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Kupplungssystem mit einem Nadel- oder Rollenanschlag Die Erfindung
betrifft ein insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmtes Kupplungssystem mit einem
Nadel- oder Rollenanschlag, dessen im Innern einer Büchse angeordnete Abrollf lächen
ein radiales Bewegungsspiel haben und der an einer Gabel angelenkt ist, die am Gehäuse
zum Steuern von Entkupplungselementen, wie z.B. Hebel oder Membran, angelenkt ist:
Infolge des radialen Bewegungsspieles der Abrollflächen tritt eine Selbstzentrierung
auf, die jegliche Reibung und störende Erwärmung zwischen den wirksamen Flächen
vermeidet, wenn beim Entkuppeln der Anschlag eine Bahn beschreibt,
die
gegenüber der Drehachse geneigt ist oder längs einer Kurve verläuft.
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Bei den bekannten Vorrichtungen ist zwischen nei :inschlag und den
liebeln oder der iv'eii@bran des Kupplungssystews eine sogenannte Platine eingefügt.
Beim Entkuppeln stützt sich der iinschlag auf dieser wechanisch zentrierten t'latine
ab. Der Anschlag kann dann nicht nur an dieser Platine reiben, sondern auch eine
radiale oder exzentrische Verschiebung erhalten, die bei dieser Verlagerung eine
zur l,iufrechterhaltung des Kontaktes der Reibungsflächen erforderliche zusätzliche
Reibung schafft und zwar bedingt durch die auf die Hebel oder die Entkupulungsmeiibran
ausgeübte Gegenspannung. Infolge des geringen Montagespieles führt die Platine beim
Entkuppeln eine leichte V@inkel- oder Exzentrierbewegung aus, die auf den Hebeln
oder der Meribran störende Reibungen verursacht, die häufig zur Zerstörung der Kontaktflächen
zwischen der Platine und den Hebeln oder der Membran führen.
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Das zusätzliche mechanische Eleruent, nämlich die Platine, die zentriert
gehalten wird, um eine-Zerstörung der Hebel oder der Membran zu vermeiden, wenn
diese unmittelbar auf den .anschlag wirken, erfordert Raum und verteuert die Konstruktion.
Es
kommt auch häufig vor, dass die zwei Gelenkachsen, die den Anschlag mit der Gabel
bzw. die Gabel mit dem Gehäuse verbinden, nicht genau parallel verlaufen bzw. parallel
bleiben. Es kann auch sein; dass die eine und/oder die andere dieser beiden Achsen
nicht parallel zu der rechtwinklig zur Drehachse des Kupplungssystems verlaufenden
Ebene liegen. Dieser Fehler in der Parallellage hat leichte Schläge auf die Entkupplungselemente,
also auf die Hebel oder die Membranen, zur Folge, die in gewissen Fällen zyklisch
auftretende, schädliche Drücke erzeugen können.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Kupplungssystem zu schaffen, das
die erwähnten Nachteile vermeidet. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht
darin, dass die Entkupplungselemente unter der unmittelbaren Wirkung einer Stützfläche
stehen, die durch die Büchse gebildet oder an ihr befestigt ist, wobei die Büchse
mit der einen der zwei Abrollf lächen ausgerüstet ist, während die anäere Abrollf
läche an einem Träger ausgebildet ist, der an der Gabel angelenkt ist,@wobei eines
der die Gabel mit dem Träger und dem Gehäuse verbindenden Gelenke ein Universälgelenk.ist.
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Durch Fortfall der zusätzlichen Platine ergibt sich eine sehr wirtschaftliche
Vorrichtung kleiner axialer Ausdehnung, was gerade in modernen Konstruktionen verlangt
wird.
Es gibt Kupplungssysteme ohne Platine und Halterung. Die in
diesen Systemen verwendeten Anschläge sind aber zentriert montiert und müssen auch
zentriert bleiben. Sie haben beispielsweise ein Kugellager, das auf einem um die
Rotationsachse zentrierten Rohr genau geführt ist. Das ist aber sehr aufwendig,
teuer und platzraubend.
