DE19548859C1 - Verliersichere Vorlastfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung mit Ausrücksystem, um fassend ein an einem Schwungrad befestigtes Kupplungsgehäuse, eine im Kupp­ lungsgehäuse drehfest aber axial verlagerbar angeordnete Anpreßplatte, die von einer Federeinrichtung in Richtung Schwungrad belastbar ist, eine Kupplungs­ scheibe mit Reibbelägen, die zwischen Anpreßplatte und Schwungrad einspann­ bar ist, eine Kupplungsbetätigungseinrichtung mit einem Ausrücklager, welches vom Fahrer betätigbar ist und bei welcher der umlaufende Lagerring des Ausrück­ lagers mit seiner Wälzkörperlaufbahn eine ziehende Bewegung auf die Ausrücke­ lemente, vorzugsweise in Form von Federzungen einer Membranfeder, ausüben kann, ferner umfassend ein an den Ausrückelementen befestigtes Verbindungse­ lement mit an seinem inneren Bereich angeordneter, vorzugsweise im wesentli­ chen konischer Anlagefläche für einen Lastring, der zusammen mit einer Nut mit Gegenanlagefläche im umlaufenden Lagerring eine Schnappverbindung darstellt und wobei eine axial wirkende Federvorrichtung in Betriebsstellung das Verbin­ dungselement gegenüber dem Lagerring derart axial belastet, daß der Lastring zwischen Anlagefläche und Gegenanlagefläche eingespannt ist und der Lagerring an dem der Wälzkörperlaufbahn abgewandten Ende mit einer Einführschräge für den Lastring versehen ist.

Eine Reibungskupplung der o. g. Bauart ist beispielsweise aus der deutschen Of­ fenlegungsschrift 43 04 964 bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion ist im umlaufenden Lagerring anschließend an eine Einführschräge eine Nut angebracht, in welcher außerhalb der Betriebsstellung eine axial wirkende Federvorrichtung gehalten ist, die sich an den beiden axial voneinander beabstandeten Endberei­ chen der Nut abstützt. Die hierbei verwendeten Wellfedern weisen schräg von der Wälzkörperlaufbahn wegweisende Zungen auf, die sich an den der Einführ­ schräge zugewandten Endbereich der Nut abstützen und somit die Gefahr der Verletzung eines Stützbereiches besteht, der gleichzeitig in Betriebsstellung als Gegenanlagefläche für einen Lastring dient.

Anlagefläche und Gegenanlagefläche für den Lastring sind hoch beanspruchte und präzise gefertigte Bereiche einer Schnappverbindung, welche die Dauerhalt­ barkeit einer Schnappverbindung bestimmen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schnappverbindung dahin­ gehend zu verbessern, daß die Gegenanlagefläche für den Lastring keiner unkon­ trollierten Beaufschlagung durch nicht geeignete Bauteile unterliegt. Weiterhin soll eine einfache und betriebssicher Ausbildung und Anordnung der Federvorrich­ tung erzielt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lagerringes mit 2 axial hintereinander an­ geordneten unterschiedlichen Nuten, von denen die erste nur für die Anordnung des Lastringes vorgesehen ist und die zweite, die zwischen der ersten und der Wälzkörperlaufbahn angeordnet ist, zur Aufnahme einer Federeinrichtung mit mindestens einer Feder ähnlich einer Wellfeder vorgesehen ist, wobei der zwi­ schen beiden angeordnete Steg auf der der Nut für den Lastring zu gerichteten Seite eine Einführschräge für die Federeinrichtung aufweist ist es möglich, den Lagerring außerhalb der Betriebsstellung im Bereich der Nut für den Lastring vor Beschädigungen zu schützen. Die Federeinrichtung ist in einer separaten Nut an­ geordnet und außerhalb der Betriebsstellung vorzugsweise durch axiale Eigen­ spannung gehalten, wodurch sie unverlierbar mit dem umlaufenden Lagerring verbunden ist.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Federeinrichtung aus zwei umfangs­ mäßig zueinander fixierten Wellfedern besteht, mit jeweils einem umfangsmäßig geschlossenen Federkörper und mit mehreren nach radial innen und schräg von der Wälzkörperlaufbahn wegweisenden Zungen. Eine solche Konstruktion ist re­ lativ leicht zu montieren, da die schräg nach innen und von der Wälzkörperlauf­ bahn wegweisenden Zungen durch elastische Verformung leicht über die beiden Einführschrägen für den noch nicht montierten Lastring und für die Nut zum Fi­ xieren der Federeinrichtung gebracht werden können. Durch das Fixieren der beiden Wellfedern gegeneinander ist sichergestellt, daß das vorhandene Federvo­ lumen in der gewünschten Größe über die gesamte Betriebsdauer zur Verfügung steht.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Federeinrichtung vorzugsweise aus ei­ ner Wellfeder besteht, die als Endlosfeder mit rechteckigem Querschnitt ausge­ bildet ist und umfangsmäßig offen ausgeführt ist. Eine solche Wellfeder kann sehr preiswert hergestellt werden, da sie im Gegensatz zu den Wellfedern mit umfangsmäßig geschlossenem Federkörper und mit den nach radial innen wei­ senden Federzungen praktisch keinen Abfall bei der Herstellung erzeugt. Durch die umfangsmäßig offene Ausführung einer solchen Wellfeder ist es möglich die­ se durch axiale Kompression im Innendurchmesser so aufzuweiten, daß sie über die beiden Einführschrägen transportiert werden kann, um in der Nut einen Halt zu finden.

