DE19608772A1 - Reibungskupplung mit Erzeugung der Anpreßkraft durch zwei Federn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraft­ fahrzeuge, umfassend eine Gegendruckplatte, ein an der Gegendruckplatte befe­ stigtes Kupplungsgehäuse, eine im Kupplungsgehäuse drehfest geführte Anpreß­ platte, die durch die Kraft einer Membran- oder Tellerfeder in Richtung Gegen­ druckplatte vorspannbar ist, eine Kupplungsscheibe mit vorzugsweise abgefeder­ ten Reibbelägen, die zwischen Anpreßplatte und Gegenanpreßplatte einspannbar ist und die durch Reibeinspannung ein Drehmoment von Gegendruckplat­ te/Anpreßplatte auf eine Getriebewelle überträgt.

Aus der deutschen Patentschrift 44 36 111 ist eine Reibungskupplung bekannt, bei welcher eine Tellerfeder die Anpreßkraft zum Einspannen der Kupplungs­ scheibe aufbringt und ein Ausrückelement vorgesehen ist, welches eine federnde Wirkung aufweist, die gegen die Kraft der Tellerfeder gerichtet ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reibungskupplung mit einer Tel­ lerfeder oder Membranfeder zu erstellen, welche durch erhöhte Anpreßkraft ein erhöhtes Drehmoment übertragen kann ohne das Material der Membranfeder oder Tellerfeder zu überfordern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. Durch die Unterstützung der Membranfeder oder Tellerfeder durch wenigstens eine weitere Feder, die parallel zu dieser und in gleicher Richtung wirksam ist ist es möglich, in solchen Fällen, in welchen die bereits vorhandene Membranfeder an ihren Werkstoffgrenzen angelangt ist, eine Erhöhung der Übertragungsfähigkeit zu er­ zielen. Es hat sich herausgestellt, daß diese Lösung wesentlich einfacher ist als eine Vergrößerung der Membranfeder vorzunehmen, da einmal die Durchmesser­ verhältnisse die Verwendung einer größeren Feder oft nicht mehr erlauben, und daß die Verstärkung des Materials infolge von inneren Spannungen nicht mehr weiter vorangetrieben werden kann. Die weitere Feder kann natürlich aus mehre­ ren Einzelfedern zusammengestellt sein.

Dabei ist es vorgesehen, daß die weitere Feder einen zusätzlichen Anteil von An­ preßkraft übernehmen kann, der die gleiche Größenordnung annehmen kann, wie der Anteil der Membran-/Tellerfeder.

Die Aufteilung der Kraftanteile kann dabei vorzugsweise im Bereich 60 zu 40 bis 80 zu 20% liegen, das heißt, daß die Membran- oder Tellerfeder etwa 60 bis 80% der Anpreßkraft aufbringt.

In vorteilhafter Weise weisen beide Federn im eingerückten Zustand (EB) eine in Ausrückrichtung abfallende Federkennlinie auf. Damit ist gewährleistet, daß die zum Lüften der Reibungskupplung notwendige Kraft auf einem niedrigen Niveau gehalten werden kann. Die mit einer solchen Kupplung erzielbare höhere Anpreß­ kraft ist somit nur im geringen Maß mit einer höheren Kraft zu betätigen.

Dabei kann die weitere Feder im Endbereich des Ausrückweges eine zumindest gegen Null gehende Vorspannung aufweisen. Mit einer solchen Konstruktion ist auf besonders einfache Weise eine geringe Ausrückkraft zu realisieren.

Es ist jedoch auch möglich, daß die weitere Feder im Endbereich des Ausrückwe­ ges einen Null-Durchgang aufweist. Mit einer solchen Abstimmung ist die Aus­ rückkraft weiter absenkbar, es ist allerdings dafür Sorge zu tragen, daß die weite­ re Feder nach dem Null-Durchgang nicht in ihre andere stabile Lage kippt, son­ dern an diesem Kippvorgang gehindert wird.

