DE19848582A1 - Selbstverstärkende Reibungskupplung - Google Patents
Selbstverstärkende ReibungskupplungInfo
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Abstract
Eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem drehfest mit einer angetriebenen Schwungmasse verbindbaren Gehäuse, einer darin angeordneten, von einer sich am Gehäuse abstützenden Anpreßfeder beaufschlagbaren Anpreßplatte zur Anpressung einer mit Reibbelägen versehenen Kupplungsscheibe auf die Schwungmasse, wobei die Anpreßfeder beim Einkuppeln eine sich verändernde Anpreßkraft auf die Anpreßplatte ausübt, zeichnet sich durch eine auf die Anpreßplatte einwirkende Einrichtung aus, über die die Anpreßkraft der Anpreßplatte im wesentlichen proportional zur Kraft der Anpreßfeder verändert wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahr
zeuge mit einem drehfest mit einem angetriebenen Schwungrad verbind
baren Kupplungsgehäuse, einer darin angeordneten, von einer sich am
Kupplungsgehäuse abstützenden Anpreßfeder beaufschlagbaren Anpreß
platte zur Anpressung einer mit Reibbelägen versehenen Kupplungsscheibe
auf das Schwungrad, wobei die Anpreßfeder beim Einkuppeln eine sich
verändernde Anpreßkraft auf die Anpreßplatte ausübt.
Eine solche Reibungskupplung ist beispielsweise aus der DE 39 40 917 A1
bekannt. Zum Ein- und Ausrücken der Kupplung ist eine auf die Anpreßfeder
wirkende Betätigungseinrichtung vorgesehen, die mechanisch oder
hydraulisch betätigt wird. Diese ist teilweise innerhalb des Kupplungs
gehäuses angeordnet, und das Betätigungsorgan ist aus dem Kupplungs
gehäuse herausgeführt. Die Reibungskupplung überträgt das Drehmoment
mittels der mit der Getriebeeingangswelle verbundenen, radial außen
beidseitig mit Reibbelägen versehenen Kupplungsscheibe, die von der
Anpreßplatte auf das Schwungrad einer Brennkraftmaschine gepreßt wird.
Die Anpreßplatte ist kinematisch mit dem Kupplungsgehäuse gekoppelt und
axial verlagerbar. Die Anpreßfeder ist als Membranfeder ausgebildet und die
von ihr aufgebrachte Stellkraft bestimmt das übertragbare Drehmoment.
Wird die Anpreßfeder von der Anpreßplatte abgehoben, löst sich die
Anpreßplatte, und das übertragbare Drehmoment wird gegebenenfalls bis
auf Null reduziert. Ein konstruktiv nicht vermeidbarer Unrundlauf der
Brennkraftmaschine bewirkt Drehmomentschwankungen und Drehmoment
spitzen die übertragen werden müssen, ohne daß die Kupplung dabei
durchrutscht, was zu erhöhtem Verschleiß führen würde. Ähnliches gilt
beim Beschleunigen einer drehmomentstarken Brennkraftmaschine oder
beim Anfahren eines Fahrzeugs im hohen Gang. Folglich muß die von der
Membranfeder aufzubringende Anpreßkraft entsprechend groß sein, was im
Grunde genommen zu einer Überdimensionierung führt.
Da der Bauraum in einem Kraftfahrzeug und somit der Kupplungsreibradius
beschränkt ist, muß ein höheres Kupplungsmoment über eine höhere
Anpreßkraft erreicht werden, was in der Folge zu höheren Bedienkräften
führt. Um eine Komforteinbuße für den Fahrzeugführer infolge der hohen
notwendigen Ausrückkraft zu vermeiden, werden Servoeinrichtungen
eingebaut, welche die Betätigungskraft unterstützen.
Zur Erhöhung des übertragbaren Drehmoments und damit Reduzierung der
notwendigen Anpreßkraft könnten auch anorganische Reibbeläge eingesetzt
werden, die einen hohen Reibbeiwert µ (beispielsweise größer oder gleich
0,3) aufweisen. Der Einsatz derartiger Reibbeläge hat jedoch die unange
nehme Nebenwirkung, daß sie in einem bestimmten Bereich bei steigender
Relativgeschwindigkeit einen abfallenden Reibbeiwert µ aufweisen. Solche
Reibbeläge können beim Einkuppeln dann zum Rupfen der Kupplung führen,
was eine deutliche Komforteinbuße für die Fahrzeuginsassen bedeutet.
Von dieser Problemstellung ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die eingangs beschriebene Reibungskupplung so zu verbessern,
daß das übertragbare Drehmoment beeinflußt werden kann, wodurch der
Komfort verbessert werden kann und/oder die Ausrückkraft verändert
werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einer gattungsgemäßen Reibungskupp
lung durch eine auf die Anpreßplatte einwirkende Einrichtung, über die
zumindest im eingerückten Zustand die Anpreßkraft der Anpreßplatte im
wesentlichen proportional zur Kraft der Anpreßfeder verändert wird. Durch
diese Ausgestaltung wird zumindest während des Betriebes beispielsweise
eine zusätzliche Kraft auf die Anpreßplatte aufgebracht, die zu der
Betätigungskraft unterstützend wirkt. Dadurch wird bei der Kupplung eine
selbstverstärkende Wirkung realisiert. Diese Ausgestaltung hat gleichzeitig
den Vorteil, daß durch die unterstützende Einrichtung einer Selbstnach
stellung bei abnehmender Reibbelagstärke möglich ist. Außerdem kann bei
gleichen übertragbarem Drehmoment die Vorspannkraft der Anpreßfeder
reduziert werden, woraus kleinere Ausrückkräfte resultieren.
Eine weitere Lösung der Aufgabe sieht vor, daß Reibbeläge aus einem
anorganischen Material verwendet werden, bei welchen in einem Bereich bei
steigender Gleitgeschwindigkeit ein fallender Reibbeiwert auftritt, und weiter
eine auf die Anpreßplatte einwirkende Einrichtung vorgesehen ist, über die
beim Einkuppeln die Anpreßkraft der Anpreßplatte im wesentlichen
proportional zur Kraft der Anpreßfeder reduziert wird. Durch diese Ausge
staltung wird das übertragbare Drehmoment durch die Reibbeläge mit
größerem Reibbeiwert gesteigert. Das Rupfen, das mit diesen Reibbelägen
in Verbindung stehen kann, wird dadurch vermieden, daß eine der
Federkraft entgegenwirkende Kraft erzeugt wird. Dadurch wird bei dieser
Art ausgestatteten Kupplung eine selbstschwächende Wirkung realisiert. Bei
gegenüber herkömmlichen Kupplungen gleichen übertragbaren Drehmoment
kann also hier die Vorspannkraft der Anpreßfeder reduziert werden, woraus
kleinere Ausrückkräfte resultieren, da entsprechende Reibbeläge zum Einsatz
kommen.
Entsprechend der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn zwischen der
Anpreßplatte und dem Kupplungsgehäuse eine auf einen vorgegebenen
Bereich beschränkte Relativbewegung möglich ist, und die Einrichtung
gebildet wird durch mindestens einen schwenkbar zwischen Kupplungs
gehäuse oder Schwungrad und Anpreßplatte angeordneten Hebel. Durch
diesen schwenkbar angeordneten Hebel kann bei entsprechender Anbindung
während des Zugbetriebes (Anfahrvorgang, beschleunigte Fahrt) eine
zusätzliche Anpreßkraft auf die Anpreßplatte aufgebracht werden. Bei der
gleichen Anordnung wird dann entsprechend im Schubbetrieb (das Fahrzeug
schiebt den Motor) eine Abschwächung der Anpreßkraft auftreten. Dies
kann als Überlastschutz genutzt werden, z. B. beim Herunterschalten in
einen zu niedrigen Gang.
Die in Rede stehende Einrichtung kann erfindungsgemäß mindestens ein
geschlossenes Gelenk aufweisen. Damit ist der entsprechende Hebel
verliersicher geführt und das andere Gelenk kann offen oder ebenfalls
geschlossen sein. Bei der Verwendung von zwei geschlossenen Gelenken
ist es möglich, sowohl Druck- als auch Zugkräfte zu übertragen.
Es ist jedoch auch möglich, daß die Einrichtung zwei offene Gelenke
aufweist. Damit ist eine Kraftübertragung nur in eine Richtung möglich, und
es muß eine unabhängige Führung des entsprechenden Hebels vorgesehen
werden.
Erfindungsgemäß kann bei einer Relativbewegung zwischen der Anpreß
platte und dem Kupplungsgehäuse oder dem Schwungrad der Hebel auf die
Anpreßplatte eine Druckkraft ausüben. In einem solchen Fall ist es möglich,
beispielsweise zwei offene Gelenke auszubilden, welche besonders einfach
im Hinblick auf Herstellung und Montage sind.
Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, daß bei einer Relativbewegung
zwischen der Anpreßplatte und dem Kupplungsgehäuse der Hebel auf die
Anpreßplatte eine Zugkraft ausübt. Dabei werden vorteilhafterweise Hebel
verwendet, welche mit geschlossenen Gelenken ausgestattet sind.
Bei der Anwendung mindestens eines Hebels, der schwenkbar zwischen
Kupplungsgehäuse oder Schwungrad und Anpreßplatte angeordnet ist, kann
in vorteilhafter Weise die Relativbewegung der Anpreßplatte durch eine
Blattfeder kontrolliert werden, die an einer Verbindungsstelle ein Langloch
aufweist. Dabei kann in der Belastungsrichtung der Anpreßplatte, die den
Hebel entlastet, die Blattfeder für eine Begrenzung der Relativbewegung der
Anpreßplatte eingesetzt werden. Die Blattfeder kann dabei zusätzlich zur
Erzeugung einer Lüftkraft herangezogen werden.
Der Hebel ist erfindungsgemäß über einen an ihm ausgebildeten Arm an der
Anpreßplatte angelegt. Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß
die Einrichtung gebildet wird durch mindestens eine der mit der Anpreß
platte und dem Kupplungsgehäuse verbundenen Blattfeder, wobei der in
Drehrichtung bei Zugbetrieb vorneliegende Anlenkpunkt der Blattfeder an
der Anpreßplatte vorgesehen ist, der hintenliegende Anlenkpunkt am
Kupplungsgehäuse und eine Verbindungslinie durch beide Anlenkpunkte in
einem mathematisch positiven Winkelbereich vorgesehen ist, ausgehend
von einer Ebene parallel zu den Reibflächen. Durch die entsprechende
Ausbildung und Anbindung der Blattfeder erzeugt diese bei Zugbetrieb oder
bei Beschleunigung eine zusätzliche Anpreßkraft auf die Anpreßplatte,
während im Schubbetrieb eine Abschwächung dieser Anpreßkraft statt
findet. Gleichzeitig kann diese Blattfeder derart mit einer Vorspannung
versehen sein, daß sie eine Lüftkraft auf die Anpreßplatte ausübt. Damit
würden bei einer solchen Konstruktion gesonderte Bauteile entfallen und die
Kupplung kann praktisch in herkömmlicher Bauweise mit einer geringen
Anzahl von Einzelteilen und mit gängigen Einzelteilen verbaut werden.