Dabei weist die Wellfeder im axial komprimierten Zustand einen Innendurchmes­ ser auf, der größer ist als der Außendurchmesser der Stege und im axial teilweise oder ganz entspannten Zustand einen Innendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Steges. Dadurch ist die Feder im montierten Zustand un­ verlierbar in der entsprechenden Nut gehalten.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag sieht vor, daß die Federeinrichtung aus zwei umfangsmäßig zueinander fixierten Wellfedern besteht mit jeweils ei­ nem umfangsmäßig geschlossenen Federkörper, wobei lediglich die der Wälzkör­ perlaufbahn zugeordnete Wellfeder mit mehreren nach radial innen und schräg von der Wälzkörperlaufbahn wegweisenden Zungen versehen ist und die andere Wellfeder lediglich einen geschlossenen Federkörper aufweist. Eine solche Kon­ struktion ist deutlich preiswerter, da die Wellfeder ohne Zungen mit wesentlich weniger Herstellungsaufwand versehen ist.

Die Erfindung wird anschließend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 und 2 Teilschnitt und Teilansicht eines Ausrücklagers mit einer Feder­ einrichtung in Form von zwei Wellfedern mit schräg nach radial innen weisenden Zungen;

Fig. 3 und 4 Teilschnitt und Teilansicht von zwei Ausrücklagern mit zwei un­ terschiedlichen Wellfedern;