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Die Erfindung gestattet es, die bei Kugellagern übliche Führung mittels
des zusätzlichen Rohres zu vermeiden. Da das zentrale Führungsorgan entfällt, kann
der Durchmesser des Anschlages, der nunmehr nicht mehr das Führungsorgan umgeben
muss, erheblich verringert werden. Zusätzlich zu dem geringeren axialen Raumbedarf
hat man aber auch noch den Vorteil eines geringeren Raumbedarfes in radialer Richtung
und damit ausserdem den Vorteil geringeren Gewichtes und geringerer Herstellungskosten.
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Da das eine der beiden Gelenke, die die Gabel mit dem Träger bzw.
dem Gehäuse verbinden, ein Unversälgelenk,ist, hat der Anschlag eine gewisse Freiheit
zur Ausrichtung der Achse, die ungefähr parallel der Gabelbewegung verläuft. Dadurch
wird die Gefahr gefährlicher Verformungen vermieden, die sich aus Abweichungen in
der Parallelität zwischen den Gelenkachsen ergeben.
Diese zusätzliche
Schwenkachse kann dadurch verwirklicht werden, dass entweder zum Abstützen der Gabel
an dem Gehäuse ein Kugelgelenk vorgesehen wird, das Liit Mitteln versehen ist, die
jede Winkelbewegung der Gabel um eine zur Kupplungsachse parallele Achse verhindert,
oder dadurch, dass zwischen der Anschlaghalterung und der auf dem Gehäuse schwenkbar
gelagerten Gabel ein Beschlag eingebracht ist, der ein zwei Schwenkachsen bestimmendes
Kardangelenk bildet, wobei die eine Achse parallel zur Montageachse der Gabel und
die andere Achse rechtwinklig zur letzteren und ungefähr parallel zur Hauptrichtung
der GÜbel verläuft.
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Kupplungssysteme mit auf einem Kugelgelenk montierten Gabeln sind
zwar schon bekannt, aber ausschliesslich in solchen Systemen, deren Nachteile*bereits
erläutert wurden, bei denen also der Anschlag mechanisch zentriert und geführt ist
und eine zwischen zwei Fingern der Gabel angeordnete Führungsbüchse jede Bewegungsfreiheit
um eine zur Drehachse der Kupplung parallele Achse ausschliesst.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigen Fig..1 einen Längsschnitt durch ein Kupplungssystem
nach der Erfindung;
Fig. 2 im vogrösserten Masstab eine Teilansicht
des Anschlages für das Kupplungssystem nach Fig. 1, im Schnitt; Fig. 3 und 4 im
vergrösserten Masstab einen Aufriss und einen Schnitt der Betätigungsgabel des Kupplungssystems
nach zig. 1; Fig. 5 bis 7 Schnitte durch abgewandelte Ausführungsformen des Anschlages
nach Fig. 2; Fig. 8 eine Teilansicht der Ringdichtung nach Fig. 7; Fig. 9 und
10 Ansichten entsprechend den Fig. 3 und 4, die eine abgewandelte Ausführungsform
der Betätigungsgabel wiedergeben; Fig.11 eine Ansicht eines Anschlages, der nach
Art eines Kardangelenkes auf eine Betätigungsgabel aufgebracht ist und Fig.12 eine
perspektivische Ansicht, die eine ein Kardangelenk bildende Fassung für den Anschlag
gemäss Fig. 11 sowie die Halterung für den zugeordneten Anschlag wiedergibt.
Das
Kupplungsystem gemäss den Fig. 1 bis 4 umfasst einen Kupplungsmechanismus A mit
den üblichen Hauptbestandteilen, der dazu dient, eine treibende Welle B mit einer
getriebenen Welle C lösbar zu verbinden.