Dabei kann natürlich der hintenliegende Anlenkpunkt auch direkt am
Schwungrad angeordnet sein. Die Wirkung ändert sich hierdurch nicht.
Der positive Winkelbereich für die Verbindungslinie zwischen den beiden
Anlenkpunkten sollte dabei möglichst über 20° liegen.
Die oben beschriebene Verwendung einer Blattfeder findet vorzugsweise
derart statt, daß im Zugbetrieb eine Anpreßkraft erhöhende Wirkung erzielt
wird. Im Schubbetrieb, in welchem üblicherweise die Kräfte deutlich
niedriger liegen, ist diese Blattfeder dann auf Stauchung belastet. Es ist
prinzipiell natürlich auch umgekehrt möglich, jedoch muß dann die Blattfeder
für die anderen Belastungsfälle entsprechend ausgebildet werden.
Um die Wirkung der beschriebenen Einrichtung zu verbessern wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an der Anlagestelle zwischen
Anpreßplatte und Anpreßfeder eine reibungsarme Lagerung vorgesehen
wird. Dadurch wird an dieser Stelle die entstehende Reibkraft vermindert,
so daß sich die Anpreßplatte leicht gegenüber dem Kupplungsgehäuse
bewegen kann. Dabei ist prinzipiell sowohl eine Gleitlagerung als auch eine
Wälzlagerung denkbar.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, beispielsweise
den Reibradius der Kupplung zu verkleinern und dabei die Anpreßfederkraft
konstant zu halten. Mit der Reduzierung des Reibradius kann die Kupplung
kompakter aufgebaut werden, wodurch der notwendige Bauraum in einem
Fahrzeug reduziert wird. Damit folgt diese Konstruktion der Forderung, die
an alle Bauteile moderner Fahrzeuge gestellt wird, möglichst kompakt
aufgebaut zu sein, da in Folge der Fahrzeugoptimierung bei gleichzeitiger
Zunahme der Ausstattungsvielfalt der zur Verfügung stehende Platz im
Motorraum laufend reduziert wird.
Mit zunehmendem Verschleiß der Reibbeläge kann sich dabei der Winkel der
Hebel bzw. der Blattfeder vergrößern. Damit kann der selbstverstärkende
oder selbstabschwächende Effekt vergrößert werden. Dadurch kann
beispielsweise der genutzte Bereich der Kennlinie der Anpreßfeder so
verschoben werden, daß sich bei Belagverschleiß die Änderung von
Anpreßfederkraft und Selbstverstärkung kompensieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt eine
Anpreßplatte, insbesondere für eine selbstverstärkende Reibungskupplung
wie sie vorangehend beschrieben worden ist, wobei die Anpreßplatte einen
gegen eine Reibbelaganordnung einer Kupplungsscheibe oder dergleichen
preßbaren Reibflächenbereich aufweist.
Eine derartige Anpreßplatte ist beispielsweise aus der DE 85 12 194 U1
bekannt. Bei Durchführung von Ein- und Ausrückvorgängen werden
derartige Anpreßplatten durch Beaufschlagung vermittels eines Kraft
speichers auf Reibbeläge einer Kupplungsscheibe zu beziehungsweise von
diesen weg bewegt. Während dieser Bewegungszustände entsteht zwischen
der Anpreßplatte und den Reibbelägen ein Schlupf, welcher eine Erwärmung
im Bereich der Reibbeläge und im Reibflächenbereich der Anpreßplatte zur
Folge hat.
Insbesondere bei der Tendenz, die Anpreßkraft derartiger Kupplungen zu
erhöhen, um dadurch erhöhte Kupplungsmomente erhalten zu können,
besteht auch die Tendenz, daß bei Durchführung von Ein- und Auskuppel
vorgängen die durch aneinander Abgleiten der Anpreßplatte und der
Reibbeläge erzeugte Wärmeenergie ansteigt, mit der Folge, daß die
Temperatur der verschiedenen Komponenten in diesem Bereich höher wird.
Dies kann eine nachteilhafte Auswirkung auf das Kupplungsverhalten haben,
da durch die entstehende Wärme verschiedene Komponenten sich
verformen können; auch besteht die Gefahr, daß insbesondere die
Haltbarkeit von aus organischen Materialien bestehenden Reibbelägen
gemindert wird.
Um diesem Problem entgegenzutreten, schlägt die DE 85 12 194 U1 vor,
an der Rückseite der Anpreßplatte mehrere Kühlrippen in Form einer
Ventilatoranordnung anzuordnen, so daß im Drehbetrieb eine verstärkte
Luftzirkulation erzeugt wird, um die Wärme besser abführen zu können.
Ein weiterer Lösungsansatz besteht darin, die Gesamtmasse der Anpreß
platte beziehungsweise der Druckplattenbaugruppe zu erhöhen, um die
Wärme besser aufnehmen zu können. Dies hat jedoch eine Vergrößerung
der einzelnen Komponenten mit daraus resultierenden Bauraumproblemen
sowie einen höheren Kostenaufwand zur Folge.
Es wird daher eine Anpreßplatte für eine Reibungskupplung vorgeschlagen,
wobei die Anpreßplatte einen gegen eine Reibbelaganordnung einer
Kupplungsscheibe oder dergleichen preßbaren Reibflächenbereich aufweist.
Die erfindungsgemäße Anpreßplatte ist im Reibflächenbereich wenigstens
teilweise aus einem ersten Material gebildet, das eine schnelle Ableitung der
durch Reibung erzeugten Wärme vorsieht. In einem an den Reibflächenbe
reich anschließenden Körperbereich ist die erfindungsgemäße Anpreßplatte
aus einem zweiten Material gebildet, das eine hohe Wärmeaufnahmefähig
keit für die von dem Reibflächenbereich abgeleitete Wärme aufweist.
Bei einer derart aufgebauten Anpreßplatte wird also dafür Sorge getragen,
daß die bei reibendem Angreifen der Anpreßplatte mit der Oberfläche ihres
Reibflächenbereichs an einem Reibbelag erzeugte Wärme schnell durch den
Reibflächenbereich hindurchgeleitet wird, so daß im Reibflächenbereich
selbst kein Wärmestau mit der Folge übermäßig hoher Temperatur erzeugt
wird. Diese vom Reibflächenbereich weiter- oder weggeleitete Wärme kann
dann in dem Körperbereich aufgenommen und kurzzeitig gespeichert
werden, da dieser eine hohe Wärmeaufnahmefähigkeit aufweist. Da die Ein-
und Ausrückvorgänge im allgemeinen nur kurze Zeitdauern beanspruchen,
d. h. auch die Erzeugung von Wärmeenergie oder die Umwandlung von
kinetischer Energie in Wärmeenergie nur für einen sehr begrenzten Zeitraum
stattfinden wird, kann mit einer derartigen Anordnung sichergestellt werden,
daß ausreichend Energie aus demjenigen Bereich der Anpreßplatte
weggeleitet wird, der die Reibbeläge kontaktiert. Diese Energie, die
vorübergehend im Körperbereich aufgenommen wird, kann dann vom
Körperbereich weiter nach außen hin abgegeben werden.
Um dieses Wegleiten von Wärmeenergie aus dem Bereich der Reibbeläge in
gleichmäßiger Art und Weise erhalten zu können, wird vorgeschlagen, daß
das erste Material den in Kontakt mit der Reibbelaganordnung oder
dergleichen bringbaren Oberflächenbereich der Anpreßplatte vollständig
bedeckt.
Zum Erhalt der vorangehenden Funktion wird vorgeschlagen, daß das erste
Material ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit λ umfaßt.
Hier ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeleitfähigkeit λ des ersten Materials
im Bereich von wenigstens 50 W/m K und höher liegt.
Beispielsweise kann das erste Material Aluminium oder Kupfer oder
Legierungen davon umfassen. Das heißt, auch Legierungen, die ein Material
mit guter Wärmeleitfähigkeit enthalten, können die vorangehend be
schriebenen Effekte erzielen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das zweite Material ein Material mit hoher
spezifischer Wärmekapazität c umfaßt.
Diese spezifische Wärmekapazität c des zweiten Materials kann im Bereich
von 0,35 kJ/kg K und höher sein.
Beispielsweise kann dieses zweite Material Grauguß oder Stahl umfassen.
Die Fähigkeit, im Körperbereich, d. h. im Bereich des zweiten Materials,
Wärme aufnehmen und zwischenspeichern zu können, die vom Reib
flächenbereich abgeleitet wird, kann auch dadurch erhalten werden, daß das
zweite Material einen Schmelzpunkt aufweist, der im Bereich von Tempera
turen liegt, die bei reibendem Angreifen der Anpreßplatte an einer Reibbelag
anordnung oder dergleichen auftreten. Bei einer derartigen Anordnung wird
also bei Erzeugung von Wärmeenergie und Ableitung derselben in den
Körperbereich das zweite Material geschmolzen, so daß zumindest ein Teil
der in den Körperbereich geleiteten Wärmeenergie für den Phasenübergang
aufgebracht werden muß und gegebenenfalls ein verbleibender Teil dann zur
weiteren Erwärmung des geschmolzenen Materials führt. Wird nachfolgend
keine Energie mehr eingeleitet, so verfestigt sich das zweite Material wieder
und gibt dabei dann die zuvor eingeleitete Energie kontinuierlich ab.
Beispielsweise kann das zweite Material einen Schmelzpunkt aufweisen, der
im Bereich von 80°C bis 250°C liegt. Für das zweite Material bietet sich
beispielsweise Natrium, Zinn oder Legierungen davon oder nichtmetallische
Werkstoffe, wie z. B. Salze, an.
Um auch im geschmolzenen Zustand das Auftreten von Unwuchten im
Bereich der Anpreßplatte vermeiden zu können, wird vorgeschlagen, daß
das zweite Material in wenigstens einer an der Anpreßplatte vorgesehenen
Kammer enthalten ist.
Dabei kann beispielsweise die wenigstens eine Kammer im wesentlichen
vollständig von dem ersten Material umgeben sein. Dies hat einerseits zur
Folge, daß durch den größtmöglichen Grenzflächenbereich zwischen den
beiden Materialien die Wärmeeinleitung in den Körperbereich, d. h. also in
das zweite Material, schnellstmöglich erfolgen kann. Zum anderen macht
sich dieser große Grenzflächenbereich auch beim Abgeben von Energie aus
dem zweiten Material vorteilhaft bemerkbar, wenn dieses sich wieder
verfestigt. Insbesondere ist dann dafür gesorgt, daß an das zweite Material
wieder eine Schicht angrenzt, durch die die bei der Verfestigung ent
stehende Wärmeenergie schnell vom zweiten Material weggeleitet werden
kann, so daß auch hier ein Wärmestau verhindert wird.
Da im allgemeinen beim Phasenübergang von der festen zur flüssigen Phase
sich das Volumen des zweiten Materials ändern wird, wird vorgeschlagen,
daß das Volumen der wenigstens einen Kammer veränderbar ist.
