DE19809388C2 - Reibungskupplung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung für eine Brennkraftmaschine mit einem Kupplungsgehäuse, die an einem Schwungrad einer Brennkraftmaschine befes­ tigt ist und mit diesem um eine Drehachse umlaufen kann, mit einer im Kupplungsge­ häuse drehfest aber axial verlagerbar angeordneten Anpressplatte, einer Kupplungs­ scheibe zwischen Anpressplatte und Schwungrad mit Reibbelägen, einer Tellerfeder, die sich einerseits an der Anpressplatte und andererseits am Gehäuse abstützt und die An­ pressplatte in Richtung Schwungrad belastet zur Erzeugung einer Anpresskraft, einem Ausrückelement - wirkungsmäßig zwischen Kupplungsgehäuse und Anpressplatte an­ geordnet - welches zumindest annähernd in Form einer Membranfeder mit radial verlau­ fenden Schlitzen ausgebildet ist oder in Form von Hebeln, welches durch Federkraft o­ der Eigenspannung fixiert ist, ein auf den radial inneren Bereich des Ausrückelementes einwirkendes Ausrücksystem sowie eine Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes der Reibbeläge zur Erhaltung der Einbaulage des Ausrückelementes.

Eine Reibungskupplung der beschriebenen Bauart ist beispielsweise aus der DE 44 36 111 C1 bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion ist zwischen dem Ausrückelement und der Tellerfeder ein Stellring vorgesehen, der mit Schrägflächen auf

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Reibungskupplung mit automatischem Ver­ schleißausgleich zu erstellen, welche ein auch über längere Lebensdauer gleichmäßiges Betriebsverhalten aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Reibungskupplung gemäß Hauptanspruch gelöst. Danach wird vorgeschlagen, daß das Ausrückelement durch Eigenspannung oder durch Federkraft in einer der Einrückstellung der Kupplung entsprechenden Stellung fixiert ist und der Stell­ ring in Umfangsrichtung derart federkraftbeauschlagt ist, daß er den Abstand Ausrücke­ lement - Tellerfeder (Anpreßplatte) zu vergrößern sucht. Es hat sich nämlich herausge­ stellt, daß während der Kupplungsbetätigungsphase an den Berührungsstellen zwischen dem Stellring und den entsprechenden Gegenelementen eine Änderung des Reibbei­ wertes erfolgt, wobei die höhere Haftreibung in eine niedrigere Gleitreibung übergeht. Diese Änderung ist dadurch bedingt, daß während der Kupplungsbetätigungsphase die den Stellring beaufschlagenden Gegenelemente eine zur axialen Verlagerung zusätzliche radiale Verlagerung durchführen, so daß immer eine Relativbewegung an den Berüh­ rungsstellen stattfindet. Dabei erfährt der Stellring bei jeder Kupplungsbetätigung eine geringfügige Relativbewegung entgegengesetzt zur Richtung der auf ihn einwirkenden Federvorspannung. Nach jeder Kupplungsbetätigung ohne Verschleiß an den Reibbelä­ gen der Kupplungsscheibe kann sich der Stellring durch seine Federvorspannung wieder in die ursprüngliche Lage zurückbewegen, da das Ausrückelement durch entsprechende Fixierung in der Einrückstellung der Kupplung jeweils die gleiche Stellung einnimmt.

entsprechende Gegenflächen einwirkt und der in Umfangsrichtung federkraftbeauf­ schlagt ist derart, dass er den Abstand zwischen Ausrückelement und Tellerfeder zu ver­ ringern sucht. Bei auftretendem Verschleiß verringert sich die Vorspannkraft des Aus­ rückelementes und der Stellring wird durch seine Federvorspannung eine derartige Ver­ stellbewegung durchführen, dass das Ausrückelement in seine ursprüngliche Lage zu­ rückkehren kann. Während dieser Verstellung erhöht sich die Anpresskraft zwischen Ausrückelement und Stellring und bringt diesen wieder zum Stillstand.

