DE19881886B4

DE19881886B4 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE19881886B4
Application number: DE19881886.6T
Authority: DE
Inventors: Karl-Ludwig Kimmig; Ingo Schulz; Martin O'Mahony
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2018-12-03
Also published as: CN1281539A; JP2001526362A; FR2772093B1; US6085882A; FR2772093A1; ES2192119B1; GB2335955B; CN1117223C; ES2192119A1; WO1999030050A2; GB2335955A; BR9813437A; AU2149399A; DE19881886D2; KR100516755B1; DE19855583A1; WO1999030050A3; KR19990062874A; GB9826481D0

Abstract

Reibungskupplung (1) zur Verwendung in einem Antriebsstrang, mit einer gegenüber einem Gehäuse (2) drehfesten, jedoch axial begrenzt verlagerbaren Druckscheibe (3), wobei zwischen Gehäuse (2) und Druckscheibe (3) wenigstens eine Tellerfeder (4) vorgesehen ist, welche die Druckscheibe (3) in axialer Richtung vom Gehäuse (2) weg beaufschlagt, die Reibungskupplung (1) weiterhin eine einen zumindest annähernd konstanten Verspannungszustand der Tellerfeder (4) über die Lebensdauer der im Antriebsstrang montierten Reibungskupplung (1) gewährleistende Nachstelleinrichtung (35) aufweist, wobei die Reibungskupplung (1) blattfederartige Elemente (11) aufweist, die sowohl beim Ausrücken der Reibungskupplung (1) die Druckscheibe (3) axial entsprechend dem Ausrückweg der Druckscheibe (3) gegenüber dem Gehäuse (2) verlagern als auch zumindest über einen Teilbereich des Ausrückwegs einen progressiven Kraftverlauf aufweisen, wobei die blattfederartigen Elemente (11) mit ihren Endbereichen (12) mit dem Gehäuse (2) und mit einem zwischen diesen Endbereichen (12) liegenden Zwischenbereich (13) mit der Druckscheibe (3) verbunden sind, und wobei die Reibungskupplung (1) weitere blattfederartige Elemente (9) mit in Ausrückrichtung der Druckscheibe (3) degressivem Kraftverlauf aufweist, wobei die weiteren blattfederartigen Elemente (9) mit dem Gehäuse (2) und im Zwischenbereich (13) der blattfederartigen Elemente (11) mit der Druckscheibe (3) verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Reibungskupplungen, insbesondere solche, bei denen eine den Verschleiß zumindest der Reibbeläge der Kupplung kompensierende Nachstelleinrichtung vorhanden ist, insbesondere solche, wie sie zum Beispiel in den Patentanmeldungen DE 42 39 291 A1 , DE 43 06 505 A1 , DE 42 39 289 A1 , DE 43 22 677 A1 , DE 44 18 026 A1 , DE 44 31 641 A1 und DE 195 10 905 A1 beschrieben oder erwähnt sind. Derartige Reibungskupplungen sind unter anderem zur Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges gedacht, und besitzen in den weitaus meisten Fällen eine gegenüber einem Gehäuse drehfeste, jedoch axial begrenzt verlagerbare Anpreßplatte, wobei zwischen Gehäuse und Anpreßplatte wenigstens eine Tellerfeder vorgesehen ist, welche die Anpreßplatte in axialer Richtung vom Gehäuse weg beaufschlagt. Die in der Reibungskupplung vorgesehene Nachstelleinrichtung gewährleistet einen zumindest annähernd konstanten Verspannungszustand der Tellerfeder über die Lebensdauer der im Antriebsstrang montierten Reibungskupplung.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Reibungskupplungen der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Herstellung selbst als auch die Herstellung deren Komponenten einfach und preiswert erfolgen kann, wobei diese Komponenten auch möglichst einfach dimensionierbar sein sollen, um eine optimale Funktion der Reibungskupplung zu gewährleisten. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Reibungskupplungen zu schaffen, die über den Ausrückweg der Tellerfederzungen und unter Berücksichtigung der möglichen Herstellungstoleranzen beziehungsweise Streuungen, sowie über die Lebensdauer der Reibungskupplung einen möglichst niedrigen und/oder möglichst konstanten Ausrückkraftverlauf – zumindest nach Freigabe der Kupplungsscheibe – aufweisen. Es soll auch über den maximal möglichen Ausrückweg und über die Lebensdauer der Kupplung ein unzulässiger beziehungsweise unerwünschter Kraftanstieg, der die Funktion der Nachstelleinrichtung beeinträchtigen könnte, vermieden werden.
Erfindungsgemäß gelöst werden diese Aufgaben durch eine Reibungskupplung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Bei einer Reibungskupplung der eingangs genannten Art, bei der eine von einem Gehäuse getragene Schwenklagerung eine Tellerfeder schwenkbar abstützt, wobei die Tellerfeder eine mit dem Gehäuse drehfeste, jedoch axial verlagerbare Anpreßplatte beziehungsweise Druckscheibe beaufschlagt und eine Nachstelleinrichtung in Abhängigkeit zumindest des an den Reibbelägen einer Kupplungsscheibe auftretenden Verschleißes die Tellerfeder in axialer Richtung relativ zum Gehäuse verlagert, werden die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben unter anderem dadurch gelöst, daß in der Reibungskupplung federnde Abhubmittel vorhanden sind, welche beim Ausrücken der Reibungskupplung sowohl die Anpreßplatte axial entsprechend dem Ausrückweg der Anpreßplatte gegenüber dem Gehäuse verlagern als auch zumindest über einen Teilbereich dieses Ausrückweges einen progressiven Kraftverlauf aufweisen. Das bedeutet also, daß die von den Abhubmitteln auf die Anpreßplatte ausgeübte Axialkraft beim Ausrücken der Reibungskupplung zumindest über einen Teilbereich der Ausrückbewegung größer wird. Dies bedeutet auch, daß beim Einrücken der Reibungskupplung die von den Abhubmitteln auf die Anpreßplatte ausgeübte Axialkraft zumindest über einen Teilbereich der Einrückbewegung verringert wird.
Durch die Anordnung derartiger federnder Abhubmittel in Reibungskupplungen mit Nachstelleinrichtungen, welche zwischen Gehäuse und Tellerfeder wirksam sind, kann die Überwegsicherheit beim Ausrücken der Reibungskupplung vergrößert werden, und zwar weil ab dem Nachstellpunkt beziehungsweise Nachstellbereich, in dem ein vorhandener Belagverschleiß durch die Nachstelleinrichtung kompensiert wird, die die Telllerfeder gegen die deckelseitige Schwenkauflage beaufschlagende Summenkraft größer wird. Diese Summenkraft wird bei den Reibungskupplungen gemäß der eingangs beschriebenen Art in den weitaus meisten Fällen durch die zwischen den Reibbelägen vorhandene Belagfederung, den zwischen Gehäuse und Anpreßplatte vorhandenen blattfederartigen Elementen und wenigstens einem die Tellerfeder axial abstützenden Energiespeicher, der membranartig ausgebildet sein kann, erzeugt. Bei Freigabe der Kupplungsscheibe durch die Anpreßplatte wird die Wirkung der Belagfederung auf die Anpreßplatte aufgehoben. An diesem Freigabepunkt beziehungsweise innerhalb des an diesen Freigabepunkt angrenzenden Ausrückwegbereiches wird der Belagverschleiß durch Aktivierung der Nachstelleinrichtung ausgeglichen. Dies ist in dem eingangs angeführten Stand der Technik näher beschrieben, weshalb bezüglich der Funktion und der möglichen Ausgestaltung von in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendbaren Nachstelleinrichtungen ausdrücklich auf den Offenbarungsinhalt dieser Schriften Bezug genommen wird, so daß in der vorliegenden Anmeldung diesbezüglich keine ausführliche Beschreibung erforderlich ist.
Durch den Einsatz der federnden Abhubmittel, welche zumindest über den nach Freigabe der Kupplungsscheibe durch die Anpreßplatte verbleibenden Restausrückweg einen progressiven Kraftverlauf aufweisen, wird gewährleistet, daß zumindest über diesen Restausrückweg die die Tellerfeder axial abstützende, also gegen die deckelseitige Schwenklagerung beaufschlagende Summenkraft größer wird, wodurch auch die auf die Tellerfederzungenspitzen einwirkende Ausrückkraft entsprechend größer werden kann, und zwar insbesondere im Endbereich des Ausrückweges, ohne daß eine unerwünschte Nachstellung, also eine Nachstellung, die nicht auf einen Verschleiß zurückzuführen ist, erfolgt.
Gemäß einer Anwendung der Abhubmittel kann die auf die Tellerfeder einwirkende axiale Abstützkraft, welche die Tellerfeder sowohl gegen eine deckelseitige Schwenklagerung beaufschlagt als auch beim Ausrücken der Reibungskupplung axial abstützt, damit diese im Durchmesserbereich der Schwenklagerung verschwenkt werden kann, ausschließlich durch die federnden Abhubmittel aufgebracht werden. Zweckmäßig kann es jedoch sein, wenn zusätzlich zu den federnden Abhubmittel, welche über den Ausrückweg einen progressiven, also ansteigenden Kraftverlauf besitzen, weitere elastische Mittel, wie insbesondere blattfederartige Mittel, verwendet werden, die ebenfalls eine Axialkraft auf die Anpreßplatte erzeugen. Die zusätzlichen blattfederartigen Mittel können dabei zwischen Gehäuse und Anpreßplatte derart verbaut sein, daß sie über den Ausrückweg der Reibungskupplung, das bedeutet also auch über die Verlagerung der Anpreßplatte in Ausrückrichtung, einen degressiven, also abnehmenden Kraftverlauf besitzen. Die Federcharakteristiken der federnden Abhubmittel und der zusätzlichen, parallel zu diesen wirksamen Federmittel können dabei derart aufeinander abgestimmt sein, daß die erzeugte resultierende Kraft, welche auf die Anpreßplatte einwirkt, über den gesamten möglichen Verlagerweg der Anpreßplatte gegenüber dem Gehäuse praktisch konstant bleibt. Eine derartige Abstimmung ist vorteilhaft bei Verwendung eines zusätzlichen Energiespeichers, der den überwiegenden Anteil der für die schwenkbare Halterung der Tellerfeder am Gehäuse erforderlichen Kraft aufbringt.