Fig. 5, 6 u. 7 zwei Teilschnitte durch ein Ausrücklager sowie die Ansicht einer Endloswellfeder.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils das gleiche Ausrücklager 1 dargestellt, wobei der Schnitt gemäß Fig. 2 die Betriebsstellung zeigt und die übrigen Darstellungen Montage- und Demontagestellungen. In der Betriebsstellung entsprechend dem Schnitt von Fig. 2 ist ein Ausrücklager 1 mit feststehendem Außenring 4 und umlaufenden Innenring 2 zu sehen, die über Wälzkörper in Form von Kugeln 5 miteinander in Verbindung stehen. In beiden Lagerringen sind Laufbahnen für die Kugeln 5 eingebracht. Das gesamte Ausrücklager 1 definiert eine Drehachse 6 und es ist derart in eine Reibungskupplung integriert, daß das vom Fahrer betä­ tigbare Ausrücksystem an dem in Umfangsrichtung feststehenden Lagerring 4 angreift und das gesamte Ausrücklager 1 in der Zeichnung nach rechts bewegen kann um die Kupplung auszurücken. Dabei kann der Lagerring 2 mit den übrigen Bauteilen der Reibungskupplung um laufen und er steht mit den Ausrückelemen­ ten, beispielsweise in Form von Federzungen 7 einer Membranfeder, über eine Verbindungselement 8 in Verbindung, wobei die Kraftübertragung zwischen dem Lagerring 2 und dem Verbindungselement 8 durch einen Lastring 13 hergestellt wird, der in der Betriebsstellung sowohl an einer konischen Anlagefläche 9 des Verbindungselementes 8 anliegt als auch eine Abstützung an einer Gegenanlage­ fläche 10 in einer Nut 11 des Lagerringes 2 erfährt (s. auch Fig. 1). Fig. 1 zeigt das Ausrücklager 1 mit der vormontierten Wellfeder 20. Diese Wellfeder 20 be­ steht vorzugsweise aus zwei einzelnen Federelementen mit einem umfangsmäßig geschlossenen Federkörper, der axial gewellt ist sowie mit nach schräg nach ra­ dial innen verlaufenden Zungen 21. Diese Zungen 21 sind schräg von der Wälz­ körperlaufbahn des Lagerringes 2 wegweisend angeordnet und sie dienen dazu, die Wellfedern 20 in einer Nut 15 des Lagerringes 2 unverlierbar zu sichern. Die Montage der Wellfedern 20 wird so vorgenommen, daß sie über die Einführ­ schräge 14 des vorderen Steges 24 durch elastische Verformung der Zungen 21 in Richtung auf die Wälzkörperlaufbahn bewegt werden, die Nut 11 für den Lastring 13 ebenfalls überwinden und über die Einführschräge 19 des zweiten Steges 17 ebenfalls durch elastische Verformung hinwegbewegt werden um in die Nut 15 zu gelangen. Die Wellfedern 20 können dann in der Nut 15 sowohl axial so untergebracht sein oder auch durch eine axiale Restvorspannung axial in der Nut 15 gehalten sein, in jedem Fall greifen die Zungen 21 hinter den Steg 17. Der Innendurchmesser der Zungen 21 ist im nicht verformten Zustand kleiner als der Durchmesser D der beiden Stege 17 und 24. Während es Montagevorganges werden die Zungen 21 durch elastische Verformung nach radial soweit aufgewei­ tet, daß sie den Durchmesser D überwinden können. Diejenige Wellfeder 20, welche der Wälzkörperlaufbahn des Lagerringes 2 zugeordnet ist, kann sich im verbauten Zustand direkt an einem Absatz des Lagerringes 2 abstützen oder über einen Anschlag 25 entsprechend der Darstellung. Nach der Montage der Wellfe­ dern 20 kann die Montage von Ausrücklager 1 und Verbindungselement 8 mit den Ausrückelementen der Reibungskupplung erfolgen. Zu diesem Zweck wird die Kupplung einerseits mit dem Verbindungselement 8 und das Ausrücklager 1 andererseits axial aufeinander zu bewegt, wie in der unteren Hälfte von Fig. 1 angedeutet. Dabei ist an dem Verbindungselement 8 bereits der Lastring 13 lose vormontiert. Das Verbindungselement 8 weist eine die konische Anlagefläche 9 beinhaltenden Fortsatz auf, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser D. Damit kann das Verbindungselement 8 auf der Einführschräge über den Steg 24 eingefädelt werden. Beim maximalen axialen Einschub entsprechend der unteren Hälfte von Fig. 2 werden die Wellfedern 20 durch das Verbindungselement 8 axial komprimiert, während gleichzeitig der Lastring 13 über die Einführschräge 14 aufgefädelt und aufgeweitet wird bis zum Durchmesser D, um anschließend in die Nut 11 einzuschnappen. Anschließend wird die zum Einführen beider Teile notwendige Kraft aufgehoben und es stellt sich die Betriebsstellung gemäß Fig. 2, obere Hälfte ein. Die Wellfedern 20 ex­ pandieren in Axialrichtung und drängen das Verbindungselement 8 in seine Be­ triebsstellung, das heißt, der Lastring 13 wird zwischen Anlagefläche 9 des Ver­ bindungselementes 8 und Gegenanlagefläche 10 des Lagerringes 2 spielfrei ein­ gespannt. Während des Betriebs - das heißt beim Ausrücken der Kupplung - wird der Lastring zwischen Anlagefläche und Gegenanlagefläche durch Übertragen der Ausrückkraft in dieser Stellung gehalten. In dieser Betriebsstellung sind die Well­ federn 20 axial vorgespannt und halten auch ohne Ausrückkraft Lastring an An­ lagefläche 9 und Gegenanlagefläche 10 spielfrei in Eingriff. Die Wellfedern 20 sind in Betriebsstellung immer in Axialrichtung vorgespannt, während sie außer­ halb der Betriebsstellung - gemäß Fig. 1 - innerhalb der axialen Erstreckung der Nut 15 lose eingelegt sein können oder auch vorgespannt.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, außerhalb der Betriebsstellung die Gegen­ anlagefläche 10 im Lagerring 2 durch Beschädigungen zu schützen, da die Well­ federn 20 mit ihren Zungen 21 in der Nut 15 abgestützt sind. Weiterhin ist die Montage bei einer solchen Konstruktion leicht durchzuführen, da das Verbin­ dungselement 8 noch ohne axiale Kraftbeaufschlagung durch die Wellfedern 20 auf der Einführschräge 14 geführt und über den Steg 24 und anschließend über den Steg 17 eingefädelt werden kann. Zum Demontieren der Schnappverbindung wird entsprechend Fig. 4, untere Hälfte, das Ausrücklager 1 und das Verbin­ dungselement 8 in Achsrichtung gegen die Vorspann kraft der Wellfedern 20 so­ weit zusammengeschoben, daß der Lastring 13 lose in der Nut 11 liegt und aus dieser entnommen werden kann (durch Aufweiten über nicht dargestellte Fede­ renden).