Es wird vorgeschlagen, daß die weitere Feder durch entsprechende Anlenkung nach Null-Durchgang am Umschnappen gehindert ist. Dies kann beispielsweise durch die Anordnung von einfachen Anschlägen erfolgen.

In vorteilhafter Weise ist die weitere Feder als Membran- oder Tellerfeder aus­ gebildet. Mit einer solchen Feder ist es leicht möglich, eine mit zunehmendem Ausrückweg abfallende Federkennlinie zu erzeugen.

Um die Abstimmung der beiden Federn zu erleichtern und immer die gleiche An­ preßkraft aufbringen zu können wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine Einrichtung zur Kompensation des aufgetretenen Belagverschleißes der Reibbelä­ ge vorgesehen ist, um die Einbaulage zumindest der Membran- oder Tellerfeder gegenüber der Anpreßplatte oder dem Kupplungsgehäuse im wesentlichen kon­ stant zu halten.

Erfindungsgemäß wird die weitere Feder vorzugsweise einerseits am Kupplungs­ gehäuse und andererseits an der Membranfeder abgestützt. Somit ist eine einfa­ che und raumsparende Anordnung dieser weiteren Feder möglich.

Die Erfindung sieht vor, daß die Membranfeder über Halteelemente am Kupp­ lungsgehäuse abgestützt ist und die weitere Feder einerseits im Bereich der Hal­ teelemente und andererseits im radialen Abstand davon direkt an der Membran­ feder abgestützt ist. Bei einer solchen Konstruktion sind die Halteelemente für die Membranfeder gleichzeitig zum Abstützen der weiteren Feder ausgebildet, wo­ durch sich die Anzahl der Bauteile der Reibungskupplung in Grenzen halten las­ sen. Andererseits ist die weitere Feder im radialen Abstand dieser Halteelemente direkt an der Membranfeder abgestützt, ohne daß umständliche Übertragungse­ lemente notwendig wären.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Membranfeder auf einem mittleren Durchmesser über Distanzbolzen am Kupplungsgehäuse abgestützt ist, mit einem größeren Durchmesser unter Zwischenschaltung von Elementen einer Einrichtung zur Kompensation des aufgetretenen Belagverschleißes auf die Anpreßplatte einwirkt und die weitere Feder in ihrem auf die Membranfeder einwirkenden Be­ reich mit dieser axial formverbunden ist. Bei einer solchen Konstruktion ist einer­ seits gewährleistet, daß die Membranfeder auch bei Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheibe immer ihre relative Lage beibehält und somit die von ihr erzeugte Anpreßkraft über die Lebensdauer der Reibungskupplung konstant ge­ halten werden kann, und die weitere Feder durch ihre Abstützung einerseits an den Halteelementen und andererseits an der Membranfeder somit ebenfalls ihre relative Lage beibehält, und die von ihr zusätzlich ausgehende Anpreßkraft eben­ falls konstant bleibt. Durch einen Formschluß zwischen Membranfeder und der weiteren Feder ist es möglich, die Federkennlinie der weiteren Feder durch den Null-Punkt verlaufen zu lassen, so daß sie in Folge ihrer steil abfallenden Feder­ kennlinie einen sehr günstigen Kraftverlauf für das Betätigungssystem bewirkt.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläu­ tert. Es zeigen in einzelnen:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine Reibungskupplung;

Fig. 2 u. 3 die Federkraftverläufe mit unterschiedlich abgestimmter weiterer Feder.