Um den über den Ausrückweg progressiven Kraftverlauf der Abhubmittel zu erzeugen, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die blattfederartigen Elemente eine vorbestimmte Wellung aufweisen und einerseits mit dem Gehäuse und andererseits mit der Anpreßplatte derart verbunden sind, daß zumindest bei montierter Reibungskupplung die blattfederartigen Elemente in Achsrichtung der Kupplung vorgespannt sind. Aufgrund der Verbindung der blattfederartigen Elemente mit dem Gehäuse und der Anpreßplatte sowie der vorbestimmten Wellung ist zusätzlich eine Verspannung dieser blattfederartigen Elemente in Längsrichtung vorhanden. Diese Verspannung beziehungsweise Vorspannung der blattfederartigen Elemente kann dabei derart bemessen sein, daß im montierten Zustand der Reibungskupplung eine Stauchung in Längsrichtung dieser blattfederartigen Elemente vorhanden ist. Durch entsprechende Bemessung dieser Stauchung kann der Verlauf der Federcharakteristik der in die Reibungskupplung eingebauten Abhubmittel beeinflußt werden.
Um eine einwandfreie Funktion einer Reibungskupplung mit einer den Belagverschleiß ausgleichenden Nachstelleinrichtung zu gewährleisten, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der in Entspannungsrichtung betrachtete progressive Kraftverlauf der Abhubmittel über zumindest annähernd den gesamten, den Ausrückweg der Anpreßplatte und den Verschleißweg umfassenden Arbeitsbereich der montierten Reibungskupplung vorhanden ist. Vorzugsweise sollte der progressive Kraftverlauf beidseits dieses Arbeitsbereiches sich zumindest noch über einen geringen Weg fortsetzen.
Für den Aufbau einer Reibungskupplung kann es besonders zweckmäßig sein, wenn die blattfederartigen Elemente zumindest annähernd tangential oder zumindest annähernd in Umfangsrichtung gegenüber dem Gehäuse beziehungsweise der Anpreßplatte verlaufen. Für die Montage der Reibungskupplung kann es vorteilhaft sein, wenn die federnden Abhubmittel durch Blattfedern gebildet sind, welche einen mittleren Bereich und zwei Endbereiche besitzen, wobei einerseits der mittlere Bereich mit dem Gehäuse oder der Anpreßplatte verbunden ist und andererseits die Endbereiche mit der Anpreßplatte oder dem Gehäuse verbunden sind. Es können jedoch auch zumindest zwei Sätze von Blattfedern verwendet werden, wobei die einzelnen Blattfedern mit einem Ende mit dem Gehäuse und mit dem anderen Ende mit der Anpreßplatte fest verbunden sind, wobei die Blattfedern beider Sätze zwischen Gehäuse und Anpreßplatte in Umfangsrichtung gegensinnig angeordnet sind. Somit ist der eine Blattfedersatz zwischen Gehäuse und Anpreßplatte in Schubrichtung wirksam und der andere Satz von Blattfedern in Zugrichtung. Das bedeutet, daß, wenn der eine Blattfedersatz tendenzmäßig auf Zug beansprucht wird, der andere Blattfedersatz tendenzmäßig einer Knickbeanspruchung ausgesetzt wird.
Die auf die Anpreßplatte einwirkenden Abuhbmittel können in vorteilhafter Weise in Verbindung mit Reibungskupplungen Verwendung finden, die eine Verschleißausgleichseinrichtung besitzen, welche zwischen dem Gehäuse und der Tellerfeder wirksam ist. Eine derartige Nachstelleinrichtung bewirkt, daß in Abhängigkeit des auftretenden Verschleißes, insbesondere an den Reibbelägen einer Kupplungsscheibe, die Tellerfeder gegenüber dem Kupplungsgehäuse axial verlagert wird. Für die Ausgestaltung und die Funktion der Nachstelleinrichtung kann es besonders zweckmäßig sein, wenn die Tellerfeder über die Federmittel derart axial abgestützt ist, daß sie um eine vom Gehäuse getragene beziehungsweise abgestützte ringförmige Schwenklagerung verschwenkbar ist. Für manche Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die Tellerfeder am Kupplungsgehäuse zwischen zwei Auflagen verschwenkbar abgestützt ist, von denen die die Tellerfeder beim Ausrücken der Kupplung abstützende Auflage axial in Richtung der Tellerfeder beziehungsweise des Kupplungsgehäuses federbelastet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann es vorteilhaft sein, wenn die federbelastete Auflage axial verlagerbar ist. Die unmittelbar axial zwischen Kupplungsgehäuse und Tellerfeder vorgesehene ringförmige Abwälzauflage und die auf der anderen Seite der Tellerfeder vorhandene ringartige Abstützauflage können zumindest annähernd einen gleich großen Kontaktdurchmesser mit der Tellerfeder aufweisen. Zweckmäßig kann es jedoch auch sein, wenn diese beiden Auflagen einen unterschiedlichen Kontaktdurchmesser mit der Tellerfeder aufweisen. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Abstützauflage einen kleineren Kontaktdurchmesser aufweist als die deckelseitige Abwälzauflage.
Die auf die Anpreßplatte einwirkenden federnden Abhubmittel und die auf die federbelastete Abstützauflage ausgeübte Kraft können in vorteilhafter Weise parallel wirksam sein.
Für die Nachstellfunktion der zwischen Tellerfeder und Kupplungsgehäuse vorgesehenen Nachstelleinrichtung kann es besonders zweckmäßig sein, wenn bei Belagverschleiß der zum Ausrücken der Reibungskupplung erforderliche Kraftverlauf größer wird, wodurch gewährleistet werden kann, daß zumindest über einen geringen Bereich des Ausrückkraftverlaufes eine Kraft erzeugt wird, welche eine geringe axiale Verlagerung der federbelasteten Abstützauflage bewirkt. Diese geringe axiale Verlagerung ermöglicht es der Nachstelleinrichtung, den aufgetretenen Verschleiß auszugleichen. Die Tellerfeder kann in vorteilhafter Weise einen Kennlinienverlauf aufweisen, der gewährleistet, daß während der Verlagerung der federbelasteten Abstützauflage die zum Verschwenken der Tellerfeder erforderliche Kraft abnimmt. Durch eine derartige Auslegung der Tellerfeder kann gewährleistet werden, daß bei Vorhandensein von Belagverschleiß sich stets wieder ein Gleichgewicht zwischen den beidseits axial auf die Tellerfeder einwirkenden Kräften einstellen kann. In vorteilhafter Weise kann die Tellerfeder zumindest über einen Teil des Ausrückwegbereiches, insbesondere in dem Abschnitt, innerhalb dessen die Nachstellung erfolgt, eine abfallende Kraft-Weg-Kennlinie aufweisen.
Die auf die Abstützauflage ausgeübte Axialkraft kann in vorteilhafter Weise durch einen Energiespeicher aufgebracht werden, der im wesentlichen eine konstante Kraft oder ansteigende Kraft über den über die Lebensdauer der Reibungskupplung erforderlichen Nachstellbereich der Nachstelleinrichtung erzeugt. Die axial nachgiebige beziehungsweise verlagerbare Abstützauflage kann in einfacher Weise durch ein tellerfederartiges Bauteil gebildet oder zumindest belastet werden.
Für manche Reibungskupplungen kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen Gehäuse und Anpreßplatte blattfederartige Federmittel vorgesehen sind, die die Anpreßplatte in Ausrückrichtung der Reibungskupplung beaufschlagen, parallel wirksam sind zu den federnden Abhubmittel und wenigstens über den Ausrückweg der Anpreßplatte einen degressiven Kraftverlauf aufweisen. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Reibungskupplung kann die vorbeschriebene, federbelastete Abstützauflage entfallen. Die blattfederartigen Federmittel können in vorteilhafter Weise sowohl mit dem Gehäuse als auch mit der Anpreßplatte fest beziehungsweise starr verbunden sein. Die Anordnung der blattfederartigen Federmittel kann dabei derart vorgenommen werden, daß zumindest ein Teil des zwischen Gehäuse und Anpreßplatte zu übertragenden Drehmomentes durch diese übertragen wird. Zweckmäßig ist es, wenn die blattfederartigen Federmittel praktisch das gesamte Drehmoment übertragen, so daß dann die federnden Abhubmittel keine zusätzliche Beanspruchung erfahren. Für die Funktion der Nachstelleinrichtung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn aufgrund der über die Lebensdauer der Reibungskupplung stattfindenden axialen Verlagerung der Anpreßplatte gegenüber dem Gehäuse die von den blattfederartigen Federmitteln auf die Anpreßplatte ausgeübte Rückstellkraft zunimmt.
Bei Reibungskupplungen, bei denen die Tellerfeder während einer Ausrückbetätigung lediglich durch zwischen dem Gehäuse und der Anpreßplatte vorgesehene federnde Mittel axial abgestützt wird, ist es besonders zweckmäßig, wenn die von diesen federnden Mitteln erzeugte resultierende Kraft zumindest annähernd konstant ist über wenigstens den axialen Verlagerungsweg der Anpreßplatte, der aufgrund von Verschleiß – insbesondere an den Reibbelägen einer Kupplungsscheibe – über die Lebensdauer der Reibungskupplung stattfindet. Die durch Überlagerung der von den federnden Abhubmitteln und den zusätzlichen blattfederartigen Federmitteln erzeugte resultierende Kraft, welche die Anpreßplatte in Abhub- beziehungsweise Ausrückrichtung beaufschlagt, soll also zumindest annähernd konstant sein. Für manche Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn diese resultierende Kraft über den axialen Verlagerungsweg der Anpreßplatte gegenüber dem Gehäuse zumindest geringfügig zunimmt. Diese Zunahme kann in der Größenordnung zwischen 5% und 25% des Anfangwertes liegen.
Eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung einer Reibungskupplung kann dadurch gewährleistet werden, daß diese eine Tellerfeder aufweist, die im eingerückten Zustand der Reibungskupplung an einer vom Gehäuse getragenen beziehungsweise abgestützen ringartigen Schwenkauflage abgestützt ist, wobei die die Tellerfeder axial in Richtung dieser Schwenkauflage entweder direkt oder indirekt beaufschlagenden Federelemente,
das sind zumindest:

– die zwischen Gehäuse und Anpreßplatte vorgesehenen blattfederartigen Federmittel zur Drehmomentübertragung,
– die zwischen Gehäuse und Anpreßplatte vorgesehenen federnden Abhubmittel,
– die eventuell zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheibe vorgesehene Belagfederung,

Die federnden Abhubmittel mit einem beim Ausrücken der Reibungskupplung progressiven Kraftverlauf können auch in vorteilhafter Weise in Verbindung mit selbstnachstellenden Reibungskupplungen, wie sie beispielsweise durch die DE 195 24 827 A1 bekanntgeworden sind, Verwendung finden. Bei einer derartigen Kombination kann die die Druckscheibe beaufschlagende Tellerfeder drehfest sein gegenüber dem Kupplungsgehäuse, wobei durch die Wirkungsweise der auf die Druckscheibe einwirkenden Abhubmittel dennoch ein über den Gesamtverschleiß, also über die Lebensdauer der Reibungskupplung praktisch konstanter Ausrückkraftverlauf, gewährleistet ist. Eine Verdrehung der Tellerfeder gegenüber dem Gehäuse, zum Beispiel aufgrund von hohen Motorwinkelbeschleunigungen, kann bei einer derartigen Ausführungsform vermieden werden. Bezüglich der konstruktiven und funktionellen Merkmale wird ausdrücklich auf diese DE 195 24 827 A1 Bezug genommen, so daß deren Inhalt als in die vorliegende Anmeldung integriert zu betrachten ist.
