DE19739974A1 - Mehrscheibenkupplung mit thermischer Ausdehnungs- Kompensationseinheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrscheibenkupplung und insbesondere eine Mehrscheibenkupplung für ein Renn­ fahrzeug.

Im allgemeinen weist eine bei einem Rennfahrzeug oder der­ gleichen verwendete Mehrscheibenkupplung bzw. Lamellenkupp­ lung einen ersten zylindrischen Bereich auf, welcher an ei­ nem Schwungrad befestigt ist. Ein Nabenflansch mit einem zweiten zylindrischen Bereich ist radial innerhalb des er­ sten zylindrischen Bereiches angeordnet. Der Nabenflansch ist mit einer Welle verbunden. Antriebsplatten und angetrie­ bene Platten greifen zwischen den ersten bzw. zweiten zylin­ drischen Bereichen ein. Ein Druckmechanismus drückt wahlwei­ se die Antriebs- und angetriebenen Platten zum Schwungrad. Der Druckmechanismus weist einen Kupplungsdeckel, eine Druckplatte und eine Membranfeder für die Vorspannung der Druckplatte auf. Der Druckmechanismus ist am ersten zylin­ drischen Bereich befestigt und an einer den Antriebsplatten und den angetriebenen Platten gegenüberliegenden Seite vor­ gesehen.

Bei einem Autorennen spielt die Kupplung, insbesondere beim Anfahren des Fahrzeuges, eine wesentliche Rolle, da ein guter Start ein Rennen entscheiden kann. Die Umdrehungsge­ schwindigkeit des Motors beim Rennstart ist sehr hoch, so daß das Einrücken der Kupplung beim Anfahren extrem delikat ist und der Fahrer gewöhnlich den Kupplungsvorgang sehr vorsichtig ausführt. Kurz vor dem Rennstart wartet der Fahrer auf das Zeichen, welches den Start des Rennens an­ zeigt, während eine Fahrzeugbewegung verhindert und ein gewisser Grad an Kupplungsdrehmoment in der Kupplung bei­ behalten wird, ohne daß die Kupplung vollständig eingerückt wird, bis das Rennen tatsächlich startet. Anschließend löst der Fahrer die Bremsen, rückt gleichzeitig mit dem den Rennbeginn kennzeichnenden Zeichen die Kupplung ein und anschließend fährt das Fahrzeug an. Hierbei sollte keine Kupplungsdrehmomentänderung während des Einrück- und Ausrückvorganges der Kupplung, bis das Fahrzeug fährt, auftreten.

Wenn sich jedoch die Kupplung für eine längere Zeit im Ein­ rückbetrieb mit fortwährender Reibung befindet, so daß eine Gleitbewegung zwischen den Platten auftritt, werden die An­ triebsplatten, die angetriebenen Platten und weitere diesen Platten benachbarte Elemente aufgrund der Reibung erhitzt. Somit dehnen sich diese Elemente bzw. Bauteile in Axialrich­ tung aus und die Drucklast der Membranfeder wird relativ gesehen erhöht. Die thermische Expansion bzw. Ausdehnung kann abrupt eine Zunahme des Kupplungsdrehmomentes verur­ sachen, selbst wenn der Fahrer im wesentlichen eine kon­ stante Kraft am Kupplungspedal beibehält. Somit kann das übertragene Kupplungsdrehmoment die vom Fahrer während den kritischen Momenten erwünschte Größe und Drehmomentüber­ tragung übersteigen. Folglich erfahren die Antriebsplatten und die angetriebenen Platten aufgrund der Reibung einen ungewöhnlichen Verschleiß. Zudem kann für den Fahrer das Problem auftreten, daß zum kritischen Zeitpunkt die Kupplung geringer oder stärker ein- oder ausgerückt ist, als er­ wünscht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einrückpunkt der Kupplung beim Anfahren des Fahrzeuges bei hoher Drehge­ schwindigkeit zu stabilisieren und eine abrupte Zunahme des Kupplungsdrehmomentes aufgrund thermischer Expansion jedes Bauteiles in einer Mehrscheibenkupplung, insbesondere in ei­ ner Mehrscheibenkupplung für ein Rennfahrzeug, zu verhin­ dern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombina­ tion des Anspruches 1 gelöst; die Unteransprüche haben be­ vorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine bei einem Fahrzeug zum wahlweisen Übertragen eines Drehmomentes von einem Schwungrad auf ein Getriebe verwende­ te Mehrscheibenkupplung ein Antriebselement, welches mit dem Schwungrad verbindbar ist, und ein Abtriebselement auf, wel­ ches konzentrisch innerhalb des Antriebselementes für eine Relativdrehung zum Antriebselement angeordnet ist. Ein äuße­ rer Umfangsbereich der ersten ringförmigen Reibungsplatte ist relativ zum Antriebselement drehbar, jedoch mit dem Antriebselement in drehfestem Eingriff. Ein innerer Umfangs­ bereich einer zweiten ringförmigen Reibungsplatte ist rela­ tiv zum Abtriebselement bewegbar, jedoch im Abtriebselement drehfest eingeordnet. Die zweite ringförmige Reibungsplatte kann die erste ringförmige Reibungsplatte berühren. Ein Kupplungs-Druckmechanismus ist am Antriebselement befestigt, und die ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten werden für ein Ein- oder Ausrücken ineinander wahlweise vorgespannt. Der Kupplungs-Druckmechanismus liefert ein Vor­ spannungs-Kraftniveau gegen die ersten und zweiten ringför­ migen Reibungsplatten. Ein elastisches Element mit niedriger Steifheit ist neben zumindest einer der ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten koaxial angeordnet. Das elasti­ sche Element mit niedriger Steifheit liefert eine elastische Reaktionskraft, welche niedriger als das Vorspannungskraft­ niveau des Kupplungs-Druckmechanismus gegen die ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten ist. Das elastische Element mit niedriger Steifheit absorbiert axiale Abmes­ sungszunahmen der ersten und zweiten ringförmigen Reibungs­ platten und des Kupplungs-Druckmechanismus, welche aufgrund von thermischer Ausdehnung auftreten.

Vorzugsweise ist der maximale Grad an axialer elastischer Verformung des elastischen Elementes mit niedriger Steifheit kleiner als 0,2 mm.

Bevorzugt ist das elastische Element mit niedriger Steifheit ein konisch geformtes elastisches Element, welches zwischen den ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten und dem Kupplungs-Druckmechanismus angeordnet ist.

Vorzugsweise weist der Kupplungs-Druckmechanismus einen Kupplungsdeckel auf, welcher auf einer Axialseite des An­ triebselements gegenüberliegend dem Schwungrad derart ange­ ordnet ist, daß die ersten und zweiten ringförmigen Rei­ bungsplatten zwischen dem Kupplungsdeckel und dem Schwungrad festgelegt sind. Der Kupplungsdeckel ist am Antriebselement befestigt. Die Druckplatte ist tellerfederförmig und zwi­ schen dem Kupplungsdeckel und den ersten und zweiten ring­ förmigen Reibungsplatten angeordnet. Die Membranfeder wird durch den Kupplungsdeckel gestützt. Die Membranfeder spannt die Druckplatte zum Schwungrad vor. Das elastische Element mit niedriger Steifheit ist die Druckplatte.

Vorzugsweise ist eine der ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten tellerfederförmig und weist das elastische Element mit niedriger Steifheit auf.