Die Reibungskupplung 1 besteht aus einer Druckplatte, die an einer Gegendruck­ platte 2 in Form eines Schwungrades einer Brennkraftmaschine befestigt ist. Die Druckplatte beinhaltet das Kupplungsgehäuse 3, welches an der Gegenandruck­ platte 2 befestigt ist. Es beinhaltet eine Anpreßplatte 4, die gegenüber dem Kupplungsgehäuse 3 drehfest aber axial verlagerbar angeordnet ist. Zwischen der Anpreßplatte 4 und der Gegenanpreßplatte 2 kann eine Kupplungsscheibe 6 mit Reibbelägen 8 eingespannt werden, zur Übertragung eines Drehmomentes auf eine nicht dargestellte Getriebewelle, wobei die Reibbeläge 7 vorzugsweise mit Belagfedern 8 versehen sind, die eine axiale Federkraft aufbringen. Sämtliche Teile der Reibungskupplung 1 sind konzentrisch und drehbar um die Drehach­ se 21 angeordnet. Zur Erzeugung der Anpreßkraft auf die Anpreßplatte 4 ent­ sprechend dem Pfeil A ist einmal die Membranfeder 5 herangezogen, welche am Kupplungsgehäuse 3 schwenkbar gelagert ist und welche auf die Anpreßplatte 4 einwirkt, wobei zwischen Membranfeder 5 und Anpreßplatte 4 eine Einrich­ tung 12 zum Verschleißausgleich bei Verschleiß der Reibbeläge 7 vorgesehen ist. Diese Einrichtung 12 umfaßt unter anderem zwei Verstellringe 16, die in Um­ fangsrichtung durch eine Feder 17 beaufschlagt sind und die entsprechend dem Verschleiß an den Reibbelägen 7 bei gegenseitiger Relativverdrehung den Ab­ stand zwischen Tellerfeder 5 und Anpreßplatte 4 um das Maß des Verschleißes vergrößern. Zu dieser Einrichtung 12 gehört ferner wenigstens ein Spielgeber 15, der in der Anpreßplatte 4 axial gegen eine Klemmkraft verschiebbar ist und der bei Verschleiß relativ zur Anpreßplatte 4 von der Gegendruckplatte 2 wegwei­ send entsprechend dem Verschleiß verschoben wird und der eine Verstellbegren­ zung für die Verstellringe 16 darstellt. Im vorliegenden Fall ist die Membranfe­ der 5 auf einen mittleren Durchmesser über mehrere am Umfang verteilte Di­ stanzbolzen 13 am Kupplungsgehäuse 3 schwenkbar gelagert und sie wirkt im Bereich ihres Außendurchmessers über die Verstellringe 16 auf die Anpreßplat­ te 4 ein. Nach radial innen hin ist die Membranfeder 5 mit mehreren Federzun­ gen 14 versehen, die von einem nicht dargestellten Ausrücksystem betätigt wer­ den können. Zwischen den Köpfen 19 der Distanzbolzen 13 und dem Kupplungs­ gehäuse 3 sind noch zwei Drahtringe 18 vorgesehen, die die Kippbewegung der Membranfeder 5 ohne größere Verluste ermöglichen.

Es ist eine weitere Feder 9 oder 10 vorgesehen, die sich einerseits am Kupp­ lungsgehäuse 3 abstützt und andererseits an der Membranfeder 5. Dabei ist im eingerückten Zustand der Membranfeder diese weitere Feder so angeordnet, daß ihre Vorspannkraft mit der Vorspannkraft der Membranfeder 5 auf die Anpreß­ platte 4 einwirkt, um die Anpreßkraft entsprechend dem Pfeil A zu vergrößern. Bei der Anordnung entsprechend der Feder 9 ist diese im Bereich ihres Außen­ durchmessers an Aussparungen 20 der Distanzbolzen 13 abgestützt und im Be­ reich ihres Innendurchmessers direkt auf den Federzungen 14 der Membranfe­ der 5. Es ist jedoch auch möglich, diese weitere Feder in Form der Feder 10 an­ zuordnen und zwar, im Durchmesserbereich radial außerhalb der Distanzbol­ zen 13. Dabei ist die Feder 10 im Bereich ihres Außendurchmessers auf der Membranfeder 5 aufliegend angeordnet und im Bereich ihres Innendurchmessers liegt sie an der Innenseite des Kupplungsgehäuses 3 an. Auch hier ist ihre Vor­ spannung so gerichtet, daß sie die Einspannkraft der Membranfeder 5 unter­ stützt. Bei bestimmter Auslegung der Federn 9 bzw. 10 ist es nötig, dafür zu sorgen, daß etwa im ausgerückten Zustand der Reibungskupplung 1 die Feder nicht in ihre zweite Ruhelage überschnappen kann. Zu diesem Zweck sind im Hinblick auf die Verwendung der Feder 9 mehrere am Umfang verteilte Niete 11 vorgesehen, die an entsprechenden Federzungen 14 befestigt sind.