Weitere Merkmale beziehungsweise zweckmäßige Weiterbildungen sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Anhand der Figuren sei die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Reibungskupplung in Ansicht,
2 einen Schnitt gemäß der Linie II 2 der 2,
3 eine in vergrößertem Maßstab dargestellte Ansicht gem. dem Pfeil III der 1,
4 ein zwischen Gehäuse und Anpreßplatte der Reibungskupplung vorzusehendes federndes Abhubmittel in Draufsicht,
5 eine Ansicht gemäß dem Pfeil V der 4,
6 ein zwischen Gehäuse und Anpreßplatte der Reibungskupplung vorzusehendes blattfederartiges Federelement,
die 7 bis 9 Diagramme mit Funktionskennlinien der Reibungskupplung beziehungsweise von Bauteilen dieser Reibungskupplung,
10 eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Reibungskupplung,
11 eine Ansicht gemäß dem Pfeil XI der 10,
die 12 bis 14 Diagramme mit Funktionskennlinien der Reibungskupplung gemäß den 10 und 11 beziehungsweise von Bauteilen dieser Reibungskupplung,
15 einen Schnitt durch eine weitere, nicht erfindungsgemäße Reibungskupplung und
16 eine Tellerfeder zur Verwendung bei einer Reibungskupplung gemäß 15.
Die in den 1 und 2 dargestellte Reibungskupplung 1 besitzt ein Gehäuse 2 und eine mit diesem drehfest verbundene, jedoch axial begrenzt verlagerbare Druckscheibe 3. Axial zwischen der Druckscheibe 3 und dem Deckel 2 ist eine Anpreßtellerfeder 4 verspannt, die um eine vom Gehäuse 2 getragene ringartige Schwenklagerung 5 verschwenkbar ist und die Druckscheibe 3 in Richtung einer mit dem Gehäuse 2 fest verbundenen Gegendruckplatte 6, wie zum Beispiel einem Schwungrad, beaufschlagt, wodurch die Reibbeläge 7 der Kupplungsscheibe 8 zwischen den Reibflächen der Druckscheibe 3 und der Gegendruckplatte 6 eingespannt werden.
Die Druckscheibe 3 ist mit dem Gehäuse 2 über in Umfangsrichtung beziehungsweise tangential gerichteten Blattfedern 9 drehfest verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Kupplungsscheibe 8 sogenannte Belagfedersegmente 10, die einen progressiven Drehmomentaufbau beim Einrücken der Reibungskupplung 1 gewährleisten, indem sie über eine begrenzte axiale Verlagerung der beiden Reibbeläge 7 in Richtung aufeinander zu einen progressiven Anstieg der auf die Reibbeläge 7 einwirkenden Axialkräfte ermöglichen. Es könnte jedoch auch eine Kupplungsscheibe verwendet werden, bei der die Reibbeläge 7 axial praktisch starr auf eine Trägerscheibe aufgebracht wären.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Tellerfeder 4 einen die Anpreßkraft aufbringenden ringförmigen Grundkörper 4a, von dem radial nach innen hin verlaufende Betätigungszungen 4b ausgehen. Die Tellerfeder 4 ist dabei derart eingebaut, daß sie mit radial weiter außen liegenden Bereichen die Druckscheibe 3 beaufschlagt und mit radial weiter innen liegenden Bereichen um die Schwenklagerung 5 kippbar ist.
Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den blattfederartigen Federmitteln 9 weitere blattfederartige Mittel 11 zwischen dem Gehäuse 2 und der Druckscheibe 3 wirksam. Die blattfederartig ausgebildeten weiteren Federmittel 11 sind zwischen dem Gehäuse 2 und der Druckscheibe 3 derart verspannt, daß sie im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 auf die Druckscheibe 3 eine axiale Kraft ausüben, welche die Druckscheibe 3 in Richtung des Gehäuses 2 drängt. Hierfür sind die blattfederartig ausgebildeten Federmittel 11 mit ihren Endbereichen 12 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden und mit einem zwischen diesen Endbereichen 12 liegenden Zwischenbereich 13 mit der Druckscheibe 3. Die Endbereiche 12 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Abstandsbolzen 14 mit dem Gehäuse 2 vernietet. Der Zwischenbereich 13 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemeinsam mit einem Abschnitt 15 der blattfederartigen Elemente 9 über einen Niet beziehungsweise Bolzen 16 mit einem radialen Ausleger beziehungsweise Nocken 17 der Druckscheibe 3 fest verbunden.
Wie aus 3 ersichtlich ist, können mehrere aufeinandergeschichtete blattfederartige Elemente 9 und 11 eingesetzt werden. So können beispielsweise zwei aufeinanderliegende blattfederartige Elemente 9 und drei aufeinanderliegende blattfederartige Elemente 11 zum Einsatz kommen, wobei die in 3 dargestellte Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und der Druckscheibe 3 – vorzugsweise über den Umfang der Reibungskupplung 1 betrachtet – dreimal vorhanden ist, und zwar vorzugsweise im gleichen winkelmäßigen Abstand.
Die blattfederartigen Elemente 11 sind derart ausgestaltet und verspannt eingebaut, daß sie sowohl beim Ausrücken der Reibungskupplung 1 die Druckscheibe 3 axial entsprechend dem Ausrückweg der Druckscheibe 3 in Richtung des Gehäuses 2 verlagern, als auch zumindest über diesen Ausrückweg einen progressiven Kraftverlauf aufweisen. Letzteres bedeutet, daß – über den Ausrück- beziehungsweise Abhubweg der Druckscheibe 3 betrachet – die von den blattfederartigen Elementen 11 auf die Druckscheibe 3 ausgeübte Axialkraft zumindest über einen Teilbereich, vorzugsweise über den gesamten Bereich des Ausrück- beziehungsweise Abhubweges der Druckscheibe 3, größer wird.
Die blattfederartigen Elemente 9 sind ebenfalls mit axialer Verspannung zwischen dem Gehäuse 2 und der Druckscheibe 3 verbaut. Die Verspannung der blattfederartigen Elemente 9 ist dabei derart vorgenommen, daß – über den Ausrückweg der Druckscheibe 3 betrachtet – die von den blattfederartigen Elementen 9 auf die Druckscheibe 3 ausgeübte Axialkraft in Ausrückrichtung der Druckscheibe 3 degressiv ist, also kleiner wird. Die von den blattfederartigen Elementen 9 und 11 auf die Druckscheibe 3 ausgeübten Kräfte sind also in die gleiche axiale Richtung wirksam und addieren sich somit.
Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, bestehen die blattfederartigen Elemente 11 aus einem verhältnismäßig dünnen Blechmaterial, das eine Dicke in der Größenordnung zwischen 0,2 mm und 0,6 mm aufweisen kann, wobei je nach Anwendungsfall auch dickeres Material zum Einsatz kommen kann. Vorzugsweise werden die blattfederartigen Elemente 11 aus band- oder plattenförmigem Federstahl gestanzt, wobei sie in dem Stanzwerkzeug gleichzeitig die gewünschte Form erhalten können. Die blattfederartigen Elemente 11 sind länglich ausgebildet, wobei sie in den Endbereichen 12 eine Verbreiterung, die kopfförmig ausgebildet ist, aufweisen, der mittlere Bereich 13 ist ebenfalls verbreitert. In den verbreiterten Bereichen 12 und 13 sind Ausnehmungen 12a, 13a eingebracht, welche zur Herstellung der entsprechenden Verbindung, wie insbesondere Vernietung, dienen. Aus 5 ist ersichtlich, daß im nicht verspannten Zustand die blattfederartigen Elemente zwischen den Endbereichen 12 gewölbt ausgebildet sind. Die Formgebung ist dabei derart gewählt, daß die gewünschte Kraft-Weg-Charakteristik im in die Reibungskupplung 1 eingebauten Zustand gewährleistet ist.
Wie aus einem Vergleich der 3 und 5 ersichtlich ist, sind die blattfederartigen Elemente 11 im in die Reibungskupplung eingebauten Zustand und zumindest bei geschlossener Reibungskupplung 1 sowohl in axialer Richtung der Kupplung verformt als auch in ihre Längsrichtung gestaucht. Die dadurch in die blattfederartigen Elemente 11 eingebrachten Kräfte beziehungsweise Spannungen erzeugen zumindest im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 beidseits des mittleren Befestigungsbereiches 13 eine axiale Auswölbung. Durch entsprechende Auswahl des Abstandes der Befestigungsstellen, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Abstandsbolzen 14 gebildet sind, können sowohl die in den blattfederartigen Elementen 11 eingebrachten Spannungen als auch die Verformungen bestimmt beziehungsweise beeinflußt werden. Im eingebauten Zustand sind also die blattfederartigen Elemente 11 sowohl in Achsrichtung der Reibungskupplung als auch in Umfangs- beziehungsweise Längsrichtung verspannt.
Wie aus den 3 und 6 ersichtlich ist, besitzen die blattfederartigen Elemente 9 einen u-förmigen Ausschnitt 18 der einen zungenförmigen Bereich 19 umgibt beziehungsweise bildet. Beidseits des zungenförmigen Bereiches 19 ist der Ausschnitt 18 durch jeweils einen Steg 20 begrenzt. Die beiden Stege 20 und der zungenförmige Bereich 19 sind über einen Abschnitt 21 miteinander verbunden. An ihrem anderen Ende sind die Stege 20 über einen Bereich 22 miteinander verbunden, wobei dieser Bereich 22 in eine sich in Längsrichtung des dargestellten blattfederartigen Elementes 9 erstreckende Zunge beziehungsweise Verlängerung 23 übergeht. Im freien Endbereich 24 der Verlängerung 23 ist eine Ausnehmung 25 vorgesehen, mittels der eine Verbindung, wie insbesondere Nietverbindung, mit dem Kupplungsgehäuse 2 oder der Druckscheibe 3 herstellbar ist. Der zungenförmige Bereich 19 hat ebenfalls angrenzend an den freien Endbereich 26 eine Ausnehmung 27 zur Herstellung einer Nietverbindung mit dem Kupplungsgehäuse 2 oder der Druckscheibe 3. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Bereich 19 mit der Druckscheibe 3 vernietet und der Endbereich 24 mit dem Gehäuse 2. Aus 3 ist weiterhin zu entnehmen, daß sowohl die blattfederartigen Elemente 11 als auch die blattfederartigen Elemente 9 mittels der gleichen Nietelemente 14, 16 mit dem entsprechenden Bauteil 2 beziehungsweise 3 fest verbunden sind. Die zungenförmigen Bereiche 19 sind gegenüber den übrigen Bereichen der blattfederartigen Elemente 9 – zumindest im in die Kupplung eingebauten Zustand – in axialer Richtung verschwenkt beziehungsweise versetzt, und zwar derart daß die blattfederartigen Elemente 9 in axialer Richtung der Reibungskupplung 1 betrachtet elastisch verspannt sind, und zwar vorzugsweise derart, daß die von den blattfederartigen Elementen 9 auf die Druckscheibe 3 ausgeübte Kraft die Druckscheibe 3 in Richtung des Gehäuses 2 drängt.