Bevorzugt ist das Antriebselement mit einem ersten zylindri­ schen Bereich und das Abtriebselement mit einem zweiten zy­ lindrischen Bereich ausgebildet, welcher innerhalb einer in­ neren Umfangsseite des ersten zylindrischen Bereiches ange­ ordnet ist. Die erste ringförmige Reibungsplatte weist meh­ rere Reibungsscheiben auf, welche zwischen dem ersten zylin­ drischen Bereich und dem zweiten zylindrischen Bereich posi­ tioniert sind. Der äußere Umfangsbereich der ersten ringför­ migen Reibungsplatte greift in den ersten zylindrischen Be­ reich ein, so daß er relativ zum ersten zylindrischen Be­ reich in Axialrichtung bewegbar, jedoch relativ zum ersten zylindrischen Bereich drehfest ist. Die zweite ringförmige Reibungsplatte weist mehrere Reibungsscheiben auf. Die zwei­ ten ringförmigen Platten sind alternierend und benachbart zu den ersten ringförmigen Reibungsplatten in Axialrichtung an­ geordnet. Der innere Umfangsbereich der zweiten ringförmigen Reibungsplatten greift in den zweiten zylindrischen Bereich ein, so daß sie relativ zu dem zweiten zylindrischen Bereich in Axialrichtung bewegbar, jedoch relativ zum zweiten zylin­ drischen Bereich drehfest sind.

Alternativ ist das elastische Element mit niedriger Steif­ heit eine ringförmige Platte, welche mit mehreren vorstehen­ den konvexen Bereichen an deren gegenüberliegenden Axialsei­ ten ausgebildet ist.

Bevorzugt besteht das elastische Element mit niedriger Steifheit aus einem Verbundmaterial.

Vorzugsweise weist das Verbundmaterial Kohlenstoffasern auf.

Die elastische Reaktionskraft des elastischen Elementes mit niedriger Steifheit ist geringer als die Drucklast zu beiden ringförmigen Platten, wobei die Drucklast das zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement zu übertragende, für den Start des Fahrzeugs erforderliche Drehmoment ermöglicht. Zudem absorbiert das elastische Element mit niedriger Steif­ heit den Grad an Axialverformung jedes Bauteiles, welche aufgrund seiner thermischen Ausdehnung auftritt.

Kurz vor dem Kupplungseinrückpunkt, etwa beim Start eines Autorennens, werden aufgrund der Reibungswärme beide ring­ förmigen Reibungsplatten und jedes den Kupplungs-Druckmecha­ nismus bildende Bauteil erhitzt, wenn die Kupplung im Ein­ rück- und Ausrückprozeß des Motors bei hoher Rotation ge­ halten wird, während die Bremse betätigt ist. Somit dehnen sich diese Bauteile thermisch in Axialrichtung aus. Bei dieser Lamellenkupplungsscheibe absorbiert des elastische Element mit niedriger Steifheit die Verformung dieser Bauteile, welche aufgrund der thermischen Expansion bzw. Ausdehnung auftritt. Jedoch reicht die elastische Reaktions­ kraft aufgrund der elastischen Verformung des elastischen Elementes mit niedriger Steifheit nicht aus, um beide Rei­ bungsplatten in Eingriff miteinander zu drücken, so daß das für das Anfahren des Fahrzeugs erforderliche Drehmoment übertragen wird. Demzufolge nimmt das Kupplungsdrehmoment nicht abrupt zu, wenn die Kupplung im teilweise eingerückten Zustand bei hoher Rotation des Motors kurz vor dem Kupp­ lungs-Einrückpunkt gehalten wird. Hierdurch kann ein An­ fahren des Fahrzeugs gegen den Willen des Fahrers verhindert und ungewöhnlicher Verschleiß der ersten und zweiten Rei­ bungsplatten unterdrückt werden.

Idealerweise sollte die elastische Reaktionskraft des ela­ stischen Elementes mit niedriger Steifheit zur willkürlichen Verformung des elastischen Elementes mit niedriger Steifheit konstant sein. Hierbei ist der Wert der elastischen Reak­ tionskraft immer konstant, wenn sich das elastische Element mit niedriger Steifheit durch die Absorption der thermischen Ausdehnung elastisch verformt, so daß die an beiden ringför­ migen Reibungsplatten anliegende Drucklast sich nicht verän­ dert. Mit anderen Worten variiert das übertragende Kupp­ lungsdrehmoment nicht, wenn sich die Kupplung im teilweise eingerückten Zustand befindet.

Wenn sich das elastische Element mit niedriger Steifheit stark elastisch verformt, wird ein zusätzlicher Dämpfungs­ effekt beim Kupplungs-Einrückvorgang erzeugt und beeinflußt negativ die Zeit bis zur Beendigung des Einrückvorganges der Kupplung. Insbesondere bei einem Rennen sollte das komplette Drehmoment zum Startzeitpunkt übertragen werden sowie vor­ teilhafterweise eine Zeitverzögerung auf ein Minimum unter­ drückt werden. Bei der Mehrscheibenkupplung der vorliegenden Erfindung wird die minimal erforderliche Abmessung zum Ab­ sorbieren der Deformation aufgrund der thermischen Expansion als Maximalgröße der elastischen Verformung des elastischen Elementes mit niedriger Steifheit vorgegeben, um den obigen Dämpfungseffekt auszuschließen. Somit wird der Kupplungs-Einrückpunkt stabilisiert und die für den Einrückvorgang der Kupplung erforderliche Zeit verkürzt, so daß die Beschleu­ nigung beim Rennstart verbessert wird.

Wie oben beschrieben, kann das elastische Element mit nie­ driger Steifheit aufgrund der Wärme verschlechtert werden, da es bei hoher Temperatur eingesetzt wird. Hierbei weisen als Verstärkung verwendete Kohlenstoffasern eine exzellente Wärmebeständigkeit auf und wird ein Kohlenstoffmatrix-Ver­ bund verwendet, um die Verschlechterung des elastischen Ele­ mentes mit niedriger Steifheit zu unterdrücken. Zudem hat ein derartiger Verbund den Vorteil der Leichtgewichtigkeit und der Verschleißbeständigkeit.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Fahrzeug-Mehrscheiben­ kupplung entsprechend einem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht der Mehr­ scheibenkupplung von Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht eines Naben­ flansches der Mehrscheibenkupplung der Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Querschnittansicht ähnlich Fig. 1 einer Mehr­ scheibenkupplung entsprechend einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Querschnittansicht ähnlich den Fig. 1 und 4 ei­ ner Mehrscheibenkupplung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Querschnittansicht ähnlich den Fig. 1, 4 und 5 einer Mehrscheibenkupplung entsprechend einem vier­ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Mehr­ scheibenkupplung entsprechend dem vierten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Seitenansicht der in Fig. 7 dargestellten Mehr­ scheibenkupplung;

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Verbundelementes, welches von der Mehrscheibenkupplung der Fig. 7 entfernt wurde; und

Fig. 10 eine Endansicht des Verbundelementes von Fig. 9.

ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht einer Mehrscheiben-Trockenkupplung 1 für ein Kraftfahrzeug entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Linie O-O stellt die Drehachse der Mehrscheibenkupplung 1 bzw. Lamellenkupplung dar. Ein (nicht dargestellter) Motor ist auf der linken Seite der Mehrscheibenkupplung 1 sowie ein (nicht dargestelltes) Getriebe auf der rechten Seite der Mehrscheibenkupplung 1 von Fig. 1 angeordnet. Nachfolgend wird die linke Seite von Fig. 1 als Motorseite und die rech­ te Seite von Fig. 1 als Getriebeseite bezeichnet, um die Orientierung zu vereinfachen.

Die Mehrscheibenkupplung 1 wird zur Übertragung/Unterbre­ chung eines Drehmomentes von einem Schwungrad 2 des (nicht dargestellten) Motors auf eine (nicht dargestellte) Ge­ triebewelle verwendet. Die Mehrscheibenkupplung 1 besteht hauptsächlich aus einem Schwungradring 5 (erster zylindri­ scher Bereich) als Antriebselement, einem Nabenflansch 6 als Abtriebselement und einer ringförmigen Reibungsplattengruppe 9, welche aus mehreren Antriebsplatten 7 (erste ringförmige Reibungsplatten) und mehreren angetriebenen Platten 8 (zweite ringförmige Reibungsplatten) besteht, die zwischen dem Schwungradring 5 und dem Nabenflansch 6 angeordnet sind. Zusätzlich ist eine Kupplungsdeckelanordnung 10 (ein Kupp­ lungs-Druckmechanismus) zum wahlweisen Ein- und Ausrücken der Platten 7 und 8 ineinander bzw. auseinander und eine konische Feder 90 vorgesehen, welche zwischen der ringförmi­ gen Reibungsplattengruppe 9 und der Kupplungsdeckelanordnung 10 positioniert ist.

Der Nabenflansch 6 weist eine zentral angeordnete Wulst 11, einen Flansch 12, welcher radial nach außen und einstückig von der Wulst 11 verläuft, sowie einen zweiten zylindrischen Bereich 13 auf, welcher einstückig an dem Außenumfang des Flansches 12 ausgebildet ist. Eine Keilverzahnungsöffnung 11a ist in der Mitte der Wulst bzw. des Nabenwulstes 11 aus­ gebildet. Die Keilverzahnungsöffnung 11a greift in die Keil­ verzahnung der Getriebewelle ein. Somit ist der Nabenflansch 6 drehfest relativ zur Getriebewelle, jedoch in Axialrich­ tung relativ zur Getriebewelle bewegbar. Der Flansch 12 des Nabenflansches 6 weist mehrere kreisförmige Luftventila­ tionsöffnungen 14 in Abständen in Umfangsrichtung auf. Der zweite zylindrische Bereich 13 verläuft in beide Axialrich­ tungen vom Flansch 12 (das heißt, der zweite zylindrische Bereich 13 verläuft axial zur Motorseite und axial zur Getriebeseite). Eine Anzahl an Außenzähnen 13a verläuft in Axialrichtung, welche am Außenumfang des zweiten zylindri­ schen Bereiches 13 ausgestaltet sind.

Wie in Fig. 2 dargestellt, verläuft eine Öffnung 13c durch jeden externen Zahn 13a in Axialrichtung. Mehrere Luftdurch­ gangsöffnungen bzw. Luftkanalöffnungen 19 und mehrere Luft­ kanalöffnungen 20 sind jeweils gleich beabstandet in Um­ fangsrichtung im zweiten zylindrischen Bereich 13 an dem an beiden Seiten in Axialrichtung verlaufenden Bereich ausge­ staltet. Die Luftdurchgangskanäle 19 und 20 verlaufen je­ weils durch den zweiten zylindrischen Bereich 13 im wesent­ lichen in Radialrichtung, wobei deren radial äußeren Enden zum Bodenbereich eines benachbarten Paares von externen Zäh­ nen 13a offen sind.

Der Schwungradring 5 ist an der radialen Außenseite des zweiten zylindrischen Bereiches 13 konzentrisch positio­ niert. Der Schwungradring 5 ist an seinem Ende auf der lin­ ken Seite der Fig. 1 am Schwungrad 2 des Motors durch mehre­ re Bolzen bzw. Schrauben 23 befestigt. Der Schwungradring 5 umfaßt eine Innenverzahnung 5a. Luftdurchgangsnuten bzw. Luftkanalnuten 24 sind auf der äußeren Umfangsfläche des Schwungradringes 5 an mehreren Positionen (etwa drei Posi­ tionen) in gleichen Abständen vorgesehen. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Luftkanalnuten 24 auf den radialen Außenseiten der angetriebenen Platten 8 ausgestaltet. Jede Luftkanalnut 24 verläuft bogenförmig entlang dem Umfang des Schwungradrings 5. Der Bodenbereich jeder Luftkanalnut 24 ist zu den Boden­ flächen der Vielzahl an Innenzähnen 13a offen. Die Luft­ kanalnuten 24 verlaufen in Umfangsrichtung, so daß eine verbesserte Wärmeverteilung und eine Gewichtsverminderung des Schwungradrings 5 erzielt werden kann.

Die ringförmige Reibungsplattengruppe 9 ist zwischen der Innenseite des Schwungradrings 5 und dem zweiten zylindri­ schen Bereich 13 des Nabenflansches 6 positioniert. Die ringförmige Reibungsplattengruppe 9 ist zwischen der Reibungsfläche 64 des Schwungrades 2 und einer ringförmigen Druckplatte 29 (wird später noch beschrieben) axial angeord­ net.

Die ringförmige Reibungsplattengruppe 9 besteht aus vier An­ triebsplatten 7 und drei angetriebenen Platten 8, welche al­ ternierend in Axialrichtung angeordnet sind. Die Antriebs­ platten 7 und die angetriebenen Platten 8 sind trockene aus Kohlenstoff hergestellte ringförmige Reibungsplatten und al­ le koaxial zur Getriebewelle angeordnet. Die Antriebsplatten 7 sind mit Radialvorsprüngen 26 in ihrem äußeren Umfangsbe­ reich ausgebildet. Die Vorsprünge 26 sind in drehfestem Ein­ griff mit der Innenverzahnung 5a des Schwungradringes 5, können jedoch in Axialrichtung gleiten. Die angetriebenen Platten 3 sind mit Radialvorsprüngen 27 an ihrem inneren Um­ fangsbereich ausgestaltet. Die Vorsprünge 27 greifen dreh­ fest in die Außenverzahnung 13a des zweiten zylindrischen Bereiches 13 ein, können jedoch in Axialrichtung gleiten.

Die Kupplungsdeckelanordnung 10 besteht hauptsächlich aus einem Kupplungsdeckel 28, einer ringförmigen Druckplatte 29, welche innerhalb des Kupplungsdeckels 28 positioniert ist, einer Membranfeder 30, welche als Druckelement dient, um die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2 (der Motorseite) zu drücken, sowie aus einem Stützmechanismus 31, welcher die Membranfe­ der 30 auf dem Kupplungsdeckel 28 abstützt.

Der Kupplungsdeckel 28 ist an einer Endfläche des Schwung­ radringes 5 durch Bolzen 22 bzw. Schrauben befestigt. Der Kupplungsdeckel 28 besteht hauptsächlich aus Aluminium, um dessen Gewicht zu reduzieren.