Auch bei einer Ausgestaltungsform, bei welcher kein Phasenübergang des
zweiten Materials stattfindet, ist es zur Abgabe von Wärmeenergie aus dem
Körperbereich vorteilhaft, wenn an der dem Reibflächenbereich entgegen
gesetzten Seite oder/und radial außen oder/und radial innen an den
Körperbereich ein drittes Material angrenzt, das eine schnelle Ableitung der
im zweiten Material gespeicherten Wärme vorsieht.
Beispielsweise kann das dritte Material zum ersten Material gleich sein.
Bei einer derartigen Ausgestaltung wird eine größtmögliche Stabilität
erhalten, wenn der an den Körperbereich anschließende und aus dem ersten
beziehungsweise dem dritten Material gebildete Bereich ein integraler
Materialbereich ist. Es kann dann auf Verbindungsvorgänge zwischen dem
ersten und dem dritten Materialbereich verzichtet werden.
Eine weitere verbesserte Ableitung der Wärmeenergie vom Körperbereich
kann erhalten werden, wenn an der Anpreßplatte vorzugsweise in einem
vom Reibflächenbereich entfernten Bereich eine Kühlrippenanordnung
vorgesehen ist.
Wenn die verschiedenen Materialien der Anpreßplatte hinsichtlich der
vorangehend beschriebenen Funktionen der schnellen Weiterleitung und der
großen Speicherkapazität optimiert werden, besteht das Problem, daß
möglicherweise an der Oberfläche des Reibflächenbereichs nicht mehr
ausreichend Verschleißfestigkeit sichergestellt werden kann, so daß ein zu
schneller Abrieb oder Verschleiß der Anpreßplatte erzeugt werden könnte.
Um diesem Problem entgegenzutreten, kann an der Oberfläche des
Reibflächenbereichs eine Verschleißschutzmateriallage, vorzugsweise ein
Reibbelag vorgesehen sein.
Auch das Schwungrad oder eine Sekundärseite eines Zwei-Massen-
Schwungrads können so wie vorangehend mit Bezug auf die Anpreßplatte
beschrieben aufgebaut sein.
Bei Reibungskupplungen dienen Anpreßplatten im allgemeinen dazu, die
Reibbeläge einer Kupplungsscheibe zwischen einem Schwungrad und der
Anpreßplatte zu klemmen, um dadurch den Drehmomentübertragungs
zustand herzustellen. Zu diesem Zwecke sind die Anpreßplatten durch einen
Kraftspeicher, beispielsweise in Form einer Membranfeder, beaufschlagt und
in Richtung auf die Reibbeläge beziehungsweise das Schwungrad zu
vorgespannt.
Bei Durchführung von Ein- und Ausrückvorgängen bei Kupplungen kommen
die verschiedenen Oberflächenbereiche der Reibbeläge beziehungsweise der
Anpreßplatte und des Schwungrads miteinander in reibenden Eingriff, was
zur Folge hat, daß Reibungswärme entsteht. Insbesondere mit bei den
modernen Antriebssystemen zu übertragenden relativ hohen Drehmomenten
nimmt auch die im Bereich der Kupplungsreibflächen entstehende Wärme
zu. Ein daraus resultierendes Problem ist, daß die in relativ kurzer Zeit
erzeugte Wärmeenergie zu einem relativ starken Temperaturanstieg
verschiedener Kupplungskomponenten führen kann. Eine Folge daraus ist
beispielsweise im Bereich der Anpreßplatten die sogenannte "Schirmung".
Bei diesem "Schirmungseffekt" verformt sich die Anpreßplatte nach Art
eines Schirms derart, daß ihr radial innerer Bereich in Richtung auf das
Schwungrad zu gedrückt wird, d. h. bezüglich des radial äußeren Bereichs
in dieser axialen Richtung vorspringen kann, mit dem Resultat, daß der
effektive Reibradius der Kupplung abnimmt. Da jedoch auch das durch die
Kupplung übertragbare maximale Drehmoment mit dem effektiven oder
mittleren Reibradius abnimmt, besteht die Gefahr, daß die Kupplung
ungewünscht in einen Schlupfzustand kommt. Darüber hinaus führt eine
derartige Schirmung dazu, daß der radial innere Bereich der Anpreßplatte
einerseits und der Reibbeläge der Kupplungsscheibe andererseits übermäßig
stark beansprucht werden, was eine relativ starke Abnutzung in diesen
Bereichen zur Folge haben kann.
Um diesem Problem entgegenzutreten, schlägt die US-Patentschrift
5,732,809 vor, eine Anpreßplatte relativ dünn auszugestalten und das
Durchmesserverhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser der
ringartig aufgebauten Anpreßplatte kleiner als 1,4 auszulegen. Dies hat
jedoch zur Folge, daß durch gezielte Auswahl der Durchmesserverhältnisse
ebenso Auswirkungen auf entsprechende Durchmesserverhältnisse,
beispielsweise im Bereich der Reibbeläge vorliegen, d. h. es müssen
verschiedene weitere Komponenten einer Kupplung an dieses Durchmesser
verhältnis angepaßt werden. Ferner besteht eine Beschränkung hinsichtlich
der größenmäßigen Ausgestaltung der Anpreßplatte, so daß die angegebene
Lösung, ein bestimmtes Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser
vorzusehen, nicht bei allen beliebigen Kupplungen Anwendung finden kann.
Eine weitere Möglichkeit, den Effekt der Schirmung zu kompensieren,
besteht darin, die Anpreßplatte gegenläufig geschirmt auszugestalten, so
daß bei Erwärmung der Anpreßplatte diese sich derart verformt, daß der
durch diese bereitgestellte Reibflächenbereich näherungsweise in einer
Ebene liegt. Dies bedingt jedoch einen aufwendigen Arbeitsvorgang und
kann nicht sicherstellen, daß die wärmebedingte Verformung der Anpreß
platte exakt in einem derartigen Ausmaß auftreten wird, daß der absichtlich
eingeführte und der thermisch bedingte Schirmungseffekt einander genau
kompensieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher eine
Anpreßplatte für eine Reibungskupplung vorgeschlagen, wobei die
Anpreßplatte im wesentlichen ringartig ausgebildet ist.
In der erfindungsgemäßen Anpreßplatte ist wenigstens ein zu einem
Innenrad oder einem Außenrand derselben offener Schlitz ausgebildet.
Durch Vorsehen eines Schlitzes kann dafür gesorgt werden, daß bei
wärmebedingter Ausdehnung der Anpreßplatte das Material derselben in
den Bereich des Schlitzes ausweichen kann, so daß eine Materialverlagerung
im wesentlichen in der Ebene der Anpreßplatte stattfindet und die Anpreß
platte nicht aus ihrer ursprünglichen Form heraus verformt wird.
Die durch die vorliegende Erfindung eingeführte Sicherheit gegen die
Schirmung kann weiter erhöht werden, wenn der wenigstens eine Schlitz
in Richtung einer Drehachse, um welche die Anpreßplatte im Betrieb drehbar
ist, durchgehend ist.
Ferner ist die erfindungsgemäße Anpreßplatte zum Verhindern der
Schirmung besonders wirkungsvoll, wenn in der Anpreßplatte eine Mehrzahl
von in Umfangsrichtung zueinander im Abstand liegenden Schlitzen
ausgebildet ist. Es sei darauf verwiesen, daß diese mehreren Schlitze
beliebig nach radial innen oder radial außen offen sein können, d. h.
beispielsweise sich nach radial innen und radial außen offene Schlitze
abwechseln können, wobei eine besonders wirkungsvolle Verhinderung der
Schirmung erhalten wird, wenn zumindest der größere Teil der Schlitze zum
Innenrand hin offen ist.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Anpreßplatte vorgesehen sein, daß
der wenigstens eine Schlitz sich im wesentlichen radial erstreckt.
Um bei größtmöglicher Stabilität der Anpreßplatte den Effekt der Schirmung
effizient verhindern zu können, wird vorgeschlagen, daß die radiale
Erstreckungslänge des wenigstens einen Schlitzes zwischen dem Innenrand
und dem Außenrand im Bereich von 1/2-4/5 des radialen Abstands
zwischen Außenrand und Innenrand liegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen
sein, daß die Anpreßplatte in eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung
aufeinanderfolgend angeordneten und bezüglich einander wenigstens
teilweise verlagerbaren Anpreßplattensegmenten unterteilt ist.
Eine derartige Ausgestaltungsform kann zur Folge haben, daß aufgrund der
separierten Ausgestaltung der einzelnen Anpreßplattensegmente keine
gemeinschaftliche Verformungsbewegung auftritt, sondern die einzelnen
Anpreßplattensegmente jeweils eine Lage einnehmen werden, in der sie
vollflächig an den Reibbelägen anliegen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Anpreßplattensegmente
bezüglich einander wenigstens in Richtung der Drehachse, um welche die
Anpreßplatte im Betrieb drehbar ist, verlagerbar sind.
Ferner sind aus Symmetriegründen und zur Vermeidung von Unwuchten
vorteilhafterweise die einzelnen Anpreßplattensegmente zueinander im
wesentlichen gleich.
Um insbesondere im Drehbetrieb eine sichere Halterung der einzelnen
Anpreßplattensegmente in einer Kupplung zu gewährleisten, wird vor
geschlagen, daß ferner eine Zusammenhalteanordnung vorgesehen ist,
durch welche die einzelnen Anpreßplattensegmente zusammengehalten
sind.
Beispielsweise kann die Zusammenhalteanordnung eine die Anpreßplatte in
einem radial äußeren Bereich umgebende elastische Anordnung, vorzugs
weise Wurmfederanordnung, eine Stahlbandanordnung, eine Stahlringanord
nung oder/und eine zwischen den Anpreßplattensegmenten in radialer
Richtung wirksame Verzahnung oder dergleichen umfassen.
Ferner ist vorteilhafterweise eine Zentrieranordnung vorgesehen zum
Zentrieren der Anpreßplattensegmente bezüglich der Drehachse.
Diese Zentrieranordnung kann einen an einem Innenradiusbereich der
Anpreßplattensegmente anliegenden Zentrierring, eine zwischen den
Anpreßplattensegmenten in radialer Richtung wirksame Verzahnung oder
dergleichen umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vor
geschlagen, daß an einem Reiboberflächenbereich der Anpreßplatte eine
nutartige Vertiefungsanordnung vorgesehen ist.
Auch eine derartige nutartige Vertiefungsanordnung hat zur Folge, daß
zusätzliches Volumen geschaffen wird, in welches bei Erwärmung
verschiedene Materialbereiche der Anpreßplatte ausweichen können,
darüber hinaus führt das Vorsehen von Vertiefungen in der Oberfläche der
Anpreßplatte zu einer Versteifung derselben.
Um eine in Umfangsrichtung symmetrische Wirkungsweise dieser nutartigen
Vertiefungsanordnung vorsehen zu können, wird vorgeschlagen, daß diese
ein Endlosmuster bildet.