Die dargestellte Ausgestaltung der blattfederartigen Elemente 9 ermöglicht es, bei verhältnismäßig kurzer Baulänge einen verhältnismäßig langen Biegeweg zwischen den beiden Befestigungsstellen 25, 27 zu realisieren.
In dem Diagramm gemäß 7 sind die Kraft-Weg-Kennlinien der blattfederartigen Elemente 9 und 11 sowie die daraus resultierende Kennlinie dargestellt. Dabei ist auf der Abszissenachse der Federweg und auf der Ordinatenachse die Kraft dargestellt.
Die Kennlinie 28 stellt die Federcharakteristik der blattfederartigen Elemente 9 dar, welche im Zusammenhang mit einer Reibungskupplung 1 verwendet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugen die blattfederartigen Elemente 9 eine proportional ansteigende, also gerade Kraft-Weg-Kennlinie. Durch entsprechende Ausgestaltung und Formgebung von blattfederartigen Elementen 9 könnte jedoch auch ein anderer Verlauf erzeugt werden, der zumindest über eine Teilstrecke gekrümmt verlaufen kann.
Die Linie 29 entspricht der Federkennlinie der zur Verwendung mit einer Reibungskupplung 1 bestimmten blattfederartigen Elemente 11. Aus der Kennlinie 29 ist ersichtlich, daß – ausgehend von der entspannten Stellung – die blattfederartigen Elemente 11 zunächst einen praktisch geradelinigen Kraftanstieg besitzen, entsprechend der Teilstrecke 30. Der in Abhängigkeit des Verformungsweges zunächst erfolgende Kraftanstieg nimmt anschließend an den Teilbereich 30 allmählich ab, wobei ab einem bestimmten Verformungsweg die von den blattfederartigen Elementen 11 aufgebrachte Kraft mit zunehmendem Verformungsweg abnimmt, und zwar entsprechend dem Kennlinienabschnitt 31, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gerade verläuft. Durch entsprechende Ausgestaltung der blattfederartigen Elemente 11 kann der Bereich 31 mit zunehmendem Verformungsweg mehr oder weniger steil abfallen. Bei einer Auslegung gemäß dem Diagramm der 7 sind die Bereiche beziehungsweise Abschnitte 30, 31 der Kennlinie 29 gerade ausgebildet. Diese Bereiche 30, 31 können jedoch durch entsprechende Ausgestaltung der blattfederartigen Elemente 11 zumindest über einen Teilabschnitt gekrümmt verlaufen. Die beiden Kennlienien 28, 29 sind in Bezug aufeinander derart abgestimmt, daß die resultierende Kennlinie 32 einen Bereich 33 aufweist, innerhalb dessen die durch die blattfederartigen Elemente 9 und 11 erzeugte Axialkraft, welche auf die Druckscheibe 3 einwirkt, zumindest annähernd konstant ist. Dadurch ist auch, wie noch näher erläutert wird, ein zumindest annähernd konstanter Betriebspunkt der Reibungskupplung gemäß den 1 bis 3, im eingerückten Zustand derselben, gewährleistet. Dadurch wird auch ein zumindest annähernd konstanter Arbeitsbereich für die Tellerfeder 4 gewährleistet.
Zum Ausrücken der Reibungskupplung 1 wird auf die radial innen liegenden Tellerfederzungenspitzen 4c über ein Ausrücklager eine Kraft in Richtung des Pfeiles A eingeleitet. Dadurch wird die Tellerfeder 4 um die Schwenklagerung 5 nach Art eines zweiarmigen Hebels verschwenkt, wodurch die Druckscheibe 3 allmählich entlastet wird und – unter der Wirkung der blattfederartigen Elemente 9, 11 dem Außenrand der Tellerfeder 4 folgend – in Richtung des Gehäuses 2 verlagert wird. Dabei werden nach Überschreitung eines bestimmten Bereiches des Gesamtausrückweges die Reibbeläge 7 der Kupplungsscheibe 8 freigegeben. Bis zu dieser Freigabe unterstützt die zwischen den Reibbelägen 7 vorgesehene Belagfederung den Ausrückvorgang. Sobald die Druckscheibe 3 die Reibbeläge 7 vollkommen entlastet beziehungsweise freigibt, wird die Druckscheibe nur noch durch die blattfederartigen Elemente 9 und 11 gegen die Tellerfeder 4 gedrückt. Die Abstützung zwischen Tellerfeder 4 und Druckscheibe 3 erfolgt über Nocken 3a der Druckscheibe 3.
Die Schwenklagerung 5, auf deren radialer Höhe sich die Tellerfeder 4 beim Betätigen der Reibungskupplung 1 ähnlich wie ein zweiarmiger Hebel verschwenkt, umfaßt lediglich einen Abstützring 34, der zwischen Gehäuse 2 und Tellerfeder 4 zumindest im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 eingespannt ist. Der eine Schwenkauflage für die Tellerfeder bildende Ring 34 ist über eine Nachstellvorkehrung 35 am Gehäuse 2 abgestützt. Diese Nachstellvorkehrung 35 gewährleistet, daß bei einer axialen Verlagerung der Tellerfeder 4 in Richtung der Gegendruckplatte 6 in Folge von Verschleiß an den Reibbelägen 7 zwischen dem Ring 34 und der Tellerfeder 4 kein Spiel entsteht. Diese axiale Verlagerung der Tellerfeder 4 wird im folgenden noch näher beschrieben.
Das ringartige Bauteil 34, welches gleichzeitig die Abwälzauflage für die Tellerfeder 4 trägt beziehungsweise bildet, besitzt in Umfangsrichtung sich erstreckende und axial ansteigende Auflauframpen 36, die über den Umfang des Bauteils 34 verteilt sind. Die Auflauframpen 36 stützen sich an in den Deckel 2 eingeprägten Gegenauflauframpen 37 ab.
Die Rampen 36 und 37 sind in Umfangsrichtung bezüglich ihrer Länge und ihres Aufstellwinkels derart ausgebildet, daß diese zumindest einen Verdrehwinkel des Ringes 34 gegenüber dem Gehäuse 2 ermöglichen, der über die gesamte Lebensdauer der Reibungskupplung 1 eine Nachstellung des an den Reibflächen der Druckscheibe 3 und der Gegendruckplatte 6 sowie an den Reibbelägen 7 auftretenden Verschleißes gewährleistet. Bezüglich der Ausführung und Ausgestaltung derartiger Rampen wird auf die DE 43 22 677 A1 verwiesen, deren Inhalt als in die vorliegende Anmeldung integriert zu betrachten ist.
Der Ring 34 ist in Umfangsrichtung federbelastet, und zwar in die Richtung, welche durch Auflaufen der Rampen 36 an den Gegenrampen 37 eine axiale Verlagerung des Ringes 34 in Richtung der Druckscheibe 3, also axial vom Gehäuse 2 weg, bewirkt. Wie aus 1 ersichtlich ist, wird die Federbelastung des Nachstellringes 34 durch einzelne Schraubenfedern 38 gewährleistet, die sich in Umfangsrichtung des Deckels 2 erstrecken und zwischen dem Nachstellring 34 und dem Gehäuse 2 verspannt sind. Die Federn 38 bewirken über die Rampen 36, 37 eine Axialkraft auf die Tellerfeder 4, die in gleicher Richtung wie die Ausrückkraft, also in Richtung des Pfeiles A gerichtet ist.
Im Zusammenhang mit den in den Diagrammen gemäß den 7 bis 9 eingetragenen Kennlinien sei nun die Funktionsweise der vorbeschriebenen Reibungskupplung 1 näher erläutert.
Die Linie 40 in 8 repräsentiert den Verlauf der Kraft, welche die Tellerfeder 4 aufbringt, wenn sie zwischen zwei Abstützungen, deren radialer Abstand dem radialen Abstand zwischen der Schwenklagerung 5 und dem radial äußeren Abstützdurchmesser 3a entspricht, axial verformt wird. Die Kennlinie 41 repräsentiert den Verlauf der Kraft, welche auf die Druckscheibe 3 entgegen der Richtung des Pfeiles A aufzubringen ist, um die Tellerfeder 4 in der Reibungskupplung 1 konisch zu verformen. Die Kraftdifferenz zwischen den Kennlinien 40 und 41 entspricht der Kraft, welche durch die blattfederartigen Elemente 9 und 11 aufgebracht wird. Diese Kraft wirkt der von der Tellerfeder 4 auf die Druckscheibe 3 aufgebrachten Kraft entgegen. Der Punkt 42 repräsentiert die Einbaulage der Tellerfeder 4 bei geschlossener Reibungskupplung 1, also die Lage, bei der die Tellerfeder 4 für die entsprechende Einbaulage die maximale Anpreßkraft auf die Druckscheibe 3 ausübt. Der Punkt 42 kann durch Änderung der konischen Einbaulage der Tellerfeder 4 entlang der Linie 41 nach oben oder nach unter verschoben werden.
Die Linie 43 stellt hauptsächlich die von den Belagfedersegmenten 10 aufgebrachte axiale Spreizkraft dar, welche zwischen den beiden Reibbelägen 7 wirkt. In dieser Kennlinie sind weiterhin alle Federwirkungen, die gleichartig wie die Belagfederung wirksam sind, enthalten, wie z. B. Deckelelastizität, Elastizität der Reibbeläge oder dergleichen. Diese axiale Spreizkraft wirkt der von der Tellerfeder 4 auf die Druckscheibe 3 ausgeübten Axialkraft entgegen. Beim Ausrücken der Reibungskupplung 1 entspannen sich die Federsegmente 10, und zwar über den Weg 44. Über diesen, auch einer entsprechenden axialen Verlagerung der Druckscheibe 3 entsprechenden Weg 44 wird der Ausrückvorgang der Kupplung 1 durch die erwähnte Spreizkraft unterstützt. Dadurch ist die aufzubringende maximale Ausrückkraft geringer als diejenige, welche dem Einbaupunkt 42 bei Nichtvorhandensein der Belagfedersegmenten 10 entsprechen würde. Bei Überschreitung des Punktes 45 werden die Reibbeläge 7 durch die Druckscheibe 3 freigegeben, wobei aufgrund des degressiven Kennlinienbereiches der Tellerfeder 4 die dann noch aufzubringende Ausrückkraft erheblich verringert ist gegenüber der, welche dem Punkt 42 entsprechen würde. Die zum Ausrücken der Reibungskupplung 1 zu überwindende Kraft der Tellerfeder 4 nimmt bei Überschreitung des Punktes 45 so lange ab, bis das Minimum entsprechend dem Punkt 46 erreicht ist. Bei Überschreitung des Punktes 46 in Ausrückrichtung nimmt die zum Betätigen der Reibungskupplung 1 erforderliche Ausrückkraft wieder zu. Es können jedoch auch Mittel vorgesehen werden, wie zum Beispiel eine Servofeder, die einen derartigen Anstieg der Ausrückkraft zumindest verringern. Solche Mittel sind in der DE 195 10 905 A1 beschrieben.