Es hat sich unterdessen herausgestellt, dass die bekannte Konstruktion mehr oder weni­ ger empfindlich, beispielsweise auf Reibwertveränderungen zwischen dem Ausrückele­ ment und dem Stellring einerseits und zwischen dem Stellring und der Tellerfeder ande­ rerseits, reagiert.

Es ist weiterhin aus der WO 98/102 01 A1 bekannt, bei einer Reibungskupplung mit Verschleißausgleich insgesamt drei Federelemente zur Erzeugung der An­ presskraft und zur Betätigung der Reibungskupplung vorzusehen, wobei keines dieser drei Federelemente sowohl am Kupplungsgehäuse als auch an der An­ pressplatte zur Anlage kommt.

Ein weiterer Stand der Technik in Form der DE 434 293 A1 sieht vor, dass eine Membranfeder zur Reibeinspannung vorgesehen ist, welche gleichzeitig auch als Betätigungselement für die Reibungskupplung dient.

Aus der DE 44 42 594 A1 ist es ferner bekannt, keilförmige Schiebeelemente, welche durch Fliehkraft beaufschlagt sind derart auszubilden, dass sie durch Selbsthemmung arretiert werden können.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß ein Stellring vorgesehen ist, der vorzugsweise an der Anpreßplatte geführt ist, mit einer im wesentlichen nicht unterbrochenen Auflage­ kante an der Tellerfeder oder dem Ausrückelement anliegt, und mit Schrägflächen auf entsprechenden Gegenflächen am Ausrückelement oder der Tellerfeder aufliegt. Die Führung des Stellrings muß dabei nicht mit engen Toleranzen ausgeführt werden, es ist lediglich darauf zu achten, daß er keine stark exzentrische Stellung einnehmen kann. Da­ bei ist es ohne weiteres möglich, den Stellring auch an der Tellerfeder oder am Ausrück­ element zu fixieren.

In vorteilhafter Weise weisen die Schrägflächen und Gegenflächen einen Winkel α ge­ genüber einer Fläche senkrecht zur Drehachse auf, der im Selbsthemmungsbereich liegt. Dadurch ist sichergestellt, daß während der Betätigung der Kupplung in jedem mögli­ chen stationären Zustand eine Verdrehbewegung des Stellringes infolge Haftreibung nicht stattfinden kann.

Im eingerückten Zustand der Kupplung nimmt das Ausrückelement erfindungsgemäß eine definierte Lage gegenüber dem Gehäuse ein. In dieser Stellung kann sich der Stell­ ring infolge seiner umfangsmäßigen Federbelastung nach jedem Ausrückvorgang wie­ der erneut die richtige Stellung suchen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Ausrückelement zwischen Tellerfeder und An­ preßplatte angeordnet ist. Durch diese Anordnung ist es möglich, das Ausrückelement entweder an der Tellerfeder oder direkt an der Anpreßplatte angreifen zu lassen.

Dabei sind im Kupplungsgehäuse mehrere konzentrisch zur Drehachse angeordnete Nietbolzen vorgesehen, die in Richtung Anpreßplatte verlaufen, das Ausrückelement in entsprechenden Öffnungen durchdringen und zur Abstützung hintergreifen. Die defi­ nierte Lage des Ausrückelementes gegenüber dem Kupplungsgehäuse kann dabei da­ durch sichergestellt werden, daß radial innerhalb der Nietbolzen ein Gehäusebereich vorgesehen ist, an welchem sich das Ausrückelement abstützen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

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

Fig. 2 einen Teilschnitt A-A entsprechend Fig. 1.