Beispielsweise kann die nutartige Vertiefungsanordnung eine Kreismuster
anordnung bilden, die eine Drehachse, um welche die Anpreßplatte im
Betrieb drehbar ist, vorzugsweise konzentrisch umgibt.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsart kann die nutartige Vertiefungs
anordnung ein spiralartiges Muster bilden.
Dabei ist vorzugsweise die nutartige Vertiefungsanordnung in einem Außen-
oder/und Innenumfangsflächenbereich der Anpreßplatte nicht offen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Reibungskupplung, umfassend
eine erfindungsgemäße Anpreßplatte.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Reibungskupplung;
Fig. 2 die Ansicht gemäß Sichtpfeil II nach Fig. 1 in Teildarstellung;
Fig. 3 den Axialschnitt durch eine Reibungskupplung;
Fig. 4a den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3;
Fig. 4b den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3 mit beidseitig
gelenkig angebundenem Hebel;
Fig. 4c den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3 mit gelenkig am
Schwungrad angebundenem Hebel;
Fig. 5 eine radiale Teilansicht der Reibungskupplung gemäß Sichtpfeil
V nach Fig. 3;
Fig. 6 den Schnitt entlang der Linie VI-VI nach Fig. 5;
Fig. 7 eine radiale Teilansicht der Reibungskupplung ähnlich Fig. 5
mit selbstverstärkender Blattfederanbindung;
Fig. 8 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen
Anpreßplatte gemäß einer ersten Ausgestaltungsform;
Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Ansicht einer alternativen
Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 10 eine weitere alternative Ausgestaltungsform einer erfindungs
gemäßen Anpreßplatte.
Fig. 11 eine Schnittansicht einer erwärmten Anpreßplatte, welche das
Schirmungs-Phänomen verdeutlicht;
Fig. 12 eine Teil-Axialansicht einer erfindungsgemäßen Anpreßplatte
gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform;
Fig. 13 eine Schnittansicht der in Fig. 12 dargestellten Anpreßplatte
entlang einer Linie IV-IV;
Fig. 14 eine Teil-Axialansicht der erfindungsgemäßen Anpreßplatte im
erwärmten Zustand;
Fig. 15 eine der Fig. 14 entsprechende Ansicht im nicht erwärmten
Zustand der Anpreßplatte;
Fig. 16 eine zum Teil weggeschnitten dargestellte Axialansicht einer
Anpreßplatte gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausgestaltungsform;
Fig. 17 eine Schnittansicht der in Fig. 16 dargestellten Anpreßplatte
längs eine Linie VIII-VIII;
Fig. 18 eine Axialansicht einer Anpreßplatte, bei welcher die einzelnen
Segmente über Verzahnungsanordnungen miteinander ver
bunden sind;
Fig. 19 eine der Fig. 18 entsprechende Ansicht, bei welcher die
einzelnen Segmente der Anpreßplatte über einen radial außen
liegenden Ring miteinander verbunden sind;
Fig. 20 eine Schnittansicht der Anpreßplatte in Fig. 19 längs einer
Linie XI-XI;
Fig. 21a Axialansichten weiterer erfindungsgemäßer Anpreßplatten,
bis 21c welche in ihrem Reiboberflächenbereich jeweils nutartige
Vertiefungen mit verschiedenem Muster aufweisen;
Fig. 22 eine Kombination der beispielsweise in Fig. 3 dargestellten
Reibungskupplung mit einer Anpreßplatte, welche gemäß Fig.
10 aufgebaut ist;
Fig. 23 eine Kombination der beispielsweise in Fig. 3 dargestellten
Reibungskupplung mit einer Anpreßplatte, welche so wie in
Fig. 12 gezeigt, aufgebaut ist;
Fig. 24 eine Kombination der beispielsweise in Fig. 3 dargestellten
Reibungskupplung mit einer Anpreßplatte, wie sie in Fig. 16
dargestellt ist; und
Fig. 25 eine Kombination der beispielsweise in Fig. 3 dargestellten
Reibungskupplung mit einer Anpreßplatte wie sie in Fig. 21
(insbesondere 21a) dargestellt ist.
Zunächst wird die Kupplung und ihre Wirkungsweise anhand der Fig. 1
bis 3 und 5, 6 näher erläutert. Die Reibungskupplung besteht aus dem
Kupplungsgehäuse 9, das radial außen mit dem Schwungrad 13 über die
Verschraubung 15 verbunden ist. Das Schwungrad 13 ist an der Kurbel
welle einer Brennkraftmaschine befestigt und kann mit dieser um die
Drehachse 14 rotieren. Innerhalb des Kupplungsgehäuses 9 ist eine
Anpreßplatte 3 angeordnet, die drehfest aber axial verlagerbar mit dem
Kupplungsgehäuse 9 verbunden ist. Sie ist durch eine Anpreßfeder 4, im
vorliegenden Fall eine Membranfeder, beaufschlagt, die sich am Kupplungs
gehäuse abstützt und auf die Anpreßplatte eine Einrückkraft in Richtung auf
das Schwungrad 13 ausübt. Über die nach radial innen weisenden
Membranfederzungen 4' kann die Einspannkraft der Feder aufgehoben
werden. Zwischen der Anpreßplatte 3 und dem Schwungrad 13 ist eine
Kupplungsscheibe 6 angeordnet, die mit einer Nabe 8 drehfest auf einer
nicht dargestellten Getriebeeingangswelle aufgesetzt ist. Die Kupplungs
scheibe 6 ist radial außen mit Reibbelägen 11, 12 versehen und sie ist über
eine Vernietung 7 mit der Nabe 8 verbunden. Die Kupplungsscheibe 6 wird
durch die Kraft der Membranfeder 4 im eingerückten Zustand zwischen der
Anpreßplatte 3 und dem Schwungrad 13 eingespannt zur Drehmomentüber
tragung. Die Membranfeder 4 stützt sich hierbei am Gehäuse über
Distanzbolzen 5 ab. Mit ihrem radial äußeren Bereich liegt sie auf der
Schneide 32 der Anpreßplatte 3 auf. Die Darstellung zeigt eine sogenannte
gedrückte Reibungskupplung, es ist jedoch auch ohne Weiteres möglich,
eine sogenannte gezogene Reibungskupplung vorzusehen. Bei der gezoge
nen Bauweise stützt sich die Membranfeder 4 mit ihrem Außendurchmesser
am Kupplungsgehäuse 9 ab und über einen mittleren Durchmesser an der
Schneide 32 der Anpreßplatte 3. Im vorliegenden Fall der gedrückten
Reibungskupplung kann die Drehmomentübertragung dadurch unterbrochen
werden, daß die Federzungen 4' von einer nicht dargestellten Ausrückvor
richtung gemäß Fig. 3 nach links verschwenkt werden, wodurch der radial
äußere Bereich der Membranfeder 4 keine Einspannkraft mehr auf die
Schneide 32 der Anpreßplatte 3 ausübt.
Im vorliegenden Fall ist die Anpreßplatte 3 entsprechend Fig. 5 über
mehrere am Umfang verteilte Tangentialblattfedern 17 am Kupplungs
gehäuse 9 umfangsmäßig geführt und die Tangentialblattfedern 17 können
so ausgeführt sein, daß sie eine Lüftkraft auf die Anpreßplatte 3 ausüben.
Die Verbindung zwischen Anpreßplatte 3 und Gehäuse 9 erfolgt jeweils über
Nietverbindungen 18, 19. Eine Besonderheit ist das Langloch 20 in der
Tangentialblattfeder 17, auf welche später noch eingegangen wird. In Fig.
5 ist auch eine Belagfeder 16 zu erkennen, welche zwischen den beiden
Reibbelägen 11 und 12 angeordnet sein kann.
Am Kupplungsgehäuse 9 sind an einer oder mehreren am Umfang verteilten
Stellen Hebel 2 angeordnet die in Stegen 10, 10a gelagert sind, und die
jeweils einen quer dazu wegragenden Arm 21 aufweisen. Die Lagerung ist
schwenkbar ausgebildet, und zwar über im wesentlichen radial verlaufende
Achsen. Das Ende des Hebels 21 korrespondiert mit einem im wesentlichen
in Achsrichtung verlaufenden Vorsprung 31 an der Anpreßplatte 3 (s. Fig.
2).
Die Funktion dieser durch die Teile 2, 10, 10a, 21, 31 gebildete Einrichtung 1
ist folgende:
Während des Einkuppelvorgangs und auch während des Betriebs des Fahrzeuges, solange die Brennkraftmaschine eine beschleunigende Kraft ausübt, wird auf die Anpreßplatte 3 über die Reibbeläge 11, 12 und die Kupplungsscheibe 6, welche drehfest mit dem Getriebe in Verbindung steht, eine "Bremskraft" ausgeübt, die entgegen der Antriebsrichtung bzw. Drehrichtung D gerichtet ist. Dadurch kommt der Arm 21 der Hebel 2 mit seinem stirnseitigen Ende an den Vorsprüngen 31 der Anpreßplatte 3 zur Anlage. Die Anpreßplatte 3 ist damit in Umfangsrichtung abgestützt. Diese umfangsmäßige Abstützung wird dadurch ermöglicht, daß entsprechend Fig. 5 in den Tangentialblattfedern 17 Langlöcher 20 angeordnet sind, die eine geringe Relativbewegung der Anpreßplatte 3 entgegen der Drehrichtung D ermöglicht. In die entgegengesetzte Richtung ist dieses Langloch 20 nicht ausgebildet, so daß in dieser entgegengesetzten Drehrichtung die Anpreß platte 3 durch die Tangentialblattfedern 17 umfangsmäßig einwandfrei geführt ist. Die Abstützung der Anpreßplatte 3 entsprechend der Anordnung von Fig. 2 bewirkt eine im wesentlichen proportional zur Kraft der Mem branfeder 4 auftretende Verstärkung, so daß ein höheres Drehmoment in diesem Betriebsfall übertragen werden kann. Dabei ist der Grad dieser Selbstverstärkung abhängig von dem Winkel α, der zwischen der Lagerung des Hebels 2 im Kupplungsgehäuse (Befestigungsarme 10, 10a) und den Schneiden 31 ausgebildet ist. Je größer der Winkel α entsprechend Fig. 2 gewählt wird, um so größer ist diese Selbstverstärkung.