In 9 ist der Ausrückkraftverlauf 47 eingetragen, der zum Ausrücken der Reibungskupplung 1 im Bereich der Zungenspitzen 4c aufgebracht werden muß. Der im Bereich der Zungenspitzen 4c erforderliche Ausrückweg ist gegenüber dem axialen Weg der Tellerfeder im Bereich des Auflagedurchmessers 3a beziehungsweise dem Weg der Druckscheibe 3 um die Hebelübersetzung der Tellerfeder 4 und die Durchbiegung der Zungen 4b entsprechend vergrößert. Diese Tellerfeder- beziehungsweise Hebelübersetzung entspricht in etwa dem Verhältnis des radialen Abstandes zwischen Schwenkauflage 5 beziehungsweise 34 und Betätigungsdurchmesser im Bereich der Zungen 4c zum radialen Abstand zwischen Schwenkauflage 5 beziehungsweise 34 und Abstützdurchmesser 3a. Dieses Übersetzungsverhältnis liegt in den meisten Fällen in der Größenordnung von 3:1 bis 5:1. Der Verlauf der Ausrückkraft – bezogen auf den Betätigungsdurchmesser im Bereich der Zungenspitzen 4c – ist entsprechend diesem Übersetzungsverhältnis gegenüber dem zugeordneten Kraftverlauf im entsprechenden Bereich der Federkennlinie 41 gemäß 8 verringert.
In 8 ist weiterhin der Lüftweg 48 der Druckscheibe 3 eingetragen. Der Endpunkt des Lüftweges 48 beziehungsweise des Gesamtausrückweges 50 – bezogen auf die Druckscheibe 3 – ist auf der Kennlinie 41 mit 49 gekennzeichnet. Der Lüftweg 48 beziehungsweise der Ausrückweg 50 ist üblicherweise derart ausgelegt, daß selbst beim Erreichen des vollen Ausrückweges die dem Endpunkt 49 entsprechende Ausrückkraft kleiner ist als die dem Punkt 45 entsprechende Ausrückkraft.
Die Punkte 28a, 29a, 32a auf den zugeordneten Kennlinien 28, 29, 32 repräsentieren die Kräfte beziehungsweise die Summe der Kräfte, welche von den blattfederartigen Elementen 9 und 11 – im eingerückten Zustand der neuen Reibungskupplung 1 – auf die Druckscheibe 3 ausgeübt werden beziehungsweise wird. Die Punkte 28b, 29b, 32b stellen die entsprechenden Kräfte dar, welche im ausgerückten Zustand der neuen Reibungskupplung 1 und bei neuer Kupplungsscheibe 8 von den blattfederartigen Elementen 9 und 11 auf die Druckscheibe 3 ausgeübt werden. Die Punkte 28c, 29c, 32c der zugeordneten Kennlinien 28, 29, 32 entsprechen den von den blattfederartigen Elementen 9 und 11 aufgebrachten Kräften beziehungsweise der Summe dieser Kräfte, welche bei voll verschlissener Kupplungsscheibe 8 von den blattfederartigen Elementen 9 und 11 auf die Druckscheibe 3 ausgeübt werden beziehungsweise wird. Der praktisch horizontal verlaufende Teilbereich 33 der resultierenden Kraftkennlinie 32 zeigt, daß über die gesamte Lebensdauer der Reibungskupplung 1 eine praktisch gleichbleibende axiale Abstützkraft auf die Anpreßplatte 3 und somit auch auf die Tellerfeder 4 ausgeübt wird.
Die blattfederartigen Elemente 9, 11 dienen bei der Kupplungskonstruktion gemäß den 1 bis 6 als Kraftfühler beziehungsweise Kraftsensor, welcher im Zusammenspiel mit der Nachstellvorkehrung 35 einen Ausgleich des zumindest an den Reibbelägen 7 auftretenden Verschleißes gewährleistet.
Zum Ausrücken der Reibungskupplung 1 wird auf die Zungenspitzen 4c über ein Ausrücklager beziehungsweise über ein Ausrücksystem eine Betätigungskraft in Richtung des Pfeiles A gemäß 2 eingeleitet. Der zum Ausrücken der Reibungskupplung 1 im Bereich der Zungenspitzen 4c erforderliche Kraftverlauf ist, wie bereits erwähnt, in 9 durch die Kennlinie 47 dargestellt. Aus 9 ist weiterhin ersichtlich, daß über einen ersten Teilabschnitt 51 des im Bereich der Zungenspitzen 4c betrachteten Soll-Gesamtausrückweges 52 die zum Verschwenken der Tellerfeder 4 erforderliche Kraft entsprechend dem Kennlinienbereich 47a zunimmt. Über den Teilbereich 51 wirkt auf die Druckscheibe 3 eine resultierende Axialkraft ein, die axial in Richtung des Gehäuses 2 gerichtet ist und aus der Summe der durch Belagfedersegmente 10 und die blattfederartigen Elemente 9 und 11 erzeugten Axialkräfte gebildet ist. Der sich über den Teilbereich 51 erstreckende Linienabschnitt 53 repräsentiert die zwischen Druckscheibe 3 und Tellerfeder 4 vorhandene Verspannkraft. Der Punkt 54 repräsentiert den Betätigungszustand der Reibungskupplung 1, bei dem die Druckscheibe 3 die Reibbeläge 7 der Kupplungsscheibe 8 zumindest im wesentlichen vollständig entlastet. Bei Überschreitung des Punktes 54 in Ausrückrichtung verläuft die zum Betätigen der Reibungskupplung 1 erforderliche Ausrückkraft entsprechend dem Teilbereich 47b der Kennlinie 47. Bei Überschreitung des Punktes 54 entfällt die durch die Belagfedersegmente 10 auf die Druckscheibe 3 ausgeübte Axialkraft, so daß dann nur noch die durch die blattfederartigen Elemente 9 und 11 erzeugte resultierende Axialkraft die Druckscheibe 3 gegen die Tellerfeder 4 beaufschlagt. Diese resultierende Axialkraft gemäß dem Kennlinienbereich 33 der 7 ist zumindest über den Kennlinienteilbereich 55 gemäß 9 vorhanden. Es ist aus 9 ersichtlich, daß bei Überschreitung des Punktes 54 infolge des dann vorhandenen, abfallenden Kennlinienbereichs der Tellerfeder 4 die Ausrückkraft über einen bestimmten Wegabschnitt, und zwar bis zum Punkt 56, kleiner ist als die auf die Tellerfeder 4 einwirkende Abstützkraft gemäß dem Kennlinienabschnitt 55. Dadurch wird gewährleistet, daß die Tellerfeder 4 axial in Anlage bleibt an der Abwälzauflage 34 und somit durch den Deckel 2 axial abgestützt ist. Der Punkt 54 gemäß 9 ist dem Punkt 45 gemäß 8 zugeordnet. Der Punkt 57 gemäß 9 ist dem Punkt 49 gemäß 8 zugeordnet.
Wie aus 9 ersichtlich ist, ist die Reibungskupplung 1 derart ausgelegt, daß der den Gesamtausrückweg 52 entsprechende Punkt 57 vom Schnittpunkt 56 der beiden Kennlinienbereiche 47b, 55 entfernt ist, so daß auch bei Überschreitung um einen bestimmten Betrag des Soll-Gesamtausrückweges 52 gewährleistet wird, daß keine unbeabsichtigte Nachstellung durch Entlastung des Ringes 34 durch die Tellerfeder 4 stattfindet. Das mit der Reibungskupplung 1 zusammenwirkende Ausrücksystem muß also derart ausgestaltet sein, daß stets gewährleistet ist, daß der Punkt 56 nicht überschritten wird. Um zu verhindern, daß der Punkt 56 beim Betätigen der Reibungskupplung 1 überschritten wird, kann ein Anschlag vorgesehen werden, welcher den Betätigungsweg beziehungsweise Verschwenkwinkel der Tellerfeder 4 begrenzt. In 2 kann dieser Anschlag zum Beispiel durch den ringförmigen Bereich 58 gebildet werden. Durch entsprechende Verlängerung der Tellerfederzungen 4b können dann beim Ausrücken der Reibungskupplung 1 die Zungenspitzen 4c an diesem Anschlag 58 kurz vor Erreichen des Punktes 56 zur Anlage kommen. Bezüglich der Funktion und der Anordnung eines derartigen Anschlages 58 sowie weiterer Ausführungsvarianten zur Vermeidung eines die Funktion der Reibungskupplung beeinträchtigenden Ausrücküberweges wird auf die DE 43 22 677 A1 verwiesen. In dieser Schrift sind auch Maßnahmen zur Begrenzung der maximal aufbringbaren Ausrückkraft, welche auf die Tellerfederzungen 4b einwirkt, beschrieben.
Die bisherige Betrachtung entspricht einer ganz bestimmten axialen Einbaulage der Tellerfeder 4, und es wurde noch kein Verschleiß an den Reibbelägen 7 berücksichtigt.