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Der Mechanismus A umfasst im wesentlichen eine.fest mit der treibenden
Welle B verbundene Platte a und eine ringförmige Gegenplatte b, die der Wirkung
von Federn c unterworfen ist. Durch diese Federn c wird eine auf der getriebenen
Welle C befestigte Scheibe d zwischen Friktionsbeschlägen e und feingespannt, die
fest mit der Platte a bzw. der Gegenplatte b verbunden sind.
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Um das Auskuppeln zu gewährleisten, wird die Gegenplatte b vermittels
Hebel h nach rechts verstellt, die bei i unter der Wirkung eines durch den Anschlag
D ausgeübten Druckes von rechts nach links schwenkt, wobei der Anschlag D unmittelbar
auf den Hebeln h zur Anlage gelangt und von der Kupplungsgabel F abgestützt ist.
Der Anschlag D entspricht vollständig dem in den Anmeldungsunterlagen 956 940 der
Anmelderin, eingereicht am 12. Dezember 1963 "PERFECTIONNEMENT AUX BUTEES D'ENBRAYAGE"
beschriebenen. Er umfasst im wesentlichen zwei Rollplatten 1, 2, zwischen die ein
Käfig 6 mit Nadeln 5 eingesetzt ist.
Dabei ist die Rollplatte 1
fest mit einer die Nabe bildenden Platte 14 und die Rollplatte 2 mit einem Schmiergehäuse
8 verbunden, dessen eine Radialwandung 30 unter Abdichtung in die Nut 16 eingreift,
die zwischen der Rollplatte 1 und der Platte 14 ausgespart ist. Die andere Radialwandung
19 umfasst einen mittleren Teil 19a, der im wesentlichen auf einem dem mittleren
Umlaufdurchmesser der Rollelemente atsprechenden Durchmesser verläuft und der über
eine Strecke hinweg eben ausgebildet ist, die kürzer ist als die Länge dieser Rollelemente.
Ein Teil 15c bildet für den Teil 19a eine Verlängerung nach aussen und ist
in bezug auf die Platte 2 geringfügig abgesetzt, auf der die Rollenelemente 5 abrollen.
Ein Teil 19a stellt eine Verlängerung für den Teil 19a nach innen dar und bildet
eine im allgemeinen torische Ausstülpung, deren Aufgabe darin besteht, auf den ebenen
Enden 20 der Auskupplungshebel h zur Anlage-zu gelangen. An die Ausstülpung 19c
der radialen Vorderwandung 19 des Gehäuses 8 schliesst sich eine axiale Kante 19d
an, die in einer Vertikalebene zu den Nadeln 5 verläuft und sich bei 19e wieder
in der radialen Ebene fortsetzt. Auf der zylindrischen Kante 19d ist der zylindrische
Teil 90a einer Ringdichtung 90 mit h-f örmigem Querschnitt verschiebbar,
deren
radialer Teil 90b mit seinem Umfang auf der Abrollfläche 3 der Nadeln 5 oder auf
der Verlängerung dieser Abrollf läche in Reibanlage gelangt. Die Platte 14 des Anschlages
D ist durch zwei Vorsprünge 54 an der konkaven Seite der Arme 55 der Gabel F angelenkt,
die wiederum am Gehäuse G vermittels eines Kugelgelenkes 56 angelenkt ist; letzteres
ist am Ende einer bei 57a in das Gehäuse eingesteckten Achse 57 gebildet und in
einem komplementären kugelförmigen Hohlraum 58 der Gabel durch eine Feder 59 mit
zwei Armen 60 gedrückt, die auf einem Kragen 61 des Kugelgelenks aufliegt und mit
ihren freien Enden in 62 und ihrem Scheitelpunkt in 63 (Fig. 3 und 4) in der Gabel
beiderseits dieser Anlage verankert ist. Die Gabel ist auf diese Weise um eine Hauptachse
YY schwenkbar, die senkrecht zur Drehachse XX des Kupplungssystems und horizontal
verläuft, sowie um eine Hilfsachse, die praktisch mit der Längsachse ZZ der Gabel
zusammenfällt; jedoch ist ihre Drehung um eine parallel zur Achse XX verlaufende
Achse verhindert, nämlich aufgrund des Kontaktes der Arme 60 der Feder 59 mit zwei
Platten 64, die auf einem Teil 57b der Achse 57 zwischen dem Kragen 61 und dem eingesteckten
Teil 57a gebildet sind.
Das Schmiermittel zur Schmierung des Kugelgelenkes
56 ist durch eine Membran 66 beim Kugelgelenk gehalten, die in Anlage an den Kanten
des kugelförmigen Hohlraums 58 und am Kugelgelenk ist und den Raum um das Gelenk
abdichtet.
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Bei einem Auskuppelvorgang unter der Wirkung einer Zugkraft, die auf
das am unteren Ende der Gabel F befestigte Kabel ausgeübt wird, beschreibt der Anschlag
D eine Kurvenbahn, die eine relative Radialverstellung der Rollplatten 1 und 2 bedingt,
die kederum eine Selbstzentrierung ermöglicht. Diese Radialverstellung ist durch
das auf der Zeichnung dargestellte radiale und axiale Spiel zwischen den zylindrischen
Teilen der Platte 1 und des Gehäuses 8 einerseits und der radialen Wandung 30 und
der angrenzenden Seite der Platte 14 andererseits möglich.
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In Fig. 1 ist das Kupplungssystem bei Beginn eines Auskupplungsvorganges
dargestellt, d.h. in dem Augenblick, wenn sich das Gehäuse 8 und die fest mit dem
Gehäuse 8 verbundene Rollplatte 2 unter der Wirkung der um die Achse XX erfolgten
Kontaktgabe bei verminderter Belastung der konvexen Fläche 19c des Gehäuses mit
dem Ende 20 der Auskupplungshebel h zentriert haben. Bei Fortsetzung des Auskuppelns
bleibt diese anfängliche Zentrierung gewahrt, wobei
gegebenenfalls
jedoch eine Radialverstellung der Rollplatte 1 in bezug auf die Nadeln 5 stattfinden
kann.
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Es ist ersichtlich, dass die Zentrifugalkraft im Bereich der Ringdichtung
90 das Scbmiermittel normalerweise in Unterdruck versetzt, so dass es nur zeitweilig
unter den dynamischen Wirkungen aufgrund der relativen Radialverstellungen zwischen
der Platte l und dem Gehäuse 8 zur Mitte fliesst.
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Unter diesen Bedingungen hat die in zentripetaler Bewegung befindliche
Schmiermittelmasse, die in dem durch die Rollplatte 2 und die beiden Flügel 90a,
90b der Ringdichtung gebildeten Bereich ankommt, das Bestreben, den radialen Teil
90b von der Rollplatte 2 wegzudrücken, so dass der Kontakt des Flügels 90b mit der
Abrollf läche 3 oder deren Verlängerung gewährleistet ist. Dadurch ist wiederum
die Abdichtung gewährleistet.
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Dennoch ist es möglich, unabhängig von den vorstehend beschriebenen
dynamischen Wirkungen einen Abdichtungskontakt des Ringes mit der Abrollf läche
3 zu gewährleisten und gegebenenfalls den Kontaktdruck zu erhöhen. Dies ist das
Ziel der Ausführungsformen gemäss den Fig. 5 bis B.
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In ig. 5 umfasst der Ring 90 mit einem U-Profil ausser dem mit der
Abrollf läche 3 in Kontakt stehenden Flügel
90b einen Flügel 90c,
der bei 19f elastisch an die radiale Wandung 9 angedrückt ist. Dieser Flügel 90c
kann durchgehend sein oder, wie auf der Zeichnung dargestellt, aus kleinen Zungen
bestehen, die eine bestimmte Elastizität besitzen. Im Beispiel gemäss Fig. 6 ist
die Qualität der Abdichtung des mit der Abrollfläche 3 in Berührung stehenden Flügels
90b durch eine Rille 91 verbessert. In der Anwandlung des Anschlages gemäss Fig.
7 ist die Platte 2 auss-erdem weggelassen worden und die Rollelemente 5 laufen unmittelbar
auf einem Teil 19a, der in diesem Falle nicht mehr eben, sondern geringfügig gewölbt
ist. Weiterhin sind die Teile 19b und 19c vertauscht, d.h. der im grossen und ganzen
torische Teil 19c liegt nunmehr aussen und der abgerückte Teil 19b befindet sich
in bezug auf den mittleren Teil 19a innen. Der Teil 19c liegt zum Zeitpunkt der
Kupplungsbetätigung auf den Hebeln h auf. Die Kante 19d ist konisch geformt und
zwischen der Innenseite dieser Kante und der Rollplatte 1 ist eine Ringdichtung
92 mit V-förmigem Vollprofil vorgesehen, deren entsprechende Seiten jeweils an der
Innenseite der konischen Kante 19d und der Oberseite der Abrollf läche 3 anliegen.
Um gleichzeitig eine Umfangselastizität und eine radiale Abdichteng
zu
gewährleisten, kann der Ring 92 nach Art von Kolbenringen ausgebildet sein, d.h.
mit Schlitzen versehen, und überlappend angeordnete Enden 92a, 92b besitzen (Fig.
8).
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In Fig. 9 und 10 ist .eine abgewandelte Ausführungsform der Betätigungsgabel
dargestellt. In diesem Beispiel ist das Kugelgelenk 72 in der Gabel F gebildet und
in Berührung mit einer entsprechenden kugelförmigen, auf einem Vorsprung 70 des
Gehäuses G gebildeten Fläche 71 gehalten, und zwar vermittels einer U-Feder 73.
Die freien Enden 74 dieser Feder 73 sind im oberen Teil der Gabel gesichert und
die Feder liegt einerseits durch ihre Arme auf einem horizontalen, den Vorsprung
70 durchsetzenden Stift 75 auf, und andererseits durch ihren Mittelsteg 76 auf einer
horizontalen Anschlagfläche 77 des Gehäuses. Diese letztere Anlage verhindert jedes
Verdrehen um eine parallel zur Achse XX des Kupplungssystems verlaufende Achse.
Ausserdem verhindert die Feder 73, dass sich die Gabel bei Nichtbetätigung unzeitig
um eine parallel zu ihrer Längsrichtung verlaufende Achse verdreht.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 und 12 ist die Gabel F an dem
Gehäuse vermittels einer nicht dargestellten horizontalen Achse angelenkt; der Anschlag
D kann sich jedoch
um zwei zueinander senkrechte Achsen drehen,
nämlich eine parallel zur Anlenkachse der Gabel verlaufende Hauptachse und eine
sich senkrecht zur Anlenkachse der Gabel erstreckende Hilfsachse.
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Diese beiden Achsen sind durch die halbzylindrischen Auflager 80,
80 und 81, 81 verwirklicht, die in einem ringförmigen Kardanbeschlag 82 gebildet
sind; diese Auflager wirken mit komplementären Flächen 80a, 80a und 81a, 81a der
Gabelarme bzw. der Platte 14 des Anschlages D zusammen. "Pinzetten" - Federn 83
gewährleisten die Verbindung zwischen dem Beschlag 82 und den angrenzenden Organen,
erlauben jedoch dabei die erforderlichen relativen Bewegungen, Selbstverständlich
ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungseinzelheiten
beschränkt. So kann z.B. der Ring 90 gemäss den Fig. 1 und 2 durch Magnetisierung
des Rings selbst und/oder der Platte 1 in Kontakt mit der Abrollf läche 3 gehalten
sein. Desgleichen kann die Kontaktqualität der Verschiebungsflächen, wie z.B. derjenigen
des Flügels 90b des Rings 90 durch eine Oberflächenbehandlung, wie Phosphatieren,
verbessert. werden. Endlich sind die verschiedenen Ausführungsformen der Ringdichtung
90 gegebenenfalls unabhängig von den Ausführungseinzelheiten des Gehäuses 8 anwendbar,
anhand dessen sie erläutert sind.