche Stützpunkte und damit veränderliche Hebelarme erzielen,
die dann beim Ausüben des Anpreßdruckes mittels der Tellerfeder als Hauptfeder gegen
die zwischengeschaltete Hilfsfeder einen veränderlichen Druckverlauf bewirken. Dieser
Verlauf kann, je nach Aufgabe, derart beeinflußt werden, daß er beispielsweise einen
anfangs ganz sanft ansteigenden und allmählich sich steigernden Druck auf die Kupplungsscheibe
ausübt, wie dies beispielsweise bei Kraftfahrzeug-Kupplungen erwünscht ist, aber
er kann auch einen anderen Verlauf, je nach Gestaltung der Hilfsfeder und der Abwälzfiäche,
nehmen.
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Die Hilfsfeder kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kegelstumpfförmig
ausgeführt sein. Sie kann aber auch in balliger Mantelform nach Art einer Kugelschale
gehalten sein. Man kann die erwünschte Wirkung noch erhöhen, wenn man in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung die druckplattenseitige Abstützung, nämlich den Abwälzring
selbst, federnd ausbildet, so daß dieser als ein zweites zusätzliches Federglied
wirkt und so beim Einrücken ein langsamer Druckanstieg über einen größeren Wegbereich
am Druckstück ohne gleichzeitige Verschiebung der Druckplatte erfolgt.
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Eine weitergehende Abstützung für die Zusatzfederung ergibt sich,
wenn als druckplattenseitige Abstützfläche für die zusätzliche Federscheibe ein
besonderer Sützring vorgesehen wird, welcher leicht gewölbt oder kegelstumpfförmig
als Abwälzring ausgebildet ist. Dieser Abwälzring kann in einfacher Weise auf der
Druckplatte zentrisch gelagert sein, beispielsweise derart, daß er mittels Ausnehmungen
innerhalb von an sich bekannten Nocken der Druckplatte gehalten ist. Es empfiehlt
sich, auch die Hilfstellerfeder in der Druckplatte zentrisch zu führen, und zwar
derart, daß die lElfs- und die Haupttellerfeder eine gemeinsame Zentrierfläche in
der Druckplatte erhalten.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
noch näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
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Fig. 1 zeigt die Kupplung im Schnitt in eingekuppeltem Zustand bei
gespannter Tellerfeder; Fig. 2 stellt dieselbe Kupplung ausgekuppelt dar, wobei
die Hilfstellerfeder mit ihrem größten Hebelarm gegen die Haupttellerfeder anliegt;
Fig.3 zeigt den ausgekuppelten Zustand vergrößert; Fig. 4 und 5 stellen eine Ansicht
und einen Schnitt durch den Abwälzring dar.
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Gegen die Innenfläche der Schwungscheibe 1 legt sich gemäß Fig. 1
und 2 die Kupplungsscheibe 2 an, die beiderseits mit Reibbelägen 3 und 3' vernietet
oder beklebt und starr mit der Nabe 4 oder mit einer Gegenscheibe 5 über Schraubenfedern
6 gegeneinander leicht verdrehbar verbunden ist. Die Druckplatte 7 trägt auf ihrer
Rückseite Nocken 8, die durch Ausnehmungen 9 der Tellerfeder-Stützplatte 10 hindurchgreifen
und in dieser seitlich geführt sind, indem die Seitenflächen der Nocken 8 an den
Seitenrändern der Ausnehmungen 9 der Federstützplatte 10 anliegen.
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Erfindungsgemäß ist in die Druckplatte 7 ein von seinem Außenrand
nach dem Innenrand leicht konvex gewölbter Abwälzring 11 eingesetzt. Er weist am
Außenrand Ausnehmungen 11' in der Breite der Nocken 8 auf. Die Seitenränder 11
a und 11 b (Fig. 4) dieser Ausnehmungen 11' liegen ebenfalls an den
Seitenflächen der Nocken 8 an und sind dadurch zentrierend geführt und zugleich
gegen Wandern gesichert. Gegen den Abwälzi-ing 11 legt sich erfindungsgemäß die
Hilfstellerfeder 12 und gegen deren Außenrand (Fig. 3) die Haupttellerfeder 13.
Der zugleich mit der Federstützplatte 10 mit der Schwungscheibe 1 verschraubte Deckel
14 drückt während des Festschraubens an die Druckplatte 1 mit seinem inneren Rand
die bei noch nicht angezogenen Befestigungsschrauben zunächst kegelförmig nach außen
stehende Haupttellerfeder 13 allmählich angenähert plan, wobei deren Außenrand die
nach der Kupplungsinnenseite zu kegelförmig ausgebildete Hilfstellerfeder 12 gegen
den Abwälzring 11 so lange drückt und damit bis zur Planlage spannt, bis die Haupttellerfeder
1.3 sich gegen den inneren Rand der Federstützplatte 10 anlegt. Die Haupttellededer
13 befindet sich jetzt in ihrem in Fig. 1 dargestellten Einbau- und Betriebszustand
und hat nun ihren vorgeschriebenen Betriebsdruck erreicht.