Die Wirkungsweise der Reibungskupplung 1 wird in Verbindung mit der Behand­ lung der Fig. 2 und 3 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt Federkraftverläufe über dem Ausrückweg dargestellt, wobei mit EB die Einbaulage der Federn im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 be­ zeichnet ist. Die Federkennlinien bzw. die Federkraftverläufe sind wie folgt ge­ kennzeichnet. Der Federkraftverlauf B gehört zur Membran- oder Tellerfeder 5. Der Federkraftverlauf C entspricht dem der weiteren Feder 9 bzw. 10. Der Feder­ kraftverlauf D ist die Summe aus B und C. Es ist hier zu erkennen, daß die Mem­ branfeder 5 allein durch ihre Federkraft die gewünschte Übertragungsfähigkeit der Reibungskupplung nicht alleine aufbringen kann. Erst in Verbindung mit der zusätzlichen Feder 9 wird eine Einspannkraft für die Anpreßplatte 4 entsprechend dem Pfeil A erreicht, die das gewünschte Drehmoment übertragen kann. Dadurch kann die Membranfeder 5 bezüglich ihrer Materialeigenschaften auf der sicheren Seite ausgelegt werden. Die zusätzliche Feder 9 weist über den Ausrückweg, ausgehend von der Einbaulage, eine stark abfallende Federkennung aus, wodurch der Summenverlauf entsprechend D eine stark abfallende Kennung erhält. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf eine niedrige Ausrückkraft. Dazu ist auszuführen, daß bei Verwendung von gefederten Reibbelägen mit einer Kennlinie E der Belagfe­ dern einer Ausrückkraftkurve F zu erzielen ist. Da die Federkräfte der Belagfe­ dern 8 entsprechend der Kurve E gegen die beiden Federn 5 und 9 entsprechend der Kurve D wirken, muß im Wirkungsbereich der Belagfederung vom Ausrücksy­ stem nicht die volle Kraft entsprechend der Kennlinie D aufgebracht werden. Die Kräfte der Belagfeder entsprechend der Kurve E können nämlich von der gemein­ samen Kennlinie D abgezogen werden. Dadurch ergibt sich die Kennlinie F, die die Ausrückkraft an der Anpreßplatte 4 wiedergibt. Hierzu ist zu bemerken, daß die Ausrückkraft an den Enden der Federzungen 14 prinzipiell den gleichen Ver­ lauf hat, jedoch auf ein deutlich niedriges Maß abgesenkt ist, entsprechend der Hebelverhältnisse, daß heißt der Länge der Federzungen gegenüber der radialen Erstreckung der Membranfeder zwischen ihrer Schwenkauflage und der Auflage an der Anpreßplatte.