Die Druckplatte 29 ist auf der rechten Seite von Fig. 1 der Antriebsplatte 7 vorgesehen, welche nahe dem Kupplungsdeckel 28 positioniert ist. Die Druckplatte 29 ist mit Radialvor­ sprüngen 32 an ihrem äußeren Umfangsbereich ausgestaltet. Die Vorsprünge 32 greifen drehfest in die Innenverzahnung 5a ein, können jedoch in Axialrichtung gleiten. Ein ringförmi­ ger erhabener, im Querschnitt halbkreisförmiger Bereich 33 ist auf dem inneren Umfangsbereich der Druckplatte 29 auf der Getriebeseite ausgebildet.

Die Membranfeder 30 ist aus zweiüberlappenden scheibenför­ migen Elementen gebildet. Die Membranfeder 30 besteht aus einem ringförmigen elastischen Bereich 30a und mehreren Hebelbereichen 30b, welche vom Innenumfang des ringförmigen elastischen Bereiches 30a radial nach innen verlaufen. Die Hebelbereiche 30b sind in gleichen Abständen in Umfangsrich­ tung vorgesehen. Ein Schlitz ist zwischen benachbarten Hebelbereichen 30b ausgebildet. Eine Aussparung 30c mit ei­ ner relativ großen Breite in Umfangsrichtung ist in einem radialen Außenbereich jedes Schlitzes ausgestaltet.

Die Membranfeder 30 berührt den ringförmigen erhabenen Be­ reich 33 der Druckplatte 29 mit ihrem äußeren Umfangsbereich des ringförmigen elastischen Bereiches 33a, so daß die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2 (der Motorseite) gedrückt wird.

Ein (nicht dargestellter) Ausrück- bzw. Lösemechanismus ist benachbart dem inneren Umfangsbereich der Membranfeder 30 angeordnet. Wenn der Ausrückmechanismus die Enden der Hebel­ bereiche 30b der Membranfeder 30 zum Schwungrad 2 drückt, wird der äußere Umfangsbereich des ringförmigen Bereiches 30a und der Membranfeder 30 vom ringförmigen erhabenen Be­ reich 33 der Druckplatte 29 getrennt. Somit wird der Druck der Membranfeder 30, mit welchem die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2 gedrückt wird, gelöst. Als Folge wird die Kupp­ lung ausgerückt.

Der Stützmechanismus 31 besteht hauptsächlich aus einem Paar erster und zweiter ringförmiger Stützelemente 35, 36, welche den inneren Umfangsbereich des ringförmigen Bereiches 30a der Membranfeder 30 stützen, sowie aus mehreren Schrauben bzw. Bolzen 37, welche sowohl die ringförmigen Stützelemente 35 als auch 36 am Kupplungsdeckel 28 fixieren. Die Stützele­ mente 35, 36 verlaufen in Umfangsrichtung entlang der Mem­ branfeder 30 und weisen Stützbereiche 38 und 39 an ihren je­ weiligen äußeren Umfangsbereichen auf. Die Stützbereiche 38 bzw. 39 sind im Querschnitt konvex, etwa halbkreisförmig, an Bereichen, die mit der Membranfeder 30 in Kontakt sind. Der Stützbereich 38 des ersten ringförmigen Stützelementes 35 berührt die Membranfeder 30 von der Getriebeseite (rechte Seite in Fig. 1) und der Stützbereich 39 des zweiten ring­ förmigen Stützelementes 36 berührt die Membranfeder 30 von der Motorseite (linke Seite in Fig. 1).

Die konische Feder 90 stellt ein ringförmiges tellerfeder­ förmiges elastisches Element dar und ist zwischen der Platte nahe der Kupplungsdeckelanordnung 10 (rechte Seite in Fig. 1) und der Druckplatte 29 positioniert. Die Steifheit der konischen Feder 90 wird derart eingestellt, daß dessen Reak­ tionskraft der zum Übertragen eines Drehmomentes beim Ein­ rück- und Ausrückvorgang der Kupplung erforderlichen Druck­ last entspricht. Die Feder-Reaktionskraft der konischen Fe­ der 90 ist somit kleiner als die Drucklast der Membranfeder 30 in einem vollständig eingerückten Zustand der Kupplung. Im eingerückten Zustand der Kupplung wird die konische Feder 90 bis zu einem Maximum elastisch verformt und die Schräg­ stellung bzw. Neigung der konischen Feder nimmt im wesentli­ chen eine flache Form an. Der maximale Grad der elastischen Verformung der konischen Feder 90 wird zwischen 0,1 bis 0,2 mm entsprechend dem thermischen Expansionsgrad jedes Bautei­ les eingestellt, welches die relative Position zwischen der Druckplatte 29 und dem Schwungrad 2 beeinflussen kann. Zudem erhöht die konische Feder 90 ihre Feder-Reaktionskraft so wenig wie möglich, wenn sie in Axialrichtung zusammenge­ drückt wird.

Der Nabenflansch 6 ist in Axialrichtung relativ zur Getrie­ bewelle bewegbar. Folglich muß die Axialbewegung des Naben­ flansches 6 begrenzt werden. Hierfür ist, wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, der zweite zylindrische Bereich 13 des Nabenflansches 6 mit drei bogenförmigen Platten 52 ausgebil­ det. Jede bogenförmige Platte 52 ist zwischen den Vorsprün­ gen 27 zweier benachbarter angetriebener Platten 8 positio­ niert. Da das oben genannte Schwungrad 2 und die Druckplatte 29 die Axialbewegung der Antriebsplatten 7 und der angetrie­ benen Platten 8 begrenzt, werden eine Vielzahl von bogenför­ migen Platten 52 zwischen den Vorsprüngen 27 der beiden an­ getriebenen Platten 8 angeordnet, deren axiale Positionen begrenzt sind, so daß die Axialposition des Nabenflansches 6 innerhalb des vorgegebenen Bereiches beschränkt wird.

Nachfolgend wird die Betriebsweise erläutert.

Beim Kupplungs-Einrückzustand drückt der ringförmige elasti­ sche Bereich 30a der Membranfeder 30 die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2. Somit wird die Druckplatte 29 zur ringförmigen Reibungsplattengruppe 9 gedrückt, so daß die Antriebsplatten 7 und die angetriebenen Platten 8 zwischen der Druckplatte 29 und dem Schwungrad 2 positioniert und miteinander in Kon­ takt gedrückt werden. Als Ergebnis wird ein vom Schwungrad 2 auf den Schwungradring 5 übertragenes Drehmoment zum Naben­ flansch 6 durch die Antriebsplatten 7 und die angetriebenen Platten 8 und weiter durch den Nabenflansch 6 zur Getriebe­ welle abgegeben.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Kupplungs-Einrückvor­ ganges beim Start eines Autorennens erläutert. Zuerst erhöht bei angezogener Bremse der Fahrer normalerweise die Um­ drehungsgeschwindigkeit des Motors, stellt die Kupplungspo­ sition ein und prüft den Kupplungs-Einrückpunkt. Da die Feder-Reaktionskraft der konischen Feder 90 der zum Über­ tragen des Drehmomentes erforderlichen Drucklast entspricht, stellt der Punkt, an welchem die konische Feder 90 beginnt, sich elastisch zu verformen, einem Punkt während des Kupp­ lungs-Einrück- und -Ausrückvorganges dar. Vor dem Einrücken der Kupplung beim Rennen hält der Fahrer normalerweise die Kupplung an einem Punkt, an dem ein Teileingriff erzielt wird. Wird die Kupplung in diesem teilweise eingerückten Zustand gehalten, wird Wärme aufgrund der zwischen den Platten 7 und 8 erzeugten Reibung produziert. Somit dehnen sich beide Platten 7 und 8 und die umgebenden Elemente thermisch aus. Die Kraft in Axialrichtung, welche von der thermischen Expansion bzw. Ausdehnung der verschiedenen Bauteile resultiert, ist größer als die für die Kupplung erforderliche Drucklast, so daß die Kupplung vollständig eingerückt wird und ein Drehmoment überträgt. Demgemäß werden bei Abwesenheit der konischen Feder 90 die Antriebs­ platten 7 und die angetriebenen Platten 8 miteinander zusammengedrückt und das Kupplungs-Übertragungsdrehmoment aufgrund der thermischen Expansion abrupt erhöht.