Während des Einkuppelvorgangs und auch während des Betriebs des Fahrzeuges, solange die Brennkraftmaschine eine beschleunigende Kraft ausübt, wird auf die Anpreßplatte 3 über die Reibbeläge 11, 12 und die Kupplungsscheibe 6, welche drehfest mit dem Getriebe in Verbindung steht, eine "Bremskraft" ausgeübt, die entgegen der Antriebsrichtung bzw. Drehrichtung D gerichtet ist. Dadurch kommt der Arm 21 der Hebel 2 mit seinem stirnseitigen Ende an den Vorsprüngen 31 der Anpreßplatte 3 zur Anlage. Die Anpreßplatte 3 ist damit in Umfangsrichtung abgestützt. Diese umfangsmäßige Abstützung wird dadurch ermöglicht, daß entsprechend Fig. 5 in den Tangentialblattfedern 17 Langlöcher 20 angeordnet sind, die eine geringe Relativbewegung der Anpreßplatte 3 entgegen der Drehrichtung D ermöglicht. In die entgegengesetzte Richtung ist dieses Langloch 20 nicht ausgebildet, so daß in dieser entgegengesetzten Drehrichtung die Anpreß platte 3 durch die Tangentialblattfedern 17 umfangsmäßig einwandfrei geführt ist. Die Abstützung der Anpreßplatte 3 entsprechend der Anordnung von Fig. 2 bewirkt eine im wesentlichen proportional zur Kraft der Mem branfeder 4 auftretende Verstärkung, so daß ein höheres Drehmoment in diesem Betriebsfall übertragen werden kann. Dabei ist der Grad dieser Selbstverstärkung abhängig von dem Winkel α, der zwischen der Lagerung des Hebels 2 im Kupplungsgehäuse (Befestigungsarme 10, 10a) und den Schneiden 31 ausgebildet ist. Je größer der Winkel α entsprechend Fig. 2 gewählt wird, um so größer ist diese Selbstverstärkung.
Die Wirkung dieser Selbstverstärkung kann dadurch verbessert werden, daß
zwischen der Membranfeder 4 und der Anpreßplatte eine möglichst geringe
Reibkraft auftritt. Die hier auftretende Reibkraft vermindert die erforderliche
relativ geringe Verdrehmöglichkeit der Anpreßplatte. Deshalb kann hier eine
möglichst reibungsarme Gleit- oder Wälzlagerung vorgesehen werden.
Die oben beschriebene selbstverstärkende Wirkung für die Anpreßkraft der
Anpreßplatte wird solange erzielt, solange eine Zugkraft im Antriebsstrang
erzeugt wird. Dies ist der Fall beim Anfahren, beim Beschleunigen und auch
bei hohen Geschwindigkeiten. Nimmt der Fahrer jedoch das Gaspedal
zurück, so wird im Antriebsstrang eine Schubkraft erzeugt, die vom Gewicht
des Fahrzeugs her initiiert wird und die den Motor, der im Leerlauf drehen
möchte, antreibt. Dieses Schleppmoment für den Motor bewirkt, daß die
selbstverstärkende Wirkung aufgehoben wird und eine Absenkung der
Anpreßkraft erfolgt (Schubbetrieb). Diese Wirkung kann vorteilhaft dazu
genutzt werden, in Extremfällen, beispielsweise bei unsachgemäßem
Rückschalten, zumindest kurzzeitig ein Durchrutschen der Kupplungsscheibe
zuzulassen, so daß eine Überlastung der Brennkraftmaschine (Überdrehen)
vermieden wird.
Die Anpreßkraftveränderung FAP entsprechend der bisher beschriebenen
Konstruktion folgt der nachfolgend aufgeführten Formel:
wobei FF die von der Membranfeder 4 aufgebrachte Kraft darstellt, µ der
Reibbeiwert zwischen den Reibbelägen 11, 12 und dem Schwungrad 13
bzw. der Anpreßplatte 3 ist, und der Winkel αi der aktuell eingenommene
Winkel des Arms 21 ist.
In den Fig. 4a bis 4c ist übersichtlich dargestellt, wie die Einrichtung 1
ausgebildet sein kann, um unterschiedliche Wirkungen zu erzielen.
Fig. 4a entspricht der Kupplungsausbildung entsprechend den Fig. 1 bis
3 und 5 und 6. Es muß hier nicht näher die Wirkung wiederholt werden.
Fig. 4b zeigt zum Einen die Möglichkeit, daß die Arme 21 bzw. 21' der
Hebel 2 sowohl am Gehäuse 9 als auch an der Anpreßplatte 3 in zwei
geschlossenen Gelenken aufgehängt sein können. Dies bedeutet gegenüber
der Fig. 4a, welche nur eine geschlossenes Gelenk und eine offenes
Gelenk aufweist, daß die Membranfeder 17 gemäß Fig. 5 von ihrer
Drehmomentanbindung an der Anpreßplatte 3 befreit ist, und allenfalls eine
Lüftkraft aufbringen braucht. Zum Anderen bedeutet diese Konstruktion,
daß die Hebel 2 auch Zugkräfte aufnehmen können.
Zudem ist eine exakte Lagerung der Hebel 2 in allen Betriebszuständen
gewährleistet. Es ist natürlich auch vorstellbar, daß die Hebel 2 gegenüber
dem Kupplungsgehäuse 9 bzw. der Anpreßplatte 3 jeweils ein offenes
Gelenk aufweisen, wobei in einem solchen Fall eine Führung vorgesehen
sein muß, die sicherstellt, daß die Hebel nicht ihre Lage und Stelle
unkontrolliert verändern können. Wird angenommen, daß in Fig. 4b die
gleiche Drehrichtung D vorliegt wie in Figur a, dann ist die Ausbildung des
Arms 21 von der Wirkung her identisch mit Fig. 4a und bewirkt im
Zugbetrieb eine Anpreßkraftverstärkung. Wird in einem solchen Fall jedoch
die gestrichelt dargestellte Ausführung gewählt mit einem Arm 21', so wirkt
diese Konstruktion während des Zugbetriebs im Antriebsstrang mit einer
Absenkung der Anpreßkraft. Eine solche Konstellation kann vorteilhaft dann
eingesetzt werden, wenn Reibbeläge aus anorganischem Material Ver
wendung finden, bei denen der Reibbeiwert µ über der Gleitgeschwindigkeit
in einem bestimmten Bereich abfallend ist. In diesem Fall der Selbst
abschwächung der Anpreßkraft ändert sich an der oben dargestellten Formel
lediglich das Vorzeichen des Winkels αi.
In Fig. 4c ist nun eine Konstruktion dargestellt, bei welcher der Hebel 2 mit
seinem Arm 21 einerseits an der Anpreßplatte 3 mit einem geschlossenen
Gelenk angeordnet ist und mit seinem anderen Ende am Schwungrad 13
ebenfalls mit einem geschlossenen Gelenk. Dazu ist eine Ausnehmung 22
am Schwungrad 3 vorgesehen. Unter der Annahme des Zugbetriebes und
einer Drehrichtung entsprechend D werden die Hebel 2 mit ihren Armen 21
auf Zug beansprucht und üben dabei eine selbstverstärkende Kraft auf die
Anpreßplatte 3 aus.
In Fig. 4 ist eine Variante der vorherigen Ausführungen wiedergegeben.
Hierbei übernimmt die Tangentialblattfeder 17a die Funktion der weiter oben
beschriebenen Hebel 20 mit ihren Armen 21. Die Tangentialblattfeder 17a
ist einerseits über eine Nietverbindung 19 mit der Anpreßplatte 3 fest
verbunden und andererseits über eine Nietverbindung 18 mit dem Kupp
lungsgehäuse 9. Dabei kann diese Verbindung auch direkt am Schwungrad
13 vorgesehen sein. Aus der Darstellung ist weiterhin der radial äußere
Rand der Membranfeder 4 zu erkennen, sowie die Reibbeläge 11, 12 der
Kupplungsscheibe und die Verschraubung 15 zwischen Kupplungsgehäuse
9 und Schwungrad 13. Die Drehachse der kompletten Reibungskupplung ist
mit 14 bezeichnet. Für den erwünschten Fall einer Selbstverstärkung der
Anpreßkraft im Zugbetrieb ist die Anordnung so getroffen, daß die Dreh
richtung entsprechend D vorgesehen ist und die Verbindungslinie X
zwischen den beiden Vernietungen 18 und 19 derart angeordnet ist, daß der
Winkel α1 zwischen der Verbindungslinie X und einer Ebene parallel zu den
Reibbelägen 11, 12 im mathematisch positiven Sinne angeordnet ist. Bei
dieser Konstruktion wird im Zugbetrieb eine Anpreßkrafterhöhung erzielt und
im Schubbetrieb eine Anpreßkraftabsenkung. Bei umgekehrter Drehrichtung
oder bei einem mathematisch negativen Winkel α1 sind die Wirkungen
entsprechend vertauscht.
Nachfolgend werden mit Bezug auf die Fig. 8-21 verschiedene Ausgestal
tungsarten von Anpreßplatten beschrieben, die in besonders vorteilhafter
Weise bei einer vorangehend beschriebenen Kupplung Anwendung finden
können.
Insbesondere bei derartigen Kupplungen, welche einen hohen Anpreßdruck
erzeugen können, entstehen bei Durchführung von Ein- und Ausrückvor
gängen im Bereich der Reiboberfläche relativ hohe Temperaturen, die durch
den bei Durchführung von Ein- und Ausrückvorgängen vorhandenen Schlupf
zwischen den Reibbelägen und der Anpreßplatte beziehungsweise dem
Schwungrad erzeugt werden. Insbesondere bei Einsatz organischer
Reibbeläge besteht die Gefahr, daß durch überhohe Temperaturen eine
Verkohlung oder ein übermäßiger Verschleiß derselben induziert wird.
Um dieser Gefahr entgegenzutreten, sieht die vorliegende Erfindung ferner
einen speziellen Aufbau der Anpreßplatte vor. Es sei darauf hingewiesen,
daß bei den in den Fig. 8-21 gezeigten Anpreßplatten aus Gründen der
Klarheit die speziellen Maßnahmen, welche die vorangehend beschriebene
selbstverstärkende Wirkung erzielen, d. h. die Vorsprünge 31, die Hebel 21
und dgl., nicht dargestellt sind. Es ist jedoch offensichtlich, daß diese
Maßnahmen ebenso bei den im folgenden beschriebenen Anpreßplatten
vorgesehen werden können, um unter Ausnutzung von deren thermischem
Verhalten ebenso die selbstverstärkende Wirkung zu erhalten. D. h., die
nachfolgend beschriebenen Anpreßplatten ersetzen dann die vorangehend
angesprochene Anpreßplatte 3 bzw. die im folgenden beschriebenen
Maßnahmen können ebenso bei der Anpreßplatte 3 vorgesehen werden.
Eine erste Ausgestaltungsform einer derartigen Anpreßplatte 124 ist in Fig.
8 dargestellt. Man erkennt dort, daß die Anpreßplatte 124 im wesentlichen
in zwei scheiben- oder ringartige Bereiche unterteilt ist. Dies ist zum einen
ein Reibflächenbereich 154, der die Reiboberfläche 138 bildet und somit in
Kontakt mit den Reibbelägen oder einem der Reibbeläge tritt. An der der
Reiboberfläche 138 entgegengesetzten Seite ist der Reibflächenbereich 154
mit einem Körperbereich 156 verbunden, der auch den Abstützbereich 136
für die Membranfeder bildet.
Bei der erfindungsgemäßen Anpreßplatte 124 ist vorgesehen, daß der
Reibflächenbereich 154 aus einem ersten Material ausgebildet ist, das dafür
sorgt, daß die im Bereich der Reiboberfläche 138 erzeugte Wärme möglichst
schnell von dieser Oberfläche 138 und somit den mit dieser in Kontakt
stehenden Reibbelägen 142 weggeleitet wird. Hierzu ist das erste Material
ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Beispielsweise kann hier
Aluminium oder Kupfer oder eine Legierung von mindestens einem dieser
Materialien eingesetzt werden.