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variante der Fig. 1 und 2. Unterschiedlich sind ledig­ lich die Federeinrichtung ausgebildet sowie die eine Nut im umlaufenden Lager­ ring 3. Der Lagerring 3 weist - wie bekannt - eine Einführschräge 14 auf, an wel­ cher sich die Nut 12 für den Lastring 13 anschließt mit der Gegenanlageflä­ che 10. Zwischen der Einführschräge 14 und der Gegenanlagefläche 10 ist ein Steg 24 gebildet. Dieser definiert den Durchmesser D. Axial anschließend an die Nut 12 folgt eine weitere Einführschräge 19, welche in einen Steg 18 übergeht. Dieser Steg 18 ist in axialer Richtung länger ausgeführt und er endet in einer Nut 16 die so ausgebildet ist, daß sie eine Wellfeder 20 aufnehmen kann mit den vom geschlossenen Körper ausgehenden schräg nach innen verlaufenden Zun­ gen 21. Diese Wellfeder 20 ist kombiniert mit einer Wellfeder 22, welche an ih­ rem Innendurchmesser keine Zungen aufweist sondern einen geschlossenen In­ nendurchmesser. Die beiden Wellfedern 20 und 22 sind umfangsmäßig zueinan­ der fixiert und die Wellfeder 22 kann in axialer Richtung - außerhalb der Betriebs­ stellung - im entspannten Zustand ohne Rücksicht auf die Gegenanlagefläche 10 des Lastrings 13 angeordnet sein. Montage und Demontage dieser Schnappver­ bindung ist identisch mit derjenigen der Fig. 1 und 2, auch die übrigen noch nicht angesprochenen Bauteile weisen gleiche Bezugsziffern und gleiche Funktion auf. Der Vorteil dieser Konstruktion ist darin zu sehen, daß lediglich die Wellfeder 20 mit Zungen 21 versehen ist, während die Feder 22 ein besonders einfaches, preiswertes Bauteil darstellt.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiels einer Schnappver­ bindung. Das Ausrücklager 1 entspricht in allen wesentlichen Details dem Aus­ rücklager der Fig. 1 und 2. Der umlaufende Lagerring 2 weist an seinem der Wälzlagerlaufbahn entgegengesetzten Ende eine Einführschräge 14 auf, die in einen Steg 24 mit dem Durchmesser D endet. Anschließend bildet der Steg 24 eine Gegenanlagefläche 10 für den hier nicht dargestellten Lastring 13. Die Ge­ genanlagefläche 10 ist Teil einer Nut 11, die ebenfalls eine Einführschräge 1 9 aufweist und die im Steg 17 endet. Anschließend an den Steg 17 ist eine Nut 15 ausgebildet mit relativ großer axialer Ausdehnung. Die Nut 15 endet in Richtung auf die Wälzlagerlaufbahn gesehen an einem Anschlag 25, der als Stufe im La­ gerring 2 ausgebildet sein kann oder als eingesetzter Ring entsprechend der Dar­ stellung. In Verbindung mit dem Ausrücklager 1 steht eine Wellfeder 23, die in Fig. 7 in Ansicht dargestellt ist. Diese Wellfeder 23 ist aus einem flachen Recht­ eckmaterial hergestellt und umfangsmäßig offen ausgeführt (d. h. mit einem An­ fang und einem Ende). Diese Herstellungsart ist in sofern besonders vorteilhaft, da überhaupt kein Abfallmaterial entsteht. Die Wellfeder 23 weist entsprechend Fig. 5 vor ihrem Einbau in den Lagerring 2 einen Innendurchmesser D₁ auf, der kleiner ist als der Durchmesser D der Stege 17 bzw. 24. Durch axiale Kompressi­ on der einzelnen Windungen der Wellfeder 23 entsprechend dem Pfeil von Fig. 5 erfolgt eine mehr oder weniger enge Anlage der einzelnen Windungen der Wellfe­ der 23, wobei sich der Innendurchmesser vom Maß D₁ im entspannten zustand auf das Maß D vergrößert, wodurch es möglich ist, die Wellfeder 23 über den Steg 24 und 17 in die Nut 15 einzuführen. In der Nut 15 kann sich die Wellfe­ der 23 wieder sowie axial entspannen, daß ihr Innendurchmesser D₂ kleiner wird als der Durchmesser D, so daß die Wellfeder 23 in der Nut 15 unverlierbar gesi­ chert ist. Dabei ist es unwesentlich, ob außerhalb der Betriebsstellung die Wellfe­ der 23 in der Nut 15 axial lose oder axial vorgespannt angeordnet ist. Die Ge­ genanlagefläche 10 der Nut 11 bleibt durch diesen Montagevorgang unberührt, so daß bei der späteren Montage der Schnappverbindung - wie in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 besprochen - der Lastring 13 an einer unbeschädigten Ge­ genanlagefläche 10 zur Anlage kommen kann. Dabei ist ein Verbindungselement entsprechend der Fig. 1 bis 4 verwendbar.