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Beim Auskuppeln (Fig.2) wird ein durch das Kupplungspedal betätigter,
nicht gezeichneter Ausrücker gegen das mit der Haupttellerfeder 13 verbundene und
daher mit dieser umlaufende Druckstück 15 gedrückt. Dieses drückt am Innenrand der
Federzungen der Tellerfeder 13 angreifend den Außenrand der Tellerfeder nach außen,
wobei sich diese an der ringförmigen Stützkante der Federstützplatte 10 abstützt.
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Beim Auskuppeln - wenn also das Druckstück 15 nach innen auf die Kupplungsscheibe
2 zu bewegt wird - bewegt sich zunächst der Außenrand der Tellerfeder 13 auf den
Sprengring 16 zu, der in einer Ringnut, die in die Nocken 8 gelegt ist, eingebettet
ist, wobei die Hilfstellerfeder 12 entspannt wird.
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Nach Anlage des Außenrandes der Tellerfeder 13 am Sprengring 16 wird
infolge der starren Verbindung zwischen diesem und der Druckplatte 7 diese von der
Kupplungsscheibe 2 bzw. deren Reibbelägen 3' abgehoben. Die Kupplung wird gelöst.
Während dieses Vorganges wirkt die Hilfsfeder 12 für den Ausrückdruck entlastend
und bewirkt so eine zusätzliche Verringerung des Ausrückdruckes, der dank der Federcharakteristik
der Haupttellerfeder 13 an sich nur einen Teil des Anpreßdruckes beträgt.
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Die Kupplungsscheibe 2 wird somit frei. Beim Loslassen des Kupplungspedals
stellt sich der Einkupplungszustand nach Fig.1 durch die Rückfederung der beiden
Tellerfedern 13 und 12 wieder ein. In Fig. 3 sind die Verhältnisse bei ausgekuppeltem
Zustand im Schnitt vergrößert dargestellt. Man erkennt, daß der Anlagepunkt P zwischen
der Hilfstellerfeder 12 in der innersten Zone des Abwälzringes 11 liegt. Beim Einkuppeln
wandert dieser Anlagepunkt P nach außen, sein Radius gegenüber der Mittelachse der
Kupplung
vergrößert sich also. Hierdurch wird die noch wirksame
Hilfsfeder 12 schmäler und dadurch zugleich steifer. Man erhält dadurch eine progressive
Drucksteigerung und ein erwünschtes weiches Einrücken der Kupplung.
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Naturgemäß kann mit der Anordnung der Abwälzfederung auch die bekannte
aus Segmenten aufgebaute Wellenfederung der Kupplungsscheiben zusätzlich mit herangezogen
werden, um im Sinne einer weiteren Feinstufung zu wirken. Durch die erfindungsgemäße
Abwälzfederung ist als technischer Fortschritt die erstrebte Vergrößerung des Federweges
ohne gleichzeitige nennenswerte Vergrößerung der Baulänge erreicht. Weiterhin ergibt
sich auf einfache und billige Weise eine stufenlose Veränderbarkeit der wirksamen
Hebellängen. Durch die erfindungsgemäße Bauweise kann der Anpreßdruckverlauf bei
entsprechender Gestaltung der Bauteile innerhalb eines großen Bereiches variiert
werden.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen.
Außer einer kegeligen Tellerfeder als Zusatzfederorgan und einem planen Gegenring
kann dieser auch ein Gegenring mit einer Abwälzfläche zugeordnet sein. Ferner kann
die Hilfstellerfeder als gewölbter Ring ausgebildet sein, wobei dann zweckmäßig
der Gegenring die Form einer Kugelschale aufweist. Wenn eine gewellte Tellerfeder
verwendet wird, läßt sich diese entweder scheibenförmig oder kegelförmig gestalten,
und zwecks ihrer Abwälzung auf dem Abwälzring wird entweder die gewellte Tellerfeder
kegelig und der Abwälzring ballig oder der Abwälzring kegelförmig und die Hilfstellerfeder
ballig gehalten sein.
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Darüber hinaus kann, wie eingangs erwähnt, ein noch weicherer Druckanstieg
erzielt werden, wenn außer der Hilfstellerfeder 12 auch ihre Abstützung, also der
Abwälzring 11, als federnder Teil wirkt. Durch entsprechende Formgebung des Abwälzringes
11 können seine Elastizität und seine Federeigenschaften in gewünschtem Sinne erhöht
werden. Gegenstand des Anspruchs 1 ist nur die Gesamtkombination der in diesem Anspruch
enthaltenen Merkmale; die Ansprüche 2 bis 8 gelten als echte Unteransprüche nur
in Verbindung mit dem Anspruch 1.