Die Reibungskupplung 1 weist ein Kupplungsgehäuse 2 auf, welches an einem nicht dargestellten Schwungrad einer Brennkraftmaschine befestigt ist. Das Kupplungsgehäu­ se 2 kann mit dem Schwungrad um die gemeinsame Drehachse 3 umlaufen. Im Kupp­ lungsgehäuse 2 ist eine Anpreßplatte 4 angeordnet, die beispielsweise über Tangen­ tialblattfedern drehfest aber axial verlagerbar am Kupplungsgehäuse 2 befestigt ist. Die Anpreßplatte 4 weist vom Schwungrad weg weisend einen Auflagebereich 16 auf, der von einer Tellerfeder 5 beaufschlagt wird, wobei sich die Tellerfeder 5 im Bereich ihres Außendurchmessers am Auflagebereich 16 abstützt und im Bereich ihres Innendurch­ messers am Kupplungsgehäuse 2. Die von der Tellerfeder 5 auf die Anpreßplatte 4 aus­ geübte Kraft dient der Reibeinspannung einer nicht dargestellten Kupplungsscheibe mit Reibbelägen. Im Kupplungsgehäuse sind auf einem mittleren Durchmesser am Umfang mehrere Nietbolzen 11 angebracht, die in Richtung auf die Anpreßplatte zu verlaufen und welche einen Kippkreis für ein Ausrückelement 6 darstellen. Zwischen dem Aus­ rückelement 6 und den Köpfen der Nietbolzen 11 ist ein Auflagering 12 angeordnet. Um diesen Auflagering 12 läßt sich das Ausrückelement 6 konisch verformen, wenn in seinem radial inneren Bereich ein Ausrücksystem angreift. Dieses Ausrücksystem kann entsprechend dem Pfeil F eine Lüftkraft aufbringen. Im dargestellten, eingerückten Zu­ stand der Kupplung liegt das Ausrückelement 6 beispielsweise durch Eigenspannung in seinem radial nach innen weisenden Bereich an einem Gehäusebereich 15 des Kupp­ lungsgehäuses 2 an und ist somit in Ruhelage fixiert. In seinem radial äußeren Bereich wirkt das Ausrückelement 6 über einen Stellring 7 auf die Tellerfeder 5 ein. Es ist prinzi­ piell auch möglich, daß das Ausrückelement 6 über den Stellring 7 auf einen entspre­ chenden Bereich der Anpreßplatte 4 einwirkt. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Stellring 7 in Umfangsrichtung federbeaufschlagt derart, daß er in Richtung des Pfeiles P vorgespannt ist. Der Stellring 7 weist Schrägflächen 8 auf, mit welchen er an Gegenflä­ chen 9 mit der gleichen Steigung des Ausrückelementes 6 anliegt. Der Stellring 7 liegt mit einer Auflagekante 14 direkt an der Tellerfeder 5 auf. Die Federkraft P versucht den Stellring 7 derart zu verdrehen, daß er ohne Spiel zwischen dem Ausrückelement 6 und der Tellerfeder 5 eingespannt ist. Die Neigung der Schrägflächen 8 und der Gegenflächen 9 gegenüber einer Ebene senkrecht zur Drehachse 3 weist eine Winkel α auf, der im Selbsthemmungsbereich liegt. Die Kraft entsprechend dem Pfeil P kann beispielswei­ se durch eine Feder 10 gemäß Fig. 1 aufgebracht werden, die sowohl am Stellring 7 als auch am Ausrückelement 6 oder an der Tellerfeder 5 eingehängt ist. Der Stellring 7 ist im vorliegenden Fall an mehreren konzentrisch angeordneten Fortsätzen 17 der Teller­ feder 5 in radialer Richtung zentriert. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, daß der Stellring 7 entweder am Ausrückelement 6 oder an der Anpreßplatte 4, beispielsweise an einem Innendurchmesser des Auflagebereiches 16, geführt ist. Die Tellerfeder 5 weist entsprechend der Anzahl der Nietbolzen 11 entsprechende Öffnungen 13 auf, die zum Durchtritt der Nietbolzen 11 vorgesehen sind. Das Ausrückelement 6 ist beispielsweise durch Eigenspannung mit einem Moment M versehen, wodurch es im eingerückten Zu­ stand der Kupplung entsprechend der Darstellung einerseits am Anlagering 12 anliegt und andererseits am Gehäusebereich 15. Es sei darauf hingewiesen, daß der Stellring 7 auch zweiteilig ausgeführt sein kann, wobei dann die Gegenflächen 9 in einem zweiten Teil des Stellrings angeordnet sind und wobei beide Stellringe gegeneinander vorge­ spannt sind, ebenfalls um den Raum zwischen dem Ausrückelement 6 und der Tellerfe­ der 5 immer spielfrei auszufüllen.