Bei axialem Verschleiß, insbesondere der Reibbeläge 7, verlagert sich die Position der Druckscheibe 3 in Richtung der Gegendruckplatte 6, wodurch eine Veränderung der Konizität und somit auch der von der Tellerfeder im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 aufgebrachten Anpreßkraft entsteht, und zwar im Sinne einer Zunahme. Diese Veränderung bewirkt, daß der Punkt 42 in Richtung Punkt 42' wandert, und der Punkt 45 in Richtung des Punktes 45'. Durch diese Veränderung wird das beim Ausrücken der Kupplung 1 ursprünglich vorhandene axiale Kräftegleichgewicht im Betätigungszustand der Kupplung gemäß Punkt 45 gestört. Die durch den Belagverschleiß verursachte Erhöhung der Tellerfederanpreßkraft für die Druckscheibe 3 bewirkt auch eine Verschiebung des Verlaufes der Ausrückkraft im Sinne einer Zunahme. Durch diese Erhöhung des Ausrückkraftverlaufes wird während des Ausrückvorganges der Reibungskupplung 1 die von den blattfederartigen Federmittel 9 und 11 auf die Tellerfeder 4 ausgeübte resultierende Axialkraft überwunden, so daß die Tellerfeder 4 im radialen Bereich der Schwenklagerung 5 um einen axialen Weg verlagert beziehungsweise verschwenkt wird, der im wesentlichen dem Verschleiß der Reibbeläge 7 entspricht. Während dieser Verschwenk- beziehungsweise Durchfederungsphase der Tellerfeder 4 stützt sich die Tellerfeder 4 am Beaufschlagungsbereich 3a der Druckscheibe 3 ab, so daß diese Tellerfeder 4 ihre Konizität verändert und somit auch die in dieser gespeicherten Energie beziehungsweise das in dieser gespeicherte Drehmoment und demzufolge auch die durch die Tellerfeder 4 auf die Druckscheibe 3 ausgeübte Kraft. Diese Veränderung erfolgt, wie dies im Zusammenhang mit 8 erkennbar ist, im Sinne einer Verringerung der von der Tellerfeder 4 aufgebrachten Kraft. Diese Veränderung findet solange statt, bis die hauptsächlich von der Tellerfeder 4 und auch von den Federn 38 im Bereich der Auflage 3a auf die Druckscheibe 3 ausgeübte Axialkraft im Gleichgewicht ist mit der von den blattfederartigen Federmitteln 9 und 11 erzeugten Gegenkraft. Das bedeutet, daß in dem Diagramm gemäß 8 die Punkte 42' und 45' wieder in Richtung der Punkte 42 und 45 wandern. Nachdem dieses Gleichgewicht wieder hergestellt ist, kann die Tellerfeder 4 auf radialer Höhe der Schwenklagerung 5 verschwenkt werden und somit die Druckscheibe 3 wieder von den Reibbelägen 7 abheben. Während dieser Nachstellphase des Verschleißes bei einem Ausrückvorgang der Reibungskupplung 1 wird der Nachstellring 34 der Nachstelleinrichtung 35 durch die vorgespannten Federn 38 verdreht. Nach dem Nachstellvorgang entspricht der Ausrückkraftverlauf zumindest im wesentlichen wieder der Linie 47 gemäß 9.
In der Praxis findet die beschriebene Nachstellung kontinuierlich beziehungsweise in sehr kleinen Schritten statt, so daß die zum besseren Verständnis der Erfindung in den Diagrammen dargestellten großen Punkteverschiebungen normalerweise nicht auftreten.
Die in den 10 und 12 dargestellte Reibungskupplung 101 besitzt ein Gehäuse 102 und eine mit diesem drehfest verbundene, jedoch axial begrenzt verlagerbare Druckscheibe 103. Axial zwischen der Druckscheibe 103 und dem Deckel 102 ist eine Anpreßtellerfeder 104 verspannt, die um eine vom Gehäuse 102 getragene ringartige Schwenklagerung 105 verschwenkbar ist und die Druckscheibe 103 in Richtung einer mit dem Gehäuse 102 fest verbundenen Gegendruckplatte 106, wie zum Beispiel einem Schwungrad, beaufschlagt, wodurch die Reibbeläge einer Kupplungsscheibe zwischen den Reibflächen der Druckscheibe 103 und einer Gegendruckplatte eingespannt werden. Eine solche Anordnung ist in 2 gezeigt.
Die Druckscheibe 103 ist mit dem Gehäuse 102 über in Umfangsrichtung beziehungsweise tangential gerichtete Blattfedern 109 drehfest verbunden. Die Blattfedern 109 übernehmen die Drehmomentübertragung zwischen Druckscheibe 103 und Gehäuse 102. Die Blattfedern 109 können eine gewisse Vorspannung aufweisen. Die Blattfedern 109 können dabei derart eingebaut sein, daß im eingebauten Zustand der Reibungskupplung 101 diese Vorspannung die Druckscheibe 103 zumindest über einen Teilbereich des Ausrückweges axial in Richtung des Gehäuses 102 drängt. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die Blattfedern 109 zumindest über einen Teilbereich des Ausrückweges der Druckscheibe 103 auf diese Druckscheibe 103 eine Kraft ausüben, welche sich einer axialen Verlagerung der Druckscheibe 103 in Ausrückrichtung widersetzt.
Die Tellerfeder 104 besitzt einen die Anpreßkraft aufbringenden ringförmigen Grundkörper 104a, von dem radial nach innen hin verlaufende Betätigungszungen 104b ausgehen. Die Tellerfeder 104 ist dabei derart eingebaut, daß sie mit radial weiter außen liegenden Bereichen die Druckscheibe 103 beaufschlagt und mit radial weiter innen liegenden Bereichen um die Schwenklagerung 105 kippbar ist.
Aus 11 ist ersichtlich, daß zusätzlich zu den blattfederartigen Federmitteln 109 weitere blattfederartige Federmittel 111 zwischen dem Gehäuse 102 und der Druckscheibe 103 vorgesehen sind. Die blattfederartigen Federmittel 111 sind ähnlich angeordnet, ausgebildet und wirksam, wie dies im Zusammenhang mit den blattfederartigen Federmitteln 11 gemäß den 1 bis 5 beschrieben wurde.
Die durch die blattfederartigen Elemente 9 gemäß den 1 bis 3 und 6 übernommene axiale Abstützfunktion für die Tellerfeder 4 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 10 und 11 durch den tellerfederartigen beziehungsweise membranartigen Energiespeicher 159 übernommen. Der tellerfederartige Energiespeicher 159 besitzt einen federnden Grundkörper 159a, der radial innen Anformungen in Form von Zungen beziehungsweise Vorsprüngen 159b besitzt, welche an der Tellerfeder 104 beziehungsweise an deren Zungen 104b anliegen, wodurch die Tellerfeder 104 axial abgestützt wird. Radial außen besitzt der tellerfederartige Energiespeicher Bereiche 159c, die beispielsweise durch radial hervorstehende Zungen beziehungsweise Vorsprünge gebildet sind. Über diese Bereiche 159c wird der tellerfederartige Energiespeicher 159 am Gehäuse 102 axial abgestützt. Hierfür trägt das Gehäuse 102 entsprechende Bereiche 160, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Köpfe von mit dem Gehäuse 102 vernieteten Abstandsbolzen 161 gebildet sind. Die Bolzen 161 sind auf einem bestimmten Durchmesser des Gehäuses 102 angeordnet und greifen axial durch in der Tellerfeder 104 vorgesehene Ausnehmungen. Über die Bolzen 161 ist der tellerfederartige Energiespeicher 159 gegenüber dem Gehäuse 102 zentriert gehalten. Die Tellerfeder 104 ist ebenfalls über Bolzen 161 gegenüber dem Gehäuse 102 zentriert. Vorzugsweise sind die Bolzen 161 gleichmäßig über den Umfang verteilt, wobei deren Anzahl in der Größenordnung zwischen 3 und 18 liegen kann.
Der eine ringförmige Schwenkauflage für die Tellerfeder 4 bildende Abstützring 134 der Schwenklagerung 105 ist in ähnlicher Weise zwischen dem Gehäuse 102 und der Tellerfeder 104 angeordnet und wirksam, wie dies im Zusammenhang mit dem Abstützring 34 der Reibungskupplung entsprechend den 1 bis 3 beschrieben wurde.
Die Federcharakteristiken beziehungsweise Federkennlinien der einzelnen federnden Bauelemente 104, 109, 111, 138, 159 sind derart aufeinander abgestimmt, daß zumindest annähernd bei Freigabe, also bei praktisch vollständiger Entlastung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe, welche bei im Kraftfahrzeug montierter Reibungskupplung 101 mit dieser zusammenwirkt, die Summe der auf die Zungenspitzen 104c in Richtung des Pfeiles A einwirkenden Ausrückkraft und der durch die Federn 138 über den Ring 134 auf die Tellerfeder 104 ausgeübten Axialkraft im Gleichgewicht oder etwas kleiner ist als die Summe der durch die blattfederartigen Elemente 109, 111 auf die Tellerfeder 104 ausgeübten Axialkraft und der durch den tellerfederartigen Energiespeicher 159 ebenfalls auf die Tellerfeder 104 ausgeübten Axialkraft. Dieser Gleichgewichtszustand beziehungsweise Quasi-Gleichgewichtszustand zwischen den während der Betätigung der Reibungskupplung 101 beidseits auf die Tellerfeder 104 einwirkenden Kräften ist also vergleichbar beziehungsweise entspricht dem Punkt 45 der Kennlinie 41 gemäß 8. Bei einem Verschleiß der Reibbeläge der mit der Kupplungsscheibe 101 zusammenwirkenden Kupplungsscheibe erfolgt eine Störung dieses Gleichgewichtes in ähnlicher Weise, wie dies in Verbindung mit 8 und 9 beschrieben wurde, wodurch ebenfalls eine entsprechende Nachstellung erfolgt. Diese Nachstellung bewirkt eine geringfügige axiale Verlagerung der Tellerfeder 104 in Richtung des Pfeiles A. Aufgrund dieser Verlagerung wird der über Rampen am Deckel 102 abgestützte Nachstellring 134 entlastet, so daß dieser durch die Federn 138 verdreht wird und aufgrund der Wirkung der Rampen der Tellerfeder 104 folgt und an dieser in Anlage bleibt. Durch die axiale Verlagerung der Tellerfeder 104 entsprechend dem auftretenden Verschleiß, insbesondere an den Reibbelägen der entsprechenden Kupplungsscheibe, verändert sich auch der Verspannungszustand des tellerfederartigen Energiespeichers 159.
Wie aus 10 ersichtlich ist, wird aufgrund des radialen Versatzes zwischen der durch den Ring 134 gebildeten Schwenkauflage für die Tellerfeder 104 und dem ringförmigen Abstützbereich 159c des Energiespeichers 159 für die Tellerfeder 104 beim Betätigen der Reibungskupplung 101 der Energiespeicher 159 elastisch verformt, und zwar derart, daß er seine Konizität verändert. Diese Verformung des tellerfederartigen Energiespeichers 159 kann zur Erhöhung der Überwegsicherheit beim Betätigen der Reibungskupplung 101 benutzt werden. Dies erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel dadurch, daß mit zunehmendem Ausrückweg im Bereich der Zungenspitzen 104c, also mit zunehmender elastischer Verformung des Energiespeichers 159 dieser Energiespeicher 159 eine ansteigende, auf die Tellerfeder 104 axial einwirkende Kraft erzeugt.
In dem Diagramm gemäß 12 ist die resultierende Kraft-Weg-Kennlinie 129 der blattfederartigen Elemente 109 und 111 dargestellt. Sofern keine blattfederartigen Elemente 109 verwendet werden, muß die Federcharakteristik der blattfederartigen Elemente 111 entsprechend korrigiert werden, um die Kennlinie 129 zumindest annähernd zu gewährleisten. Bei Wegfall der blattfederartigen Elemente 109 kann die Drehmomentübertragung zwischen der Druckscheibe 103 und dem Gehäuse 102 beispielsweise über einen Formschluß erfolgen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann diese Drehmomentübertragung mittels der Bolzen 116 erfolgen, die sich an entsprechenden Bereichen des Gehäuses 102 abstützen.