Der Körperbereich 156 ist dann aus einem zweiten Material aufgebaut, das
eine hohe spezifische Wärmekapazität aufweist, um die vom Reibflächenbe
reich 154 ab oder weggeleitete Wärme zunächst bei Durchführung eines
Kupplungsbetätigungsvorgangs zwischenspeichern zu können. Während und
nach Beendigung eines derartigen Vorgangs, d. h. wenn keine neue
Wärmeenergie mehr über den Reibflächenbereich 154 in den Körperbereich
156 geleitet wird, kann der Körperbereich 156 dann über seine relativ große
Oberfläche, d. h. also sowohl nach radial außen als auch nach radial innen
als auch zu der der Reiboberfläche 138 entgegengesetzten Seite die
Wärmeenergie durch Abstrahlung oder Ableitung abgeben. Für den
Körperbereich 156 sind Materialien wie z. B. Grauguß oder Stahl besonders
geeignet. Ferner erkennt man in Fig. 8, daß am Gesamtvolumen der
Anpreßplatte 124 der Körperbereich 156 mit dem zweiten Material einen
deutlich größeren Teil einnimmt, als der Reibflächenbereich 154. Auch dies
trägt dazu bei, daß die Wärme möglichst effizient vom Reiboberflächenbe
reich weggeleitet beziehungsweise ferngehalten wird.
Eine weitere Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Anpreßplatte ist
in Fig. 9 gezeigt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen
Komponenten entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter
Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 9 ist der Körperbereich 156a
sowohl an der dem nicht dargestellten Schwungrad zugewandten Seite, an
welcher auch die Reiboberfläche 138a gebildet ist, als auch nach radial
außen als auch an der der Reiboberfläche 138a entgegengesetzten Seite mit
dem ersten Material, d. h. dem Material des Reibflächenbereichs umgeben.
Es liegt hier also eine nahezu vollständige Umkapselung des zweiten
Materials durch das erste Material vor, was zu den folgenden Vorteilen
führt: die im Bereich der Reiboberfläche 138a erzeugte Wärme fließt,
ebenso wie vorangehend beschrieben, in einem ersten Weg direkt in das
zweite Material des Körperbereichs 156a. Darüber hinaus fließt jedoch ein
Teil der Wärme auch radial außen durch das erste Material des Reib
flächenbereichs auf die der Reiboberfläche 138a entgegengesetzte Seite und
kann dort unmittelbar nach außen hin abgegeben werden. Um hier den
effektiven Oberflächenbereich noch zu vergrößern, können eine oder
mehrere Kühlrippen 158a vorgesehen sein, die zusätzlich zur Oberflächen
vergrößerung noch derart konfiguriert sein können, daß sie die Funktion von
Ventilatorschaufeln übernehmen.
Die im zweiten Material des Körperbereichs 156a zwischengespeicherte
Wärme kann über das den Körperbereich 156a umgebende oder um
kapselnde Material des Reibflächenbereichs dann mit größerer Effizienz nach
außen hin abgegeben werden, so daß dann, wenn keine Wärmeenergie
mehr in den Körperbereich 156a eingeleitet wird, dieser schneller abgekühlt
werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei den vorangehend beschriebenen
Ausgestaltungsformen die Verbindungszonen zwischen den einzelnen
Materialien vorzugsweise durch ganzflächigen Materialkontakt auszuführen
sind, um einen Wärmestau im Bereich der Grenzflächen zu vermeiden.
Beispielsweise ist die Herstellung einer Anpreßplatte als Verbundguß-
Aluminium-Grauguß denkbar. Ferner kann bei den vorangehend beschriebe
nen Ausgestaltungsformen und auch bei der noch folgenden Ausgestal
tungsform die Reiboberfläche durch eine Beschichtung oder aufgebrachte
Materiallage gebildet sein, welche hinsichtlich des ersten Materials des
Reibflächenbereichs verbesserte Abriebsfestigkeiteigenschaften aufweist.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Material des Reib
flächenbereichs hinsichtlich der Optimierung der Wärmeableitung ausge
wählt wird und dann möglicherweise eine zu geringe Abriebfestigkeit
aufweist.
Man erkennt in Fig. 9, daß der Körperbereich 156a durch das erste Material
des Reibflächenbereichs 154a umkapselt ist. Er könnte ebenso radial außen
und an der der Reiboberfläche 138a entgegengesetzten Seite ein anderes
Material, d. h. ein drittes Material, eingesetzt werden, das dann beispiels
weise radial außen mit dem ersten Material des Reibflächenbereichs zu
verbinden wäre. Aus Stabilitätsgründen wird jedoch die dargestellte
Ausgestaltungsform bevorzugt. Sollte jedoch bei dem ersten Material ein
Kompromiß hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit einerseits und Verschleißfestig
keit andererseits geschlossen werden, so könnte beispielsweise das dritte
Material, das keinem Reibverschleiß ausgesetzt ist, ein Material mit noch
besserem Wärmeleitkoeffizienten als das erste Material und möglicherweise
geringerer Verschleißfestigkeit sein.
Die Fig. 10 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen
Anpreßplatte. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Kom
ponenten hinsichtlich Aufbau und Funktion entsprechen, sind mit dem
gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Anhangs "b" beschrieben.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 10 ist die gesamte Anpreßplatte
124b im wesentlichen aus dem ersten Material des Reibflächenbereichs
154b aufgebaut und umkapselt den Körperbereich 156b radial außen mit
einem Wandungsbereich 164b und an der von der Reiboberfläche 138b
entgegengesetzten Seite mit einem Wandungsbereich 166b. Das zweite
Material des Körperbereichs 156b, welches nunmehr vollständig eingekap
selt ist, und in einer Kammer 168a enthalten ist, die in Umfangsrichtung
durchlaufend ist oder in mehrere Kammerabschnitte unterteilt ist, ist bei
dieser Ausgestaltungsform vorzugsweise ein Material, das einen Schmelz
punkt aufweist, der im Bereich von Temperaturen liegt, die bei Durch
führung von Ein- und Auskuppelvorgängen zu erwarten sind beziehungs
weise etwas unter diesen Temperaturen liegt. Das heißt, wird bei einem
Einkuppelvorgang oder einem Auskuppelvorgang Wärmeenergie erzeugt und
durch den Reibflächenbereich 154b in den Körperbereich 156b eingeleitet,
so wird dieser zunächst nur bis zu dem Schmelzpunkt des zweiten Materials
erwärmt und eine weitere Energieeinleitung hat das Schmelzen des zweiten
Materials zur Folge, wobei dann zunächst kein Temperaturanstieg erzeugt
wird. Erst wenn das zweite Material im Körperbereich 156b vollständig
geschmolzen ist, wird auch dessen Temperatur wieder ansteigen. Wird dann
nach Beendigung eines Ein- oder Auskuppelvorgangs keine Wärmeenergie
mehr in den Körperbereich 156b geleitet oder ist die eingeleitete Wärme
energiemenge kleiner als die vom Körperbereich 156b abgegebene
Wärmeenergiemenge, so beginnt dieser sich wieder zu verfestigen und gibt
dabei über das ihn umgebende erste Material Wärmeenergie ab.
Um bei einer derartigen Ausgestaltungsform der Volumenänderung
Rechnung tragen zu können, die zu erwarten ist, wenn das zweite Material
des Körperbereichs 156b von der festen Phase zur flüssigen Phase
übergeht, sind im Wandungsbereich 164b und 166b jeweils balgenartige
oder gerippte Bereiche 160b beziehungsweise 162b vorgesehen, welche für
eine Elastizität in diesen Wandungsbereichen und somit die Möglichkeit
sorgen, das Volumen in der Kammer 168b, in welcher das zweite Material
des Körperbereichs 156b aufgenommen ist, zu vergrößern beziehungsweise
an das Volumen des geschmolzenen zweiten Materials anzupassen. Die
Kammer 186b kann mit dem zweiten Material auch nur zum Teil gefüllt sein.
Als Materialien für den Körperbereich 156 bieten sich beispielsweise
Natrium mit einem Schmelzpunkt von 97,5°C und Zinn mit einem
Schmelzpunkt von 232°C an. Auch Legierungen oder andere Materialien,
wie z. B. Salze, deren Schmelzpunkte in diesem Temperaturbereich liegen,
können angewandt werden.
Es sei darauf verwiesen, daß auch bei dieser Ausgestaltungsform beispiels
weise die Wandungen 164b und 166b aus anderem Material bestehen
können, als der Reibflächenbereich 154b, um in diesen Wandungsbereichen
164b und 166b die Wärmeabgabe vom Körperbereich 156b noch weiter zu
erleichtern.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anpreßplatte wird dafür
gesorgt, daß bei gleichbleibendem Volumen beziehungsweise gleich
bleibender Masse eine deutlich verbesserte Vermeidung von Defekten oder
Fehlfunktionen aufgrund überhoher Temperaturen erzielt wird. Durch den
Einsatz geeigneter Materialien beziehungsweise geeigneter Materialkom
binationen läßt sich in einfacher Weise eine Anpassung an die im Betrieb
konkret zu erwartenden Zustände vornehmen.
In Fig. 11 ist eine Anpreßplatte 224 dargestellt, die im Betrieb durch
reibendes Angreifen an den Reibbelägen einer Kupplungsscheibe erhitzt
worden ist, und die sich daher im Bereich ihres Innenumfangs 260 bezüglich
des Außenumfangsbereichs 262 in Richtung einer durch die Oberfläche der
Reibbeläge definierten Ebene E vorverlagert hat. Eine Folge davon wäre, daß
im radial inneren Bereich eine übermäßig starke Abnutzung der Anpreßplatte
224 und der Reibbeläge auftreten würde und daß aufgrund der Verlagerung
des mittleren Reibradius nach radial einwärts das maximal übertragbare
Kupplungsmoment gesenkt werden würde.
Erfindungsgemäß wird daher in der in den Fig. 12 bis 15 dargestellten
Ausgestaltungsform der Anpreßplatte 224 vorgeschlagen, daß beispiels
weise von dem Innenumfangsbereich 260 mehrere in Umfangsrichtung,
vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander angeordnete Schlitze 266
sich nach radial außen erstrecken. In Umfangsrichtung zwischen den
einzelnen Stützen 236 liegen dann jeweilige Segmente des Auflagebereichs
236 für die Membranfeder. Bei Erwärmung einer derartigen Anpreßplatte
kann diese sich in ihrer axialen Ebene verformen, indem das Material der
Anpreßplatte in Umfangsrichtung ausweicht und von dem in Fig. 6
dargestellten, nicht erwärmten Zustand in den in Fig. 5 dargestellten
erwärmten Zustand übergeht. Da nunmehr insbesondere im radial inneren
Bereich, d. h. angrenzend an den Innenumfang 260, Raum zur Aufnahme
des Anpreßplattenmaterials bei Erwärmung zur Verfügung steht, kann
verhindert werden, daß die Anpreßplatte sich in Achsrichtung ausbaucht,
wie es in Fig. 11 dargestellt ist.