Die Funktionsweise der Reibungskupplung ist nun folgende: Die Reibungskupplung 1 wird aus der dargestellten, eingekuppelten Stellung dadurch ausgerückt, daß ein Aus­ rücksystem eine Kraft F auf die radial inneren Bereiche des Ausrückelementes 6 auf­ bringt. Dadurch schwenkt das Ausrückelement 6 um den Anlagering 12 derart, daß es über seinen radial äußeren Bereich über den Stellring 7 eine Lüftkraft auf die Tellerfe­ der 5 aufbringt. Während des Lüftvorgangs wird die Anpreßplatte 4 durch die nicht dargestellten Tangentialblattfedern entsprechend in Lüftrichtung nachgeführt. Während dieses Ausrückvorganges entfernt sich der radial mittlere Bereich des Ausrückelemen­ tes 6 von dem Gehäusebereich 15. Während der Ausrückbewegung und natürlich auch während der Einrückbewegung kippt das Ausrückelement 6 um den Anlagering 12 bzw. die Tellerfeder 5 um ihre Anlagestelle am Kupplungsgehäuse 2. Diese Kippbewe­ gungen bedingen eine kleine Radialbewegung in den jeweiligen Bereichen, in denen der Stellring 7 sowohl am Ausrückelement 6 als auch an der Tellerfeder 5 anliegt. Dadurch, daß der Stellring 7 keine dieser Radialbewegungen mitmachen kann, entsteht an den Berührungsflächen eine Gleitbewegung zwischen dem Stellring 7 und dem Ausrückele­ ment 6 bzw. der Tellerfeder 5. Diese Gleitbewegung bedingt, daß an den Auflagestellen die Haftreibung in Gleitreibung übergeht und der Selbsthemmungsbereich, der durch den Winkel α (Größenordnung 4° bis 7°) im Ruhezustand eingehalten wird, wird kurz­ fristig aufgehoben. Dadurch ist es dem Stellring 7 möglich, eine Relativbewegung gegen die Vorspannkraft P auszuführen, wodurch der radial äußere Bereich des Ausrückele­ mentes 6 der Tellerfeder 5 im Bereich der Auflagekante 14 geringfügig näherkommt. Unterstützt wird dieses Verhalten noch zusätzlich durch die Vibrationen, welche im An­ triebsstrang einer Brennkraftmaschine auftreten. Beim nachfolgenden Einrückvorgang, bei welchem angenommenermaßen kein Verschleiß an den Reibbelägen der Kupplungs­ scheibe aufgetreten ist, wird die Tellerfeder 5 über die Anpreßplatte 4 die volle Anpreß­ kraft auf die Reibbeläge übertragen können, bevor das Ausrückelement 6 in seine Ruhe­ stellung überführt ist die dann erreicht ist, wenn es am Gehäusebereich 15 anliegt. In diesem Teilbereich der Bewegung des Ausrückelementes 6 wird der Stellring 7 durch die Vorspannkraft P wieder in den entstehenden ursprünglichen Axialabstand hineinver­ dreht. Für den Fall, daß während des Einrückvorganges ein fühlbarer Verschleiß an den Reibbelägen der Kupplungsscheibe aufgetreten ist, wird die Tellerfeder 5 bis zu ihrer vollen Krafteinleitung auf die Anpreßplatte 4 nahezu den gesamten Einrückweg zu­ sammen mit dem Ausrückelement 6 durchführen, wobei im Anschluß an die Anlage der Anpreßplatte 4 auf den Reibbelägen der Kupplungsscheibe das Ausrückelement 6 nur noch einen kleinen Weg zurücklegen muß, bis es in seiner fixierten Stellung durch Anla­ ge am Gehäusebereich 15 zur Ruhe kommt.