Entsprechend der Mehrscheibenkupplung 1 der vorliegenden Er­ findung absorbiert jedoch die konische Feder 90 einen be­ achtlichen Umfang der thermischen Expansion durch die ela­ stische Verformung. Hierdurch kann eine abrupte Zunahme des Drehmomentes aufgrund der thermischen Ausdehnung verhindert werden.

Des weiteren ist die Mehrscheibenkupplung 1 derart ausge­ staltet, daß die Feder-Reaktionskraft der konischen Feder 90 nicht zunimmt, wenn die konische Feder 90 verformt wird, so daß Kupplungs-Drehmomentänderungen beim Einrück- und Aus­ rückvorgang der Kupplung minimiert werden.

Wenn der Fahrer des Rennwagens das den Rennbeginn signali­ sierende Zeichen sieht, löst der Fahrer die Bremse und rückt die Kupplung ein. Die konische Feder 90 wird anschließend verformt, so daß deren Neigung flach wird. Das heißt, die konische Feder 90 verformt sich maximal und wird als starrer Körper zwischen die Druckplatte 29 und die Kupplungsplatte 7 gesetzt. Hierbei wird während des Kupplungs-Einrückvorganges durch die elastische Verformung der konischen Feder 90 zwi­ schen der elastischen Verformung aufgrund der Absorption der thermischen Ausdehnung und der maximalen elastischen Verfor­ mung ein Dämpfungseffekt erzielt. Dieser Dämpfungseffekt verzögert den Kupplungseingriff und ist während des Renn­ startes unerwünscht. Bei der konischen Feder 90 des vorlie­ genden Ausführungsbeispieles wird die maximale Größe der elastischen Verformung der konischen Feder 90 ermittelt, in­ dem die Axialabmessung des zu erwartenden thermischen Aus­ dehnungsgrades der verschiedenen Bauteile des Kupplungsme­ chanismus berechnet wird. Demgemäß wird der zusätzliche Dämpfungseffekt unterdrückt. Folglich wird ein schnelles Einrücken der Kupplung bei Rennbeginn beibehalten.

Um die Kupplung in den ausgerückten Zustand zu versetzen, drückt der (nicht dargestellte) Ausrückmechanismus das Ende des Hebelbereiches 30b der Membranfeder 30 zum Schwungrad 2, so daß der äußere Umfangsbereich des ringförmigen elasti­ schen Bereiches 30a in Richtung von der Druckplatte 29 weg bewegt wird. Demgemäß wird der Druck zwischen den Antriebs­ platten 7 und den angetriebenen Platten 8 gelöst, so daß die Kupplung in den ausgerückten Zustand gesetzt wird.

ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Obgleich die thermische Ausdehnung jedes Bauteils durch die konische Feder 90 beim ersten Ausführungsbeispiel absorbiert wird, kann die thermische Ausdehnung jedes Bauteils durch eine elastisch verformbare Druckplatte 129, wie in Fig. 4 dargestellt, absorbiert werden. Die Druckplatte 129 weist ähnliche Eigenschaften wie die oben mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel diskutierte konische Feder 90 auf. Beim in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird die Druckplatte 129 mit konischer Form spritzgegossen.

DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Obgleich die thermische Ausdehnung jedes Bauteils durch die konische Feder 90 des ersten Ausführungsbeispieles absor­ biert wird, kann die thermische Ausdehnung auch durch eine der Platten 7 oder 8 der ringförmigen Reibungsplattengruppe 9, welche konische Form aufweisen, absorbiert werden. Bei­ spielsweise wird, wie in Fig. 5 dargestellt, die Platte 7b konusförmig spritzgegossen. Somit weist die Platte 7b im we­ sentlichen die gleichen Eigenschaften und Wirkungen wie die oben beschriebene konische Feder 90 auf.

Die Kupplungsplatte 7b der Kupplungsplatten 7 ist nahe der Druckplatte 29 angeordnet und konusförmig spritzgegossen, so daß es ein elastisches Element mit niedriger Steifheit dar­ stellt.

VORTEILE

Bei der Mehrscheibenkupplung, insbesondere Mehrscheibenkupp­ lung für einen Rennwagen, entsprechend der vorliegenden Er­ findung absorbiert das elastische Element mit niederer Steifheit die Verformung jedes Bauteils, welche aufgrund der thermischen Ausdehnung auftritt, die während des Haltens der Kupplung in der Einrück- und Ausrückposition erzeugt wird. Hierdurch kann der Kupplungs-Einrückpunkt bei hoher Umdre­ hungsgeschwindigkeit stabilisiert und eine abrupte Zunahme des Kupplungsdrehmomentes aufgrund der thermischen Ausdeh­ nung der Bauteile des Kupplungsmechanismus verhindert wer­ den.

VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Eine Trockenlamellenkupplung 1 für ein Kraftfahrzeug ent­ sprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. Bei der nachfolgenden Beschreibung werden dem ersten Ausführungsbei­ spiel identische oder ähnliche Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Die Mehrscheiben- bzw. Lamellenkupplung 1 besteht aus einem Schwungradring 5 (erster zylindrischer Bereich) als An­ triebselement und einem Nabenflansch 6 als Abtriebselement. Die ringförmige Reibungsplattengruppe 9 umfaßt mehrere An­ triebsplatten 7 (erste ringförmige Reibungsplatten) und meh­ rere angetriebene Platten (zweite ringförmige Reibungsplat­ ten), welche zwischen dem Schwungradring 5 und dem Naben­ flansch 6 angeordnet sind. Eine Kupplungsdeckelanordnung 10 (Kupplungs-Druckmechanismus) rückt wahlweise die Platten 7 und 8 ineinander ein bzw. löst sie voneinander. Ein Verbund­ element 80 (elastisches Element mit niedriger Steifheit) ist zwischen der ringförmigen Reibungsplattengruppe 9 und der Kupplungsdeckelanordnung 10 positioniert.

Der Nabenflansch 6 weist eine zentral angeordnete Wulst 11, einen Flansch 12, welcher radial nach außen verläuft und einstückig mit der Wulst 11 ausgebildet ist, sowie einen zweiten zylindrischen Bereich 13 auf, welcher wiederum ein­ stückig mit dem Außenumfang des Flansches 12 ausgestaltet ist. Eine Keilverzahnungsöffnung 11a ist in der Mitte der Wulst 11 ausgebildet. Die Keilverzahnungsöffnung 11a greift in die Keilverzahnung der Getriebewelle ein. Somit ist der Nabenflansch 6 drehfest zur Getriebewelle, kann sich jedoch in Axialrichtung relativ zur Getriebewelle bewegen. Der Flansch 12 ist mit mehreren kreisförmigen Luft-Belüftungs­ öffnungen 40 in Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet. Der zweite zylindrische Bereich 13 verläuft von jeder Seite in Axialrichtung vom Flansch 12. Eine Außenverzahnung 13a, welche in Axialrichtung verläuft, ist am Außenumfang des zweiten zylindrischen Bereiches 13 ausgestaltet. Mehrere Luftkanalöffnungen 19 sind in gleichen Abständen in Umfangs­ richtung im zweiten zylindrischen Bereich 13 am auf beiden Seiten in Axialrichtung verlaufenden Bereich ausgestaltet. Die Luftdurchgangsöffnungen bzw. Luftkanalöffnungen 19 ver­ laufen durch den zweiten zylindrischen Bereich 13 im wesent­ lichen in Radialrichtung, wobei deren radiale Außenenden zum Bodenbereich eines benachbarten Paares von Außenzähnen 13a offen sind.

Der Schwungradring 5 ist auf der radialen Außenseite des zweiten zylindrischen Bereiches 13 konzentrisch angeordnet. Der Schwungradring 5 ist am Schwungrad 2 des Motors durch mehrere Schrauben bzw. Bolzen 23 befestigt. Der Schwungrad­ ring 5 umfaßt eine Innenverzahnung 5a. Luftkanalnuten 24 sind auf der äußeren Umfangsfläche des Schwungradringes 5 an drei Positionen im Abstand in Axialrichtung vorgesehen. Wie in Fig. 6 dargestellt, sind die Luftkanalnuten 24 an den ra­ dialen Außenseiten der angetriebenen Platten 8 ausgestaltet. Wie die Fig. 6 und 8 zeigen, verläuft jede Luftkanalnut 24 bogenförmig entlang des Umfanges des Schwungradrings 5. Der Bodenbereich jeder Luftdurchgangsnut 24 ist zu den Bodenflä­ chen benachbarter Paare von Innenzähnen 5a offen. Die Luft­ durchgangsnuten 24 verlaufen länger in Umfangsrichtung, so daß eine gute Wärmeverteilungs- bzw. Ableitwirkung und eine Gewichtsverringerung des Schwungradrings 5 erzielbar ist.

Die ringförmige Reibungsplattengruppe 9 ist zwischen der Innenseite des Schwungradringes 5 und dem zweiten zylindri­ schen Bereich 13 des Nabenflansches 6 positioniert. Die ringförmige Reibungsplattengruppe 9 ist axial zwischen dem Schwungrad 2 und der Druckplatte 29 (wird später noch be­ schrieben) angeordnet.

Die ringförmige Reibungsplattengruppe 9 besteht aus vier An­ triebsplatten 7 und drei angetriebenen Platten 8, welche axial alternierend angeordnet sind. Die Antriebsplatten 7 und die angetriebenen Platten 8 stellen ringförmige Rei­ bungsplatten dar, welche aus dem gleichen Material C/C-Ver­ bund wie das Verbundelement 80 (wird nachfolgend beschrie­ ben) hergestellt sind und alle koaxial zur Achse O-O der Mehrscheibenkupplung 1 angeordnet sind. Die Antriebsplatten 7 sind mit Radialvorsprung 26 an ihrem äußeren Umfangs­ bereich ausgebildet. Die Vorsprünge 26 greifen drehfest in die Innenverzahnung 5a des Schwungradringes 5 ein, können jedoch in Axialrichtung gleiten. Die angetriebenen Platten 8 sind mit Radialvorsprüngen 27 an ihrem inneren Umfangsbe­ reich ausgebildet. Die Vorsprünge 27 greifen drehfest in die Außenverzahnung 13a des zweiten zylindrischen Bereiches 13 ein, können jedoch in Axialrichtung gleiten.

Die Kupplungsdeckelanordnung 10 besteht hauptsächlich aus einem Kupplungsdeckel 28, einer ringförmigen Druckplatte 29, welche innerhalb des Kupplungsdeckels 28 angeordnet ist, aus einer Membranfeder 30, welche als Druckelement dient, um die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2 zu drücken, und aus einem Stützmechanismus 31, um die Membranfeder 30 auf dem Kupp­ lungsdeckel 28 zu stützen.

Der Kupplungsdeckel 28 ist an einer Endfläche des Schwung­ radringes 5 auf der dem Getriebe zugewandten Seite durch Bolzen 22 befestigt. Der Kupplungsdeckel 28 besteht haupt­ sächlich aus Aluminium, um dessen Gewicht zu verringern.

Die Druckplatte 29 ist auf der Getriebeseite der Antriebs­ platte 7 vorgesehen, welche nahe dem Getriebe (rechte Seite von Fig. 6) angeordnet ist. Die Druckplatte 29 weist Radial­ vorsprünge 32 an ihrem äußeren Umfangsbereich auf. Die Vor­ sprünge 32 greifen drehfest in die Innenverzahnung 5a des Schwungradringes 5 ein, können jedoch in Axialrichtung glei­ ten. Ein ringförmiger, im Querschnitt halbkreisförmiger er­ habener Bereich 33 ist am inneren Umfangsbereich der Druck­ platte 29 auf der Getriebeseite ausgebildet.

Die Membranfeder 30 ist aus zwei überlappenden scheibenför­ migen Elementen gebildet. Die Membranfeder 30 besteht aus einem ringförmigen elastischen Bereich 30a und mehreren Hebelbereichen 30b, welche vom Innenumfang des ringförmigen elastischen Bereiches 30a radial nach innen verlaufen. Die Hebelbereiche 30b sind in gleichen Abständen in Umfangsrich­ tung vorgesehen. Ein Schlitz ist zwischen den benachbarten Hebelbereichen 30b ausgestaltet. Die Membranfeder 30 berührt den ringförmigen erhabenen Bereich 33 der Druckplatte 29 mit dem äußeren Umfangsbereich des ringförmigen elastischen Be­ reiches 30a, um die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2 (linke Seite in Fig. 6) zu drücken.

Ein (nicht dargestellter) Ausrückmechanismus ist benachbart dem inneren Umfangsbereich der Membranfeder 30 angeordnet. Wenn der Ausrückmechanismus die Enden der Hebelbereiche 30b der Membranfeder 30 zum Schwungrad 2 drückt, wird der äußere Umfangsbereich des ringförmigen Bereiches 30a der Membranfe­ der 30 zum Getriebe gedrückt. Somit wird der Druck der Mem­ branfeder 30, welcher die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2 drückt, gelöst. Folglich wird die Kupplung ausgerückt.

Der Stützmechanismus 31 besteht hauptsächlich aus einem Paar erster und zweiter ringförmiger Stützelemente 35, 36, welche den inneren Umfangsbereich des ringförmigen Bereiches 30a der Membranfeder 30 stützen, sowie aus mehreren Bolzen 37, welche beide ringförmigen Stützelemente 35, 36 am Kupplungs­ deckel 28 befestigen. Die Stützelemente 35, 36 verlaufen in Umfangsrichtung entlang der Membranfeder 30 und haben Stütz­ bereiche 38 und 39 an den jeweiligen äußeren Umfangsberei­ chen. Die Stützbereiche 38 und 39 sind jeweils an Bereichen im Querschnitt konvexförmig, wie etwa halbkreisförmig, wel­ che mit der Membranfeder 30 in Kontakt sind. Der Stützbe­ reich 38 des ersten ringförmigen Stützelementes 35 berührt die Membranfeder 30 von der Getriebeseite (rechte Seite in Fig. 6) her und der Stützbereich 39 des zweiten ringförmigen Stützelementes 36 berührt die Membranfeder 30 von der Schwungradseite (linke Seite in Fig. 6) her.

Das Verbundelement 80 ist ein ringförmiges elastisches Ele­ ment, wie in Fig. 9 und 10 dargestellt, und ist zwischen der Platte nahe dem Getriebe (rechte Seite in Fig. 6) und der Druckplatte 29 angeordnet. Das Verbundelement 80 weist einen ringförmigen Bereich 80a, drei konvexe Bereiche 80b, welche der ersten Seitenfläche des ringförmigen Bereiches 80a der Getriebeseite zugewandt (rechte Seite in Fig. 6) vorgesehen sind, drei konvexe Bereiche 80c, welche an einer zweiten Seitenfläche des ringförmigen Bereiches 80a der Motorseite zugewandt (linke Seite in Fig. 6) vorgesehen sind, sowie Radialvorsprünge 80d auf, welche auf dem äußeren Umfangs­ bereich des ringförmigen Bereiches 80a ausgebildet sind.

Die Vorsprünge 80d greifen drehfest in die Innenverzahnung 5a des Schwungradringes 5 ein, können jedoch in Axialrich­ tung gleiten. Beim Verbundelement 80 ist der ringförmige Be­ reich 80a in Axialrichtung zwischen den konvexen Bereichen 80b und den konvexen Bereichen 80c verformbar, wobei die axiale Federsteifheit des Verbundelementes 80 auf niedriges Niveau eingestellt werden kann. Die Steifheit des Verbund­ elementes 80 wird derart eingestellt, daß dessen Reaktions­ kraft der zur Übertragung eines Drehmomentes beim Kupp­ lungs-Einrück- und -Ausrückvorgang erforderlichen Drucklast entspricht. Die Feder-Reaktionskraft des Verbundmaterials 80 ist somit kleiner als die Drucklast der Membranfeder 30, wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist. Im eingerück­ ten Zustand der Kupplung ist das Verbundelement 80 maximal elastisch verformt. Der maximale elastische Verformungsgrad des Verbundmaterials 80 wird zwischen 0,1 und 0,2 mm ent­ sprechend dem thermischen Expansionsgrad der verschiedenen Bauteile des Kupplungsmechanismus eingestellt, welche die Position der Druckplatte 29 zum Schwungrad 2 beeinflussen können.

Zudem wird als Material für das Verbundelement 80 eine C/C-Zusammensetzung (Kohlenstoffaser-verstärktes Verbundmateri­ al) verwendet, welche eine exzellente Wärmebeständigkeit, thermische Stoßbeständigkeit, Verschleißeigenschaften und geringes Gewicht aufweist.

Die Betriebsweise wird nachfolgend erläutert.

Im eingerückten Zustand der Kupplung drückt der ringförmige elastische Bereich 30a der Membranfeder 30 die Druckplatte 29 zum Schwungrad 2. Somit wird die Druckplatte 29 zur ring­ förmigen Reibungsplattengruppe 9 gedrückt, so daß die An­ triebsplatten 7 und die angetriebenen Platten 8 zwischen die Druckplatte 29 und das Schwungrad 2 positioniert und in Kon­ takt miteinander gedrückt werden. Demgemäß wird ein vom Schwungrad 2 zum Schwungradring 5 zugeführtes Drehmoment auf den Nabenflansch 6 durch die Antriebsplatten 7 und die ange­ triebenen Platten 8 und weiter durch den Nabenflansch 6 auf die Getriebewelle übertragen.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Einrückvorganges der Kupplung beim Rennbeginn beschrieben. Zuerst betätigt der Fahrer die Bremse, erhöht die Umdrehungszahl des Motors, stellt die Position der Kupplung ein und prüft den Teilein­ griffspunkt der Kupplung. Da die Feder-Reaktionskraft des Verbundelementes 80 der zur Übertragung eines Drehmomentes im Einrück- und Ausrückvorgang der Kupplung erforderlichen Drucklast entspricht, stellt der Punkt, bei welchem das Ver­ bundelement 80 beginnt, sich elastisch zu verformen, einen Punkt innerhalb des Kupplungs-Einrück- und Ausrückprozesses dar. Zu diesem Punkt bzw. Zeitpunkt hält der Fahrer die Kupplung in einem teilweise eingerückten Zustand. Das Halten der Kupplung in dem teilweise eingerückten Zustand erzeugt Hitze aufgrund der Reibung zwischen beiden Platten 7 und 8. Demgemäß dehnen sich die Platten 7 und 8 und die umgebenden Bauteile thermisch aus. Die durch die thermische Ausdehnung in Axialrichtung auftretende Kraft reicht aus, um die Kupp­ lung von dem teilweise eingerückten Zustand in Abwesenheit des Verbundelementes 80 einzurücken. Die Antriebsplatten 7 und die angetriebenen Platten 8 werden stark in Kontakt mit­ einander komprimiert und das durch die Kupplung übertragene Drehmoment nimmt abrupt zu.

Bei der Mehrscheibenkupplung 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung absorbiert jedoch das Verbundelement 80 die Zunah­ me der Axialdicke der verschiedenen Bauteile aufgrund der thermischen Ausdehnung jedes Bauteiles, indem sich das Ver­ bundelement 80 elastisch verformt. Hierdurch kann eine ab­ rupte Zunahme der Drehmomentübertragung aufgrund der thermi­ schen Ausdehnung verhindert bzw. kompensiert werden. Ob­ gleich auch das Verbundelement 80 den hohen Temperaturen beim Kupplungs-Einrück- und -Ausrückprozeß ausgesetzt ist, wird eine C/C-Zusammensetzung mit exzellenter Wärmebestän­ digkeit als Verbundelement 80 eingesetzt, so daß das Element nur schwerlich beeinträchtigt wird.

Sobald das Startzeichen für das Rennen erscheint, löst der Fahrer die Bremse und kuppelt ein. Das Verbundelement 80 wird anschließend maximal verformt und zwischen die Druck­ platte 29 und die Kupplungsplatten 7 als Reibungselement po­ sitioniert. Hierbei wird durch die elastische Verformung des Verbundmaterials 80 zwischen der elastischen Verformung auf­ grund der Absorption der thermischen Ausdehnung und der maximalen elastischen Verformung nur eine geringe oder keine Dämpfungswirkung auftreten. Normalerweise verzögert eine derartige Dämpfungswirkung den Kupplungseingriff und ist somit zum Startzeitpunkt unerwünscht. Bei dem Verbundelement 80 des vorliegenden Ausführungsbeispieles wird die Erzeugung der zusätzlichen Dämpfungswirkung unterdrückt, da der maxi­ male elastische Verformungsgrad bestimmt wird, indem die Axialabmessung der thermischen Ausdehnung der verschiedenen Elemente bzw. Bauteile berechnet wird. Somit wird die Be­ schleunigung zum Zeitpunkt des Startens beibehalten.

Um die Kupplung in den ausgerückten Zustand zu versetzen, drückt der (nicht dargestellte) Ausrückmechanismus das Ende des Hebelbereiches 30b der Membranfeder 30 zum Schwungrad 2, so daß der äußere Umfangsbereich des ringförmigen elasti­ schen Bereiches 30a zum Getriebe bewegt wird. Folglich wird der Druck zwischen den Antriebsplatten 7 und den angetriebe­ nen Platten 8 gelöst, so daß die Kupplung in den ausgerück­ ten Zustand gelangt.

VORTEILE

Bei der Mehrscheibenkupplung, insbesondere Mehrscheibenkupp­ lung für Rennfahrzeuge, entsprechend der vorliegenden Erfin­ dung absorbiert die elastische Einheit mit niedriger Steif­ heit eine Zunahme der Axialabmessung jedes Bauteils aufgrund der thermischen Ausdehnung, welche beim Halten der Kupplung in einem teilweise eingerückten Zustand erzeugt wird. Hier­ durch kann der Kupplungs-Einrückpunkt bei hoher Rotation stabilisiert und die abrupte Zunahme der Drehmomentübertra­ gung der Kupplung aufgrund der thermischen Ausdehnung ver­ schiedener Bauteile verhindert werden.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehrscheibenkupplung 1 mit einem Schwungrad 2, einem Naben­ flansch 6, Antriebsplatten 7, angetriebenen Platten 8, einer Kupplungsdeckelanordnung 10 und einer konischen Feder 90. Die angetriebenen Platten 8 können die Antriebsplatten 7 be­ rühren. Die Kupplungsdeckelanordnung 10 wirkt derart auf die Platten 7 und 8 ein, daß sie miteinander in Kontakt gedrückt werden, und löst den Druck zwischen den Platten. Die konische Feder 9 weist eine Feder-Reaktionskraft auf, welche niedriger als die Drucklast der Membranfeder ist und absor­ biert die aufgrund der thermischen Ausdehnung auftretende Axialverformung jedes Bauteils.

Verschiedene Details der vorliegenden Erfindung können ver­ ändert werden, ohne deren Schutzumfang zu verlassen. Des weiteren dient die vorhergehende Beschreibung der erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung der Erfindung, welche durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente festgelegt ist.

Claims (9)

1. Mehrscheibenkupplung (1) für ein Kraftfahrzeug, welche ein Drehmoment von einem Schwungrad (2) auf ein Getriebe wahlweise überträgt:
mit einem Antriebselement (5), welches mit dem Schwung­ rad (2) verbindbar ist;
mit einem Abtriebselement (13), welches konzentrisch innerhalb des Antriebselementes (5) angeordnet und rela­ tiv zu diesem drehbar ist;
mit einer ersten ringförmigen Reibungsplatte (7), deren äußerer Umfangsbereich relativ zum Antriebselement (5) bewegbar ist, jedoch drehfest in das Antriebselement (5) eingreift;
mit einer zweiten ringförmigen Reibungsplatte (8), deren innerer Umfangsbereich relativ zum Abtriebselement (13) bewegbar ist, jedoch drehfest in das Abtriebselement (13) eingreift, wobei die zweite ringförmige Reibungs­ platte (8) die erste ringförmige Reibungsplatte (7) be­ rühren kann;
mit einem Kupplungs-Druckmechanismus (10), welcher mit dem Antriebselement (5) verbunden ist, um wahlweise die ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) in Eingriff miteinander oder voneinander gelöst vorzu­ spannen, wobei der Kupplungs-Druckmechanismus (10) ein Vorspannungskraftniveau gegen die ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) liefert; und
mit einem elastischen Element (90) mit niedriger Steif­ heit, welches benachbart zumindest einer der ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) koaxial an­ geordnet ist, wobei das elastische Element (90) mit nie­ driger Steifheit eine elastische Reaktionskraft liefert, welche niedriger als das Vorspannungskraftniveau des Kupplungs-Druckmechanismus (10) gegen die ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) ist, und wo­ bei das elastische Element (90) mit niedriger Steifheit eine durch thermische Ausdehnung bedingte Zunahme der Axialabmessungen der ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) und des Kupplungs-Druckmechanis­ mus (10) absorbiert.

2. Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der maximale axiale elastische Verfor­ mungsgrad des elastischen Elementes (90) mit niedriger Steifheit nicht größer als 0,2 mm ist.

3. Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das elastische Element (90) mit nie­ driger Steifheit konusförmig ist und zwischen den ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) und dem Kupplungs-Druckmechanismus (10) angeordnet ist.

4. Mehrscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungs-Druckmechanis­ mus (10) folgende Bauteile umfaßt:
einen Kupplungsdeckel (28), welcher an einer Axialseite des Antriebselementes (5) derart dem Schwungrad (2) ge­ genüberliegend angeordnet ist, daß die ersten und zwei­ ten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) zwischen dem Kupplungsdeckel (28) und dem Schwungrad (2) festgelegt sind, wobei der Kupplungsdeckel (28) am Antriebselement (5) befestigt ist;
eine tellerfederförmige Druckplatte (29), welche zwi­ schen dem Kupplungsdeckel (28) und den ersten und zwei­ ten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) angeordnet ist;
und
eine Membranfeder (30), welche durch den Kupplungsdeckel (28) gestützt wird, wobei die Membranfeder (30) die Druckplatte (29) zum Schwungrad (2) vorspannt;
wobei das elastische Element (90) mit niedriger Steif­ heit die Druckplatte (29) umfaßt.

5. Mehrscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ersten und zweiten ringförmigen Reibungsplatten (7, 8) tellerfederförmig ist und das elastische Element (129) mit niedriger Steifheit aufweist.

6. Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß das Antriebselement (5) mit einem ersten zylindri­ schen Bereich ausgebildet ist;
daß das Abtriebselement (13) mit einem zweiten zylindri­ schen Bereich ausgebildet ist, welcher innerhalb der inneren Umfangsseite des ersten zylindrischen Bereiches (5) angeordnet ist;
daß die erste ringförmige Reibungsplatte (7) mehrere Reibungsscheiben aufweist, welche zwischen dem ersten zylindrischen Bereich (5) und dem zweiten zylindrischen Bereich (13) angeordnet sind, wobei der äußere Umfangs­ bereich der ersten ringförmigen Reibungsplatte (7) in den ersten zylindrischen Bereich (5) derart eingreift, daß er relativ zum ersten zylindrischen Bereich (5) in Axialrichtung bewegbar, jedoch relativ zum ersten zylin­ drischen Bereich (5) drehfest ist;
daß die zweite ringförmige Reibungsplatte (8) mehrere Reibungsscheiben aufweist, wobei die zweiten ringförmi­ gen Reibungsplatten (8) alternierend benachbart den ersten ringförmigen Reibungsplatten (7) in Axialrichtung angeordnet sind und der innere Umfangsbereich der zweiten ringförmigen Reibungsplatten (8) derart in den zweiten zylindrischen Bereich (13) eingreift, daß er relativ zum zweiten zylindrischen Bereich (13) in Axial­ richtung bewegbar, jedoch relativ zum zweiten zylindri­ schen Bereich (13) drehfest ist.

7. Mehrscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (80) mit niedriger Steifheit eine ringförmige Platte ist, die mit mehreren vorspringenden konvexen Bereichen (80b, 80c) an ihren gegenüberliegenden Axialseiten ausgebildet ist.

8. Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elastische Element (80) mit niedriger Steifheit aus einem Verbundmaterial besteht.

9. Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verbundmaterial Kohlenstoffasern auf­ weist.