Es sei darauf verwiesen, daß hier ebenso Schlitze vorgesehen sein können,
die vom Außenrandbereich 262 ausgehen oder sich die Schlitze 266 und
vom Außenrand ausgehende Schlitze in Umfangsrichtung abwechseln.
Ferner können die Schlitze 266 auch derart ausgebildet sein, daß sie sich
nicht streng radial erstrecken, sondern eine Erstreckungsrichtungskom
ponente in Umfangsrichtung aufweisen oder gegebenenfalls auch leicht
gekrümmt verlaufen. Um jedoch die strukturelle Integrität der Anpreßplatte
nicht zu beeinträchtigen, sollte die Erstreckungslänge oder Eindringtiefe der
Schlitze in radialer Richtung begrenzt sein. So kann beispielsweise diese
Eindringtiefe im Bereich von 1/2 bis 4/5 des radialen Abstands zwischen
dem Außenumfangsbereich 262 und dem Innenumfangsbereich 260 sein.
Wie man insbesondere in Fig. 13 ferner erkennt, gehen die Schlitze 266 in
Richtung der Drehachse vollständig durch, so daß der Effekt der Materialver
lagerung in Umfangsrichtung möglichst effizient genutzt werden kann.
Eine alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anpreßplatte,
mit welcher die sogenannte Schirmung vermieden werden kann, ist in den
Fig. 16 bis 20 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebe
nen Komponenten hinsichtlich Aufbau beziehungsweise Funktion ent
sprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des
Anhangs "a" bezeichnet.
Man erkennt insbesondere in Fig. 16, daß die Anpreßplatte 224a in eine
Mehrzahl von, nämlich drei, Anpreßplattensegmente 270a, 272a und 274a
unterteilt ist, die im wesentlichen jeweils baugleich sind und einen
Auflagebereich 236a für den Kraftspeicher sowie ein Befestigungsauge
264a zur Anbindung von Tangentialblattfedern oder dergleichen aufweisen.
Auch die Segmentierung kann sicherstellen, daß nicht die Anpreßplatte sich
in ihrer Gesamtheit axial verformen wird, sondern daß die einzelnen
Segmente sich bezüglich einander verlagern können. Als Folge daraus kann
beispielsweise bei Beaufschlagung durch die Membranfeder dafür gesorgt
werden, daß die einzelnen Segmente 270a, 272a und 274a immer eine Lage
einnehmen werden, in welcher die durch diese gebildete Reiboberfläche
näherungsweise parallel zur Ebene E liegt. Um die leichte Verschiebbarkeit
der einzelnen Segmente bezüglich einander zu gewährleisten und ein
Verkanten oder Verkeilen dieser Segmente aneinander zu verhindern, sind
vorzugsweise die Segmente in ihren zur Anlage aneinander kommenden
Randbereichen abgefast oder abgerundet.
Um den Zusammenhalt der einzelnen Anpreßplattensegmente 270a, 272a,
274a zu gewährleisten, können diese in ihrem Außenumfangsbereich 262a
eine nutartige und nach radial außen offene Vertiefung 276a aufweisen, wie
in Fig. 17 erkennbar, in welcher beispielsweise eine in Umfangsrichtung
durchlaufende elastische Anordnung, beispielsweise eine Wurmfederanord
nung 278a angeordnet sein kann, durch welche die einzelnen Segmente
270a, 272a, 274a nach radial innen gepreßt werden. In der in Fig. 17
erkennbaren Ausgestaltung sind drei derartige Endloswurmfedern vor
gesehen. Es sei darauf verwiesen, daß hier andere Anordnungen bereitge
stellt werden können, wie z. B. der in Fig. 19 erkennbare Stahlring 280a,
welcher in Umfangsrichtung offen sein kann, um das Zusammensetzen zu
ermöglichen und eine bestimmte Elastizität vorzusehen. Auch ist zum
radialen Zusammenhalten eine Anordnung möglich, wie sie in Fig. 18
erkennbar ist. Dort sind beispielsweise die beiden Segmente 270a und 272a
durch eine Verzahnungsanordnung 282a miteinander verbunden, welche am
Segment 272a einen zahnartigen Vorsprung 284a und am Segment 270a
eine komplementäre Ausnehmung 286a aufweist. Es sei darauf verwiesen,
daß diese Verzahnungsanordnung 282a verschiedenste Konfigurationen mit
einer Vielzahl an Zähnen oder dergleichen aufweisen kann. Wichtig ist, daß
hier eine in radialer Richtung wirksame Anordnung geschaffen wird, die
verhindern kann, daß die einzelnen Anpreßplattensegmente sich in radialer
Richtung bezüglich einander verlagern.
Um insbesondere bei den Ausgestaltungsformen, bei welchen der radiale
Zusammenhalt durch im Außenumfangsbereich 262a liegende Federn,
Stahlringe, Stahlbänder oder dergleichen vorgesehen ist, eine Zentrierung
der einzelnen Segmente 270a, 272a und 274a bezüglich der Drehachse
vorzusehen, kann im Innenumfangsbereich 260a ebenfalls eine nunmehr
nach radial innen offene Vertiefung 290a vorgesehen sein, in der ein
Zentrierring 292a liegt.
Die Fig. 21a bis 21c zeigen weitere Ausgestaltungsformen einer erfindungs
gemäßen Anpreßplatte. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen
Komponenten entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter
Hinzufügung eines Anhangs "b" bezeichnet.
Bei der in den Fig. 21a bis 21c gezeigten Anpreßplatte 224b ist in einem
Reiboberflächenbereich 294b, welcher zur Anlage an den Reibbelägen der
Kupplungsscheibe kommt, eine nutartige Vertiefungsanordnung 296b
vorgsehen. Diese kann verschiedenste Konturen annehmen, beispielsweise
kann, wie in den Fig. 21a und 21c erkennbar, ein Endlosmuster geschaffen
sein. In Fig. 21a ist dies durch eine Mehrzahl von zueinander und zur
Drehachse A konzentrischen Kreisringnuten 298b geschaffen und in Fig.
21c ist dies durch ein Endlosmuster 297b gebildet, das sich beispielsweise
durch eine Elipse mit sich verlagernder oder drehender großer Hauptachse
ergibt.
Die Fig. 21b zeigt eine Spiralnut 299b, die sowohl zum radial inneren
Bereich 260b als auch zum radial äußeren Bereich 262b offen ist.
Es ist selbstverständlich, daß die vorangehend gezeigten Ausgestaltungs
formen, welche darauf gerichtet sind, die Schirmung zu verhindern,
miteinander verbunden werden können. So ist es möglich, in den einzelnen
Anpreßplattensegmenten Schlitze vorzusehen, wie diese beispielsweise in
Fig. 21 erkennbar sind, oder/und gleichzeitig in der Oberfläche, welche zur
Anlage an den Reibbelägen der Kupplungsscheibe kommt, die in den Fig.
21a bis 21c gezeigten oder irgendein anderes nutartiges Vertiefungsmuster
auszubilden. Auch eine einteilige Anpreßplatte, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist,
kann mit einem derartigen Muster und zusätzlich mit Schlitzen versehen
sein. Ferner können alle diese Formen in der in den Fig. 8-10 dargestellten
Art und Weise aufgebaut sein.
Kombinationen der vorangehend mit Bezug auf die Fig. 8 bis 21 be
schriebenen Ausgestaltungsformen von Anpreßplatten mit einer Reibungs
kupplung, wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, sind in den Fig. 22
bis 25 dargestellt. So zeigt beispielsweise die Fig. 22 den Einsatz einer
Anpreßplatte 124b, wie sie in Fig. 10 erkennbar ist. Diese Anpreßplatte
124b weist an ihrer vom Reibflächenbereich 138b entfernten Seite jeweils
die Vorsprünge 31 auf, die mit den Armen 21 der Hebel 2 zu der voran
gehend beschriebenen selbstverstärkenden Wirkung beitragen. In Fig. 23 ist
die Anpreßplatte 224 dargestellt, welche die Schlitze 266 an ihrer radial
inneren Seite aufweist und an ihrer vom Reibflächenbereich entfernten Seite
mit den Vorsprüngen 31 versehen ist, welche wiederum mit den Armen 21
der Hebel 2 zusammenwirken. Die Fig. 24 zeigt den Einsatz der in Fig. 16
dargestellten segmentierten Anpreßplatte 224a mit den einzelnen Enlos
wurmfedern, welche die einzelnen Segmente zusammenhalten. Schließlich
zeigt die Fig. 25 den Einsatz einer Anpreßplatte 224b mit den ringartigen
Nuten 298a im Bereich der Reibfläche derselben. Es sei darauf verwiesen,
daß selbstverständlich auch die nicht explizit in Kombination dargestellten
und vorangehend beschriebenen Anpreßplatten bei einer Kupplung mit einer
selbstverstärkenden Wirkung eingesetzt werden können. Ferner sei darauf .
verwiesen, daß in den Fig. 22 bis 25 nur eine vereinfachte und schema
tische Darstellung gegeben ist, beispielsweise sind die Abstützbereiche für
die Membranfeder an der Anpreßplatte hier nicht explizit eingezeichnet.
Auch kann das Schwungrad der Kupplung so wie vorangehend mit Bezug
auf die Anpreßplatte beschrieben aufgebaut sein.
Claims (51)
1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem
drehfest mit einem angetriebenen Schwungrad (13) verbindbaren
Kupplungsgehäuse (9), einer darin angeordneten, von einer sich am
Kupplungsgehäuse (9) abstützenden Anpreßfeder (4) beaufschlagba
ren Anpreßplatte (3) zur Anpressung einer mit Reibbelägen (11, 12)
versehenen Kupplungsscheibe (6) auf das Schwungrad (13), wobei
die Anpreßfeder (4) beim Einkuppeln eine sich verändernde Anpreß
kraft auf die Anpreßplatte (3) ausübt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine auf die Anpreßplatte (3) einwirkende Einrichtung (1), über
die zumindest im eingekuppelten Zustand die Anpreßkraft der
Anpreßplatte (3) im wesentlichen proportional zur Kraft der An
preßfeder (4) verändert wird.
2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (1) derart ausgelegt ist, daß die Anpreßkraft im
Zugbetrieb des Kraftfahrzeuges erhöht wird.
3. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem
drehfest mit einem angetriebenen Schwungrad (13) verbindbaren
Kupplungsgehäuse (9), einer darin angeordneten, von einer sich am
Kupplungsgehäuse (9) abstützenden Anpreßfeder (4) beaufschlagba
ren Anpreßplatte (3) zur Anpressung einer mit Reibbelägen (11, 12)
versehenen Kupplungsscheibe (6) auf das Schwungrad (13), wobei
die Anpreßfeder (4) beim Einkuppeln eine sich verändernde Anpreß
kraft auf die Anpreßplatte (3) ausübt,
gekennzeichnet durch
Reibbeläge (11,12) aus anorganischem Material, mit in einem Bereich
über der Gleitgeschwindigkeit fallendem Reibbeiwert und einer auf die
Anpreßplatte (3) einwirkenden Einrichtung (1), über die beim
Einkuppeln die Anpreßkraft der Anpreßplatte (3) im wesentlichen
proportional zur Kraft der Anpreßfeder (4) im Zugbetrieb reduziert
wird.
4. Reibungskupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Anpreßplatte (3) und dem Kupplungsgehäuse (9)
eine auf einen vorgegebenen Bereich beschränkte Relativbewegung
möglich ist und die Einrichtung (1) gebildet wird durch mindestens
einen schwenkbar zwischen Kupplungsgehäuse (9) oder Schwungrad
(13) und Anpreßplatte (3) angeordneten Hebel (2).
5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (1) mindestens ein geschlossenes Gelenk aufweist.
6. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (1) zwei offene Gelenke aufweist.
7. Reibungskupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Relativbewegung zwischen der Anpreßplatte(3) und
dem Kupplungsgehäuse (9) oder dem Schwungrad (13) der Hebel (2)
auf die Anpreßplatte (3) eine Druckkraft ausübt.
8. Reibungskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Relativbewegung zwischen der Anpreßplatte (3) und dem
Kupplungsgehäuse (9) der Hebel (2) auf die Anpreßplatte (3) eine
Zugkraft ausübt.
9. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Relativbewegung durch ein in der mit der Anpreßplatte (3) und
dem Kupplungsgehäuse (9) verbundenen Blattfeder (17) an einer
Verbindungsstelle (19) vorgesehenes Langloch (20) ermöglicht wird.
10. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hebel (2) über einen an ihm ausgebildeten Arm (21) an der
Anpreßplatte (3) anliegt.
11. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (1) gebildet wird durch mindestens eine der mit der
Anpreßplatte (3) und dem Kupplungsgehäuse (9) verbundenen
Blattfeder (17a), wobei der in Drehrichtung (D) bei Zugbetrieb vorne
liegende Anlenkpunkt der Blattfeder (17a) an der Anpreßplatte (3)
vorgesehen ist, der hinten liegende Anlenkpunkt am Kupplungs
gehäuse (9) und eine Verbindungslinie (X) durch beide Anlenkpunkte
in einem mathematisch positiven Winkelbereich (α1) vorgesehen ist,
ausgehend von einer Ebene parallel zu den Reibflächen (11, 12).
12. Reibungskupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der hinten liegende Anlenkpunkt direkt am Schwungrad (13)
angeordnet ist.
13. Reibungskupplung nach einem oder mehreren der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Anlagestelle
(Schneide 32) zwischen Anpreßplatte (3) und Anpreßfeder (4) eine
reibungsarme Lagerung vorgesehen ist.
14. Anpreßplatte für eine Reibungskupplung, insbesondere nach einem
der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Anpreßplatte (124; 124a; 124b)
einen gegen eine Reibbelaganordnung einer Kupplungsscheibe oder
dergleichen preßbaren Reibflächenbereich (154; 154a; 154b)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anpreßplatte (124; 124a; 124b) im Reibflächenbereich (154;
154a; 154b) wenigstens teilweise aus einem ersten Material gebildet
ist, das eine schnelle Ableitung der durch Reibung erzeugten Wärme
vorsieht, und in einem an den Reibflächenbereich (154; 154a; 154b)
anschließenden Körperbereich (156; 156a; 156b) aus einem zweiten
Material gebildet ist, das eine hohe Wärmeaufnahmefähigkeit für die
von dem Reibflächenbereich (154; 154a; 154b) abgeleitete Wärme
aufweist.
15. Anpreßplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das
erste Material den in Kontakt mit der Reibbelaganordnung oder
dergleichen bringbaren Oberflächenbereich (138; 138a; 138b) der
Anpreßplatte (124; 124a; 124b) vollständig bedeckt.
16. Anpreßplatte nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Material ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit λ
umfaßt.
17. Anpreßplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmeleitfähigkeit λ des ersten Materials im Bereich von 50 W/m K
und höher liegt.
18. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß das erstere Material Aluminium oder Kupfer oder
Legierungen davon umfaßt.
19. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zweite Material ein Material mit hoher spezifischer
Wärmekapazität c umfaßt.
20. Anpreßplatte nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
spezifische Wärmekapazität c des zweiten Materials im Bereich von
0,35 kJ/kg K und höher liegt.
21. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zweite Material Grauguß oder Stahl umfaßt.
22. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zweite Material einen Schmelzpunkt aufweist, der
im Bereich von Temperaturen liegt, die bei reibendem Angreifen der
Anpreßplatte (124; 124a; 124b) an einer Reibbelaganordnung oder
dergleichen auftreten.
23. Anpreßplatte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das
zweite Material einen Schmelzpunkt aufweist, der im Bereich von
80°C bis 250°C liegt.
24. Anpreßplatte nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Material Natrium, Zinn oder Legierungen davon oder
nichtmetallische Werkstoffe, wie z. B. Salze, umfaßt.
25. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zweite Material in wenigstens einer an der
Anpreßplatte vorgesehenen Kammer (168b) enthalten ist und diese
zumindest teilweise füllt.
26. Anpreßplatte nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die
wenigstens eine Kammer (168b) im wesentlichen vollständig von
dem ersten Material umgeben ist.
27. Anpreßplatte nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen der wenigstens einer Kammer (168b) veränderbar
ist.
28. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß an der dem Reibflächenbereich (154a; 154b) entgegen
gesetzten Seite oder/und radial außen oder/und radial innen an den
Körperbereich (156a; 156b) ein drittes Material angrenzt, das eine
schnelle Ableitung der im zweiten Material gespeicherten Wärme
vorsieht.
29. Anpreßplatte nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das
dritte Material und das zweite Material zueinander gleich sind.
30. Anpreßplatte nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der
an den Körperbereich (154a; 154b) anschließende und aus dem
ersten beziehungsweise dritten Material gebildete Bereich ein
integraler Materialbereich ist.
31. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekenn
zeichnet, daß an der Anpreßplatte (124a) vorzugsweise in einem von
dem Reibflächenbereich (154a) entfernten Bereich eine Kühlrippen
anordnung (158a) vorgesehen ist.
32. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 31, dadurch gekenn
zeichnet, daß an einer Oberfläche (138; 138a; 138b) des Reib
flächenbereichs (154; 154a; 154b) eine Verschleißschutzmaterialla
ge, vorzugsweise ein Reibbelag vorgesehen ist.
33. Anpreßplatte, insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 32,
insbesondere für eine Reibungskupplung nach einem der Ansprüche
1 bis 13, wobei die Anpreßplatte (224; 224a; 224b) im wesentlichen
ringartig ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Anpreßplatte (224) wenigstens ein zu einem Innenrand
(260) oder einem Außenrand (262) derselben offener Schlitz (266)
ausgebildet ist.
34. Anpreßplatte nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der
wenigstens eine Schlitz (266) in Richtung einer Drehachse (A), um
welche die Anpreßplatte (224) im Betrieb drehbar ist, durchgehend
ist.
35. Anpreßplatte nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Anpreßplatte (224) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung
zueinander in Abstand liegenden Schlitzen (266) ausgebildet ist.
36. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekenn
zeichnet, daß der wenigstens eine Schlitz (266) sich im wesentlichen
radial erstreckt.
37. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekenn
zeichnet, daß die radiale Erstreckungslänge des wenigstens einen
Schlitzes (266) zwischen dem Innenrand (260) und dem Außenrand
(262) im Bereich von 1/2-4/5 des radialen Abstands zwischen dem
Außenrand (262) und dem Innenrand (260) liegt.
38. Anpreßplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 33 oder einem der
Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßplatte
(224a) in eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend
angeordneten und bezüglich einander wenigstens teilweise verlager
baren Anpreßplattensegmenten (270a, 272a, 274a) unterteilt ist.
39. Anpreßplatte nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anpreßplattensegmente (270a, 272a, 274a) bezüglich einander
wenigstens in Richtung einer Drehachse (A), um welche die Anpreß
platte (224a) im Betrieb drehbar ist, verlagerbar sind.
40. Anpreßplatte nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Anpreßplattensegmente (270a, 272a, 274a)
zueinander im wesentlichen gleich sind.
41. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 38 bis 40, gekennzeichnet
durch eine Zusammenhalteanordnung (276a; 280a; 282a), durch
welche die einzelnen Anpreßplattensegmente (270a, 272a, 274a)
zusammengehalten sind.
42. Anpreßplatte nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusammenhalteanordnung (276a; 280a; 282a) eine die Anpreßplatte
(224a) in einem radial äußeren Bereich (260a) umgebende elastische
Anordnung (276a), vorzugsweise Wurmfederanordnung (278a), eine
Stahlbandanordnung, eine Stahlringanordnung (280a) oder/und eine
zwischen den Anpreßplattensegmenten (270a, 272a, 274a) in
radialer Richtung wirkende Verzahnungsanordnung (282a) oder
dergleichen umfaßt.
43. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 38 bis 42, ferner umfassend
eine Zentrieranordnung (282a; 292a) zum Zentrieren der Anpreß
plattensegmente (270a, 272a, 274a) bezüglich der Drehachse (A).
44. Anpreßplatte nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zentrieranordnung (282a; 292a) einen an einen Innenradiusbereich
(260a) der Anpreßplattensegmente (270a; 272a; 274a) anliegenden
Zentrierring (292a), eine zwischen den Anpreßplattensegmenten
(270a, 272a, 274a) in radialer Richtung wirkende Verzahnungsanord
nung (282a) oder dergleichen umfaßt.
45. Anpreßplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 33 oder einem der
Ansprüche 33 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß an einem
Reiboberflächenbereich (238b) der Anpreßplatte (224b) eine nutartige
Vertiefungsanordnung (296b) vorgesehen ist.
46. Anpreßplatte nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die
nutartige Vertiefungsanordnung (297b; 298b) ein Endlosmuster
bildet.
47. Anpreßplatte nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet,
daß die nutartige Vertiefungsanordnung (296b) eine Kreismuster
anordnung (298b) bildet, die zu einer Drehachse (A), um welche die
Anpreßplatte (224b) im Betrieb drehbar ist, vorzugsweise konzen
trisch angeordnet ist.
48. Anpreßplatte nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet,
daß die nutartige Vertiefungsanordnung (296b) ein spiralartiges
Muster (299b) bildet.
49. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 45 bis 47, dadurch
gekennzeichnet, daß die nutartige Vertiefungsanordnung (296b) zu
einem Außen- oder/und Innenumfangsbereich (262b, 260b) der
Anpreßplatte (224b) nicht offen ist.
50. Schwungrad oder Sekundärmasse eines Zwei-Massen-Schwungrads,
umfassend die anpreßplattenspezifischen Merkmale nach einem der
Ansprüche 14 bis 49.
51. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend
eine Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 49 oder/und ein
Schwungrad nach Anspruch 50.
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