Die beschriebene Reibungskupplung ermöglicht es, das Ausrückelement 6 unabhängig vom Verschleiß der Reibbeläge gegenüber dem Kupplungsgehäuse in seiner Lage kon­ stant zu halten, so daß das Ausrücksystem immer die gleichen Ausrückwege durchfüh­ ren kann. Dabei kann eine Tellerfeder so ausgelegt werden, daß sie über den gesamten Verschleißweg und ihre damit bedingte Änderung ihrer Konizität nur einer geringen Anpreßkraftveränderung unterliegt.

Claims (8)

1. Reibungskupplung (1) für eine Brennkraftmaschine umfassend
ein Kupplungsgehäuse (2), das an einem Schwungrad einer Brennkraftmaschine befestigt ist und mit diesem um eine Drehachse (3) umlaufen kann,
eine im Kupplungsgehäuse (2) drehfest aber axial verlagerbar angeordnete Anpressplatte (4),
eine Kupplungsscheibe zwischen Anpressplatte (4) und Schwungrad mit Reibbelä­ gen,
eine Tellerfeder (5), die sich einerseits an der Anpressplatte (4) und andererseits am Gehäuse (2) abstützt und die die Anpressplatte (4) in Richtung Schwungrad be­ lastet zur Erzeugung einer Anpresskraft,
ein Ausrückelement (6) - wirkungsmäßig zwischen Kupplungsgehäuse (2) und An­ pressplatte (4) - zumindest annähernd in Form einer Membranfeder mit radial ver­ laufenden Schlitzen oder in Form von Hebeln, das durch Federkraft oder Eigen­ spannung in einer der Einrückstellung der Kupplung entsprechenden Stellung fi­ xiert ist,
ein auf den radial inneren Bereich des Ausrückelementes einwirkendes Ausrücksys­ tem,
eine Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes der Reibbeläge zur Erhaltung der Einbaulage des Ausrückelementes (6), wobei die Einrichtung zumin­ dest einen umlaufenden, radial vorzugsweise an der Anpressplatte geführten Stell­ ring (7) umfasst, der mit umfangsmäßigen Schrägflächen (8) zwischen Ausrückele­ ment (6) und Tellerfeder (5) oder Anpressplatte (4) angeordnet ist, mit entsprechenden Gegenflächen (9) zusammenwirkt und der in Umfangsrichtung federkraftbeauf­ schlagt ist derart, dass er den Abstand Ausrückelement (6) - Tellerfeder (5) (An­ pressplatte (4) zu vergrößern sucht.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellring vorgesehen ist, der vorzugsweise an der Anpressplatte (4) geführt ist, mit einer im wesentlichen nicht unterbrochenen Auflagekante an der Tellerfeder (5) oder dem Ausrückelement (6) anliegt und mit Schrägflächen (8) auf entsprechen­ den Gegenflächen (9) am Ausrückelement (6) oder der Tellerfeder (5) anliegt.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (8) und Gegenflächen (9) einen Winkel (α) gegenüber einer Fläche senkrecht zur Drehachse (3) aufweisen, der im Selbsthemmungsbereich liegt.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückelement (6) im eingerückten Zustand der Kupplung eine definierte Lage gegenüber dem Kupplungsgehäuse (2) einnimmt, durch Anlage an einem gehäusefesten Auflagering (12) und einem Gehäusebereich (15).

5. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückelement (6) zwischen Tellerfeder (5) und Anpressplatte (4) angeord­ net ist.

6. Reibungskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Kupplungsgehäuse (2) mehrere konzentrisch zur Drehachse (3) angeordnete Nietbolzen (11) vorgesehen sind, die in Richtung Anpressplatte (4) verlaufen, das Ausrückelement (6) in entsprechenden Öffnungen (13) durchdringen und zur Abstüt­ zung hintergreifen.

7. Reibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückelement (6) radial innerhalb der Nietbolzen (11) im eingerückten Zu­ stand der Kupplung an einem Gehäusebereich (15) abgestützt ist.

8. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gegenflächen (9) im Ausrückelement (6) im Bereich seines Außendurchmessers angeordnet sind.