Der sinusartige Verlauf der Kennlinie 129 wird hauptsächlich beziehungsweise ausschließlich durch die von den blattfederartigen Elementen 111 erzeugte Federcharakteristik gewährleistet. Wie aus 12 ersichtlich ist, besitzt die sinusartig verlaufende Kennlinie 129 einen Abschnitt 131, innerhalb dessen mit zunehmendem Verformungsweg die Kraft abnimmt. Der Abschnitt 131 kann dabei zumindest annähernd linear beziehungsweise leicht gekrümmt verlaufen.
Bei montierter Reibungskupplung 101 und neuer Kupplungsscheibe befinden sich die blattfederartigen Elemente 109 und 111 in einem Verspannungszustand, der dem Punkt 129a der Kennlinie 129 entspricht. Der Punkt 129b der Kennlinie 129 entspricht dem Verspannungszustand der blattfederartigen Elemente 109 und 111 bei ausgerückter neuer Reibungskupplung mit neuer Kupplungsscheibe.
Aufgrund des über die Lebensdauer der Reibungskupplung 101 stattfindenden Verschleißes, insbesondere an den Reibbelägen der mit dieser Reibungskupplung 101 zusammenwirkenden Kupplungsscheibe, wandert die Druckscheibe 103 und somit auch die Tellerfeder 104 – bezogen auf die 10 – nach rechts, also in Richtung vom Gehäuse 102 weg. Durch diese Verschiebung der Bauteile 103, 104 gegenüber dem Gehäuse 102 verändert sich auch der Verspannungszustand der blattfederartigen Elemente 109, 111 und des tellerfederartigen Energiespeichers 159. Dies bedeutet, daß in 12 die Punkte 129a, 129b entlang des degressiven Abschnittes 131 in Richtung Minimum sich verlagern. Der Punkt 129c entspricht dem Verspannungszustand der blattfederartigen Elemente 109, 111 bei eingerückter Reibungskupplung und vorhandenem, maximal zulässigem Verschleiß an den Reibbelägen der entsprechenden Kupplungsscheibe.
In dem Diagramm gemäß 13 ist die Kraft-Weg-Kennlinie 128 des tellerfederartigen Energiespeichers 159 dargestellt. Die Kennlinie 128 hat einen Abschnitt 162, der praktisch linear beziehungsweise leicht gekrümmt verläuft. Der Punkt 128a entspricht dem Verspannungszustand des Energiespeichers 159 bei auf einer Gegendruckplatte montierter neuer Reibungskupplung 101 mit zugeordneter neuer Kupplungsscheibe. Der Punkt 128b entspricht dem Verspannungszustand des Energiespeichers 159 bei ausgerückter neuer Reibungskupplung mit neuer Kupplungsscheibe. Der Punkt 128b entspricht dabei einem Betätigungszustand der Reibungskupplung 1, bei dem die Zungenspitzen 104c um den Soll-Ausrückweg in Richtung des Pfeiles A axial bewegt wurden. Bei Abweichung dieses Soll-Ausrückweges verlagert sich der Punkt 128b entsprechend. Bei Überschreitung des Soll-Ausrückweges wandert dieser Punkt 128b in Richtung des Punktes 128c. Aufgrund des über die Lebensdauer der Reibungskupplung 101, insbesondere an den Reibbelägen der zugeordneten Kupplungsscheibe auftretenden Verschleißes, verlagern sich die Punkte 128a, 128b entlang des Abschnittes 162 in Richtung des Punktes 128c. Der Punkt 128c entspricht dem ausgerückten Zustand der Reibungskupplung 101 bei maximal zulässigem Verschleiß an den Reibbelägen der zugeordneten Kupplungsscheibe.
Wie aus den Kennlinienverläufen 128, 129 gemäß den 13 und 12 zu entnehmen ist, nimmt die während einer Ausrückbetätigung der Reibungskupplung 101 durch die federnd verspannten Bauteile 109, 111 und 159 auf die Tellerfeder 104 ausgeübte jeweilige Axialkraft zu. Während der Ausrückbetätigung der Reibungskupplung 101 wird also die auf die Tellerfeder 104 axial in Richtung des Deckels 102 einwirkende resultierende Kraft größer. Diese resultierende Kraft gewährleistet, daß die Tellerfeder 104 axial gegen die ringförmige Schwenkauflage 134 gedrängt wird, so daß die Tellerfeder um diese ringförmige Schwenkauflage 134 ihre Konizität verändern kann. Dadurch wird gewährleistet, daß die Tellerfeder 104 ähnlich wie ein zweiarmiger Hebel um die ringförmige Schwenkauflage 134 verschwenkt werden kann.
Um einen praktisch konstanten Ausrückkraftverlauf über die Lebensdauer der Reibungskupplung 101 zu gewährleisten, müssen die Kennlinien beziehungsweise die Federcharakteristiken der die Tellerfeder 104 gegen die Abwälzauflage 134 axial beaufschlagenden Energiespeicher, nämlich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 und 11 die blattfederartigen Elemente 111, die gegebenenfalls vorhandenen blattfederartigen Elemente 109 und der Energiespeicher 159, derart aufeinander abgestimmt sein, daß bei Freigabe beziehungsweise praktisch vollkommener Entlastung der von der Druckscheibe 103 beaufschlagbaren Kupplungsscheibenreibbeläge, die durch diese Energiespeicher erzeugte Summenkraft zumindest annähernd im Gleichgewicht steht mit der auf die andere Seite der Tellerfeder einwirkenden Summenkraft, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die dann anstehende Ausrückkraft und die durch die Federn 138 über die zwischen der Abwälzauflage 134 und dem Gehäuse 102 vorhandenen Rampen erzeugten Axialkraft gebildet ist. Durch eine derartige Auslegung wird gewährleistet, daß über die verschleißbedingte axiale Verlagerung der Tellerfeder 104 und der Druckscheibe 103 in Richtung vom Gehäuse 102 weg immer die gleiche beziehungsweise zumindest annähernd die gleiche axiale Abstützkraft bei diesem Ausrückzustand der Reibungskupplung 101 auf die Tellerfeder 104 einwirkt. Das vorerwähnte Gleichgewicht zwischen den beidseits auf die Tellerfeder 104 einwirkenden resultierenden Kräften beziehungsweise Summenkräften wird bei Verschleiß, insbesondere an den Reibbelägen der mit der Reibungskupplung 101 zusammenwirkenden Kupplungsscheibe gestört, und zwar so lange, bis während eines Ausrückvorganges dieses Gleichgewicht sich wieder einstellt und ein entsprechender Ausgleich des davor vorhandenen Verschleißes eingetreten ist. Dieses Prinzip wurde bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß den 1 bis 9 näher beschrieben. Diesbezüglich wird auch ausdrücklich auf den bereits angeführten Stand der Technik, der dieses Nachstellprinzip ausführlich beschreibt, Bezug genommen. Durch die erwähnte Abstimmung der einzelnen auf die Tellerfeder 104 einwirkenden und diese zumindest bei einer Ausrückbetätigung abstützenden Energiespeicher wird also einerseits gewährleistet, daß bei Entlastung beziehungsweise zumindest annähernder Entlastung der Kupplungsscheibenreibbeläge über die gesamte Lebensdauer der Reibungskupplung eine praktisch konstante beziehungsweise sich innerhalb einer vorbestimmten Kraftbandbreite befindliche Abstützkraft auf die Tellerfeder 104 wirkt und andererseits gewährleistet, daß zumindest bei Überschreitung dieses Freigabepunktes beziehungsweise verhältnismäßig engen Freigabebereiches die auf die Tellerfeder einwirkende Abstützkraft mit zunehmendem Ausrückweg größer wird, wodurch wie dies noch näher im Zusammenhang mit 14 beschrieben wird – die Überwegsicherheit bei der Betätigung der Reibungskupplung wesentlich verbessert wird beziehungsweise verbessert werden kann.
Das Diagramm gemäß 14 ist vergleichbar mit dem Diagramm gemäß 9. In 14 ist wiederum der Ausrückkraftverlauf 147 eingetragen, der zum Ausrücken der Reibungskupplung 101 im Bereich der Zungenspitzen 104c aufgebracht werden muß. Über den ersten Teilbereich 151 des Ausrückweges wirkt auf die Tellerfeder 104 eine resultierende axiale Abstützkraft gemäß dem Linienverlauf 153.
Über den ersten Teilabschnitt 151 des im Bereich der Zungenspitzen 104c betrachteten Soll-Gesamtausrückweges 152 hat die zum Betätigen der Reibungskupplung 101 erforderliche Ausrückkraft einen Verlauf gemäß dem Kennlinienbereich 147a. Über diesen Teilabschnitt 151 wirkt auf die Druckscheibe 103 eine resultierende Axialkraft in axialer Richtung des Gehäuses 2 ein, welche einen Verlauf gemäß dem Linienabschnitt 153 aufweist. Der Kraftverlauf gemäß der Linie 153 entspricht dem resultierenden Kraftverlauf, der erzeugt wird durch die zwischen den Reibbelägen der mit der Reibungskupplung 101 zusammenwirkenden Reibungskupplung vorgesehene Belagfederung, die blattfederartigen Elemente 109, 111 und den tellerfederartigen Energiespeicher 159. Beim Erreichen des Punktes 154 ist die zwischen den Reibbelägen der entsprechenden Kupplungsscheibe vorgesehene Belagfederung vollständig beziehungsweise praktisch vollständig entspannt. Bei Überschreitung des Punktes 154 beziehungsweise schmalen Bereiches 154 wird die Tellerfeder 104 nur noch durch eine resultierende Axialkraft abgestützt, die durch die blattfederartigen Elemente 109, 111 und den Energiespeicher 159 erzeugt wird.
Die durch die federnden Elemente 109, 111 und 159 auf die Tellerfeder 104 erzeugte resultierende Axialkraft hat nach Überschreitung des Punktes 154 einen Verlauf entsprechend dem Kennlinienabschnitt 155. Es ist ersichtlich, daß nach Überschreitung des Punktes 154 die auf die Tellerfeder 104 einwirkende axiale Abstützkraft, welche gewährleistet, daß die Tellerfeder zum öffnen der Reibungskupplung 101 verschwenkbar ist, zunimmt, wie dies bereits in Verbindung mit den Diagrammen gemäß den 12 und 13 beschrieben wurde. Der über den ersten Teilabschnitt 151 von den federnden Bauteilen 109, 111 und 159 erzeugte resultierende Kraftverlauf ist durch den strichpunktierten Linienabschnitt 153a dargestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der gemäß den Abschnitten 153a und 155 erzeugte resultierende Kraftverlauf linear. Zumindest über einen Teilbereich der Abschnitte 153a, 155 kann der Kraftverlauf jedoch auch einen zumindest geringfügig gekrümmten, zum Beispiel progressiven Verlauf aufweisen. Der gewünschte Kraftverlauf kann durch entsprechende Auslegung der federnden Bauteile 109, 111 und 159 erzeugt werden. Es können jedoch auch die Wirkung von weiteren Energiespeichern beziehungsweise federnden Bauteilen überlagert werden, um den gewünschten Kraftverlauf zu erzielen.