Die Federkraftverläufe entsprechend der Fig. 3 unterscheiden sich von denen von Fig. 2 lediglich darin, daß die Kennlinie C der zusätzlichen Feder 9, 10 so abge­ stimmt ist, daß noch in Bereich des Ausrückweges ein Null-Durchgang stattfin­ det. Dieser Null-Durchgang ist damit zu erklären, daß die zusätzliche Feder 9, 10 in Form einer Membran- oder Tellerfeder aus ihrer einen stabilen Lage in die ande­ re stabile Lage umschnappen möchte. Sie wird allerdings am Umschnappen da­ durch gehindert, daß entsprechend Fig. 1 die Feder 9 beispielsweise durch Nie­ te 11 formschlüssig mit den Federzungen 14 verbunden ist. Durch die Wahl einer solchen Kennlinie ist es möglich, die benötigte Ausrückkraft entsprechend der Kennlinie F gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 2 deutlich abzusenken. Trotz­ dem ist gewährleistet, daß im Einbaupunkt mit Hilfe der zusätzlichen Feder 9, 10 eine ausreichend große Anpreßkraft entsprechend Pfeil A realisierbar ist.

Claims (12)

1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Gegen­ druckplatte, ein an der Gegendruckplatte befestigtes Kupplungsgehäuse, eine im Kupplungsgehäuse drehfest geführte Anpreßplatte, die durch die Kraft ei­ ner Membran- oder Tellerfeder in Richtung Gegendruckplatte vorspannbar ist, eine Kupplungsscheibe mit vorzugsweise abgefederten Reibbelägen, die zwi­ schen Anpreßplatte und Gegenanpreßplatte einspannbar ist und die durch Reibeinspannung ein Drehmoment von Gegendruckplatte/Anpreßplatte auf ei­ ne Getriebewelle überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Übertragung des Drehmomentes vorgesehene Anpreßkraft (A) zu einem Teil von der Membran- oder Tellerfeder (5) und zu einem anderen Teil von wenigstens einer weiteren Feder (9, 10) aufgebracht wird, die parallel zur ersten und in gleicher Richtung wirksam ist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Einspannkräfte derart vorgenommen ist, daß die Mem­ bran- oder Tellerfeder (5) zumindest die Hälfte der Einspannkraft aufweist.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Kraftanteile vorzugsweise im Bereich 60 zu 40 bzw. 80 zu 20% liegt.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (5; 9, 10) im eingerückten Zustand (EB) eine in Ausrückrich­ tung abfallende Federkennlinie aufweisen.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feder (9, 10) im Endbereich des Ausrückweges eine zumin­ dest gegen Null gehende Vorspannung aufweist.

6. Reibungskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feder (9, 10) im Endbereich des Ausrückweges einen Null-Durchgang aufweist.

7. Reibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feder (9, 10) durch entsprechende Anlenkung nach Null-Durchgang am Umschnappen gehindert ist (11).

8. Reibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feder (9, 10) eine Membran- oder Tellerfeder (5) ist.

9. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhaltung der Einbaulage zumindest der Membran- oder Tellerfe­ der (5) gegenüber der Anpreßplatte (4) oder dem Kupplungsgehäuse (3) eine Einrichtung (12) zur Kompensation des aufgetretenen Belagverschleißes der Reibbeläge (7) vorgesehen ist.

10. Reibungskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feder (9, 10) vorzugsweise einerseits am Kupplungsgehäu­ se (3) und andererseits an der Membranfeder (5) abgestützt ist.

11. Reibungskupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranfeder (5) über Halteelemente (13) am Kupplungsgehäuse (3) abgestützt ist und die weitere Feder (9, 10) einerseits im Bereich der Haltee­ lemente (13) und andererseits im radialen Abstand davon direkt an der Mem­ branfeder (5) abgestützt ist.

12. Reibungskupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranfeder (5) auf einem mittleren Durchmesser über Distanzbol­ zen (13) am Kupplungsgehäuse (3) abgestützt ist, mit einem größeren Durchmesser unter Zwischenschaltung von Elementen einer Einrichtung (12) zur Kompensation des aufgetretenen Belagverschleißes auf die Anpreßplat­ te (4) einwirkt und die weitere Feder (9) in ihren auf die Membranfeder (5) einwirkenden Bereich mit dieser axial formverbunden ist (11).