Claims (5)

1. Reibungskupplung mit Ausrücksystem, umfassend ein an einem Schwungrad befestigtes Kupplungsgehäuse, einer im Kupplungsgehäuse drehfest aber axial verlagerbar angeordneten Anpreßplatte, die von einer Federeinrichtung in Rich­ tung Schwungrad belastbar ist, eine Kupplungsscheibe mit Reibbelägen, die zwischen Anpreßplatte und Schwungrad einspannbar ist, eine Kupplungsbetä­ tigungseinrichtung mit einem Ausrücklager (1), welche vom Fahrer betätigbar ist und bei welcher umlaufende Lagerringe (2, 3) des Ausrücklagers (1) mit sei­ ner Wälzkörperlaufbahn eine ziehende Bewegung auf die Ausrückelemente, vorzugsweise in Form von Federzungen einer Membranfeder, ausüben kann, ferner umfassend ein an den Ausrückelementen befestigtes Verbindungsele­ ment (8) mit an seinem inneren Bereich angeordneter, vorzugsweise im we­ sentlichen konischer Anlagefläche (9) für einen Lastring (13), der zusammen mit einer Nut (11, 12) mit Gegenanlagefläche (10) im umlaufenden Lager­ ring (2, 3) eine Schnappverbindung darstellt und wobei eine axial wirkende Fe­ dervorrichtung in Betriebsstellung das Verbindungselement (8) gegenüber dem Lagerring (2, 3) derart axial belastet, daß der Lastring (13) zwischen Anlageflä­ che (9) und Gegenanlagefläche (10) eingespannt ist und der Lagerring (2, 3 ) an dem der Wälzkörperlaufbahn abgewandten Ende mit einer Einführschrä­ ge (14) für den Lastring (13) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (2, 3 ) axial hintereinander zwei unterschiedliche Nu­ ten (11, 12; 15, 16) aufweist, von denen die erste (11, 12) nur für die Anord­ nung des Lastringes (13) vorgesehen ist und die zweite (15, 16), die zwischen der ersten und der Wälzkörperlaufbahn angeordnet ist, zur Aufnahme einer Federeinrichtung (20, 22, 23) mit mindestens einer Feder ähnlich einer Wellfe­ der vorgesehen ist und der zwischen beiden angeordnete Steg (17, 18) auf der der Nut (11, 12) für den Lastring (13) zu gerichteten Seite eine Einführschrä­ ge (19) für die Federeinrichtung aufweist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung aus beispielsweise zwei umfangsmäßig zueinander fixierten Wellfedern (20) besteht mit jeweils einem umfangsmäßig geschlosse­ nen Federkörper und mit mehreren nach radial innen und schräg von der Wälz­ körperlaufbahn wegweisenden Zungen (21).

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung vorzugsweise aus einer Wellfeder (23) besteht, die als Endlosfeder mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist und umfangsmä­ ßig offen ausgeführt ist.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellfeder im axial komprimierten Zustand einen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser (D) der Stege (17, 24) und im axial teilweise oder ganz entspannten Zustand einen Innendurchmesser (D₂) kleiner als der Außendurchmesser des Steges (24) aufweist.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung aus zwei umfangsmäßig zueinander fixierten Wellfe­ dern (20, 22) besteht mit jeweils einem umfangsmäßig geschlossenen Feder­ körper, wobei lediglich die der Wälzkörperlaufbahn zugeordnete Wellfeder (20) mit mehreren nach radial innen und schräg von der Wälzkörperlaufbahn weg­ weisenden Zungen (21) versehen ist.