Bei Überschreitung des Punktes 154 in Ausrückrichtung verläuft die zum Betätigen der Reibungskupplung 101 erforderliche Ausrückkraft entsprechend dem Kennlinienbereich 147b. Es ist aus 14 ersichtlich, daß bei Überschreitung des Punktes 154 die erforderliche Ausrückkraft über einen bestimmten Wegabschnitt, und zwar bis zum Punkt 156, kleiner ist als die im Bereich des Punktes 154 auf die Tellerfeder 104 einwirkende Abstützkraft.
Bei den bisher vorgeschlagenen Konstruktionen für selbstnachstellende Reibungskupplungen mit einer zwischen Gehäuse und Tellerfeder wirksamen Verschleißausgleichseinrichtung sind die die Tellerfeder 104 axial abstützenden Energiespeicher derart ausgelegt beziehungsweise aufeinander abgestimmt, daß die durch diese erzeugte resultierende axiale Abstützkraft über den Ausrückweg praktisch konstant bleibt oder gar abfallend verläuft, so daß bei diesen Reibungskupplungen lediglich eine Ausrücküberwegsichereit bis höchstens zum Punkt 156 gegeben ist. Durch die Auslegung und den dadurch gewährleisteten Verlauf der Abstützkraft entsprechend dem Bereich 155 wird erzielt, daß die Überwegsicherheit wesentlich verbessert wird, und zwar bis zu dem Punkt 163. Durch diese Vergrößerung der Überwegsicherheit bei Betätigung der Reibungskupplung 101 wird gewährleistet, daß auch bei größeren Toleranzstreuungen in der Fertigung von Ausrückern und Reibungskupplungen keine ungewollte, die Funktion der Reibungskupplungen beeinträchtigende Nachstellung erfolgt.
Weiterhin ermöglicht die vergrößerte Überwegsicherheit eine freiere Auswahl des Kennlinienverlaufes der Tellerfeder 104.
Der progressive Kraftverlauf der federnden Abhubmittel kann auch über anders ausgestaltete Federmittel erzeugt werden, zum Beispiel über scheibenförmige und/oder blattfederartige und/oder tellerfederartige Elemente, die beispielsweise, wie in 11 dargestellt, um Bolzen 116 gelegt sind und beispielsweise zwischen einem Kopf 116a der Bolzen 116 und dem Gehäuse 102 entsprechend federnd verspannt und federnd verformbar sind. In 11 ist schematisch ein derartiges federndes Element 163 dargestellt. Dieses federnde Element 163 kann durch ein ringförmiges tellerfederartiges Federelement gebildet sein, wobei das Gehäuse 102 dann entsprechend angepaßt werden muß. Die federnden Abhubmittel 111 können auch durch einzelne blattfederartige Elemente gebildet werden, die lediglich mit einem Ende mit dem Gehäuse 102 und dem anderen Ende der Druckscheibe 103 verbunden sind. Diese blattfederartigen Elemente können – in Umfangsrichtung der Reibungskupplung 1 betrachtet – gegensinnig angeordnet werden, das bedeutet also, daß die blattfederartigen Elemente in wenigstens zwei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die eine Gruppe der blattfederartigen Elemente in Zugrichtung zwischen dem Gehäuse 102 und der Druckscheibe 103 wirksam sind und die andere Gruppe von blattfederartigen Elementen in Schubrichtung. Durch entsprechende Abstimmung der Längen der einzelnen blattfederartigen Elemente können diese ebenfalls in ihre Längsrichtung gestaucht werden, und zwar in ähnlicher Weise, wie dies in Verbindung mit den federnden Abhubmittel 111 beziehungsweise 11 beschrieben wurde. Auf 11 übertragen, würde dies bedeuten, daß die beidseits eines Bolzens 116 vorgesehenen Abschnitte des federnden Abhubmittels 111 jeweils durch wenigstens eine Blattfeder gebildet sind. Bei einer Konstruktion gemäß 11 hätten somit die Blattfedern eine gemeinsame Befestigungsstelle an der Druckscheibe 103, und zwar über den Bolzen 116. Im Bereich dieser Befestigungsstelle würden die einzelnen Blattfedern aufeinanderliegen. Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, wenn die Blattfedern beider Gruppen im Bereich der Druckscheibe 103 verschiedene Befestigungsstellen aufweisen, so daß sie dann in Umfangsrichtung beanstandet angeordnet werden können.
Bei Reibungskupplungen mit einer zwischen dem Gehäuse und der Tellerfeder vorgesehenen Verschleißausgleichseinrichtung kann es besonders zweckmäßig sein, wenn zwischen Gehäuse 102 und Druckscheibe 103 Federmittel vorgesehen werden, welche die Druckscheibe 103 in Ausrückrichtung beaufschlagen, wobei diese Federmittel sowohl zumindest über den Abhubweg der Druckscheibe 103 bei neuer Reibungskupplung als auch über den axialen Verlagerungsweg dieser Druckscheibe 103 infolge von Verschleiß eine zumindest annähernd konstante Abhubkraft auf die Druckscheibe 103 ausüben. Dies würde bedeuten, daß in 7 der Kennlinienabschnitt 31 horizontal verläuft. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere in Verbindung mit Reibungskupplungen sinnvoll, bei denen – ähnlich wie dies in Zusammenhang mit den 10 und 11 beschrieben wurde – ein zusätzlicher Energiespeicher 159 vorhanden ist, der jedoch auf die Tellerfeder 104 auf radialer Höhe der durch den Ring 134 gebildeten ringförmigen Abwälzauflage einwirkt, so daß dieser Energiespeicher beim Betätigen der Reibungskupplung dann praktisch nicht verformt wird, im Gegensatz zu dem dargestellten Energiespeicher 159. Ein solcher, sich auf radialer Höhe der durch den Ring 134 gebildeten ringförmigen Abwälzauflage an der Tellerfeder 104 abstützender Energiespeicher kann dann derart ausgestaltet werden, daß er über den für den Ausgleich des auftretenden Verschleißes erforderlichen Federweg eine praktisch konstante Kraft erzeugt.
Die in 15 dargestellte Reibungskupplung 201 besitzt ein aus Blech hergestelltes Gehäuse 202 und eine mit diesem drehfest verbundene, jedoch axial begrenzt verlagerbare Druckscheibe 203. Axial zwischen der Druckscheibe 203 und dem Deckel 202 ist eine Anpreßtellerfeder 204 verspannt, die auf radialer Höhe eines deckelseitig vorgesehenen ringförmigen Abstützbereiches 205 nach Art eines zweiarmigen Hebels verschwenkbar ist. Mit radial weiter außen liegenden Bereichen 204a beaufschlagt die Tellerfeder 204 die Druckscheibe 203. Die Druckscheibe 203 ist mit dem Gehäuse 202 über in Umfangsrichtung beziehungsweise tangential gerichtete Blattfedern 209 drehfest verbunden. Die Reibungskupplung 201 ist bei Gebrauch, wie in 2 gezeigt, auf eine Gegendruckplatte 6 montiert. Der auf dem Deckel 202 zugewandten Seite der Tellerfeder 4 vorgesehene ringförmige Abstützbereich 205 ist durch eine ringartige Schwenkauflage gebildet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Blechring 234 gebildet ist. Dieser Ring 234 ist Bestandteil einer selbsttätigen beziehungsweise automatischen Nachstelleinrichtung 235, welche eine Kompensation zumindest des an den Reibbelägen auftretenden Verschleißes durch eine axiale Nachstellung der Tellerfeder 204 ermöglicht.
Der Abstützring 234 ist zwischen Gehäuse 202 und Tellerfeder 204 zumindest im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 eingespannt. Der eine Schwenkauflage für die Tellerfeder bildende Ring 234 ist über eine Rampenanordnung am Gehäuse 202 abgestützt. Diese Rampenanordnung gewährleistet, daß bei einer axialen Verlagerung der Tellerfeder 204 in Richtung der Gegendruckplatte infolge von Verschleiß an den Reibbelägen, zwischen dem Ring 234 und der Tellerfeder 204 kein Spiel entsteht.
Die selbsttätige Nachstelleinrichtung 235 ist zwischen dem Gehäuse 202 und der Tellerfeder 204 in ähnlicher Weise wirksam, wie die in Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebene Nachstelleinrichtung 35. Das bedeutet also, daß der Ring 234 die gleiche Funktion übernimmt, wie der Ring 34, was auch daran zu erkennen ist, daß der Nachstellring 234 in ähnlicher Weise wie der Ring 34 durch Energiespeicher 238 in Nachstellrichtung der entsprechenden Rampen beaufschlagt wird. Diesbezüglich wird also auf die entsprechende Beschreibung der 2 und 3 verwiesen.
Die Tellerfeder 204 ist gegenüber dem Deckel 202 mittels Flachnieten 260 beziehungsweise Nietelementen 260, welche durch entsprechend angepaßte Schlitze der Tellerfeder 204 axial hindurchgreifen, verdrehgesichert.
Der wesentliche Unterschied der Kupplungsausführungsform gemäß 15 gegenüber den voranbeschriebenen besteht darin, daß die durch die blattfederartigen Elemente gemäß den 1 bis 3 und 6 beziehungsweise durch den tellerfederartigen Energiespeicher 159 gemäß 10 übernommene axiale Abstützfunktion für die Kupplungstellerfeder, bei der Ausführungsform gemäß 15 durch in axialer Richtung nachgiebige Federmittel 261 übernommen wird, welche einstückig mit der Tellerfeder 204 ausgebildet sind. Diese zungenartigen Federmittel stützen sich an Bereiche 265 des Gehäuses 202 axial ab. Dadurch wird die Tellerfeder 4 beziehungsweise deren Grundkörper 211 axial in Richtung des Gehäuses 202 beaufschlagt beziehungsweise gezogen, wodurch das ringförmige Nachstellement 234 axial zwischen den am Deckel vorgesehenen Rampen der Nachstelleinrichtung und der Tellerfeder eingespannt wird.
Wie insbesondere aus 16 zu entnehmen ist, besitzt die Tellerfeder 204 einen ringförmigen, als Energiespeicher dienenden Grundkörper 211, von dessen Innenrand radial nach innen gerichtete Zungen 268 ausgehen, welche als Betätigungsmittel für die Reibungskupplung dienen. Zum Ausrücken der Reibungskupplung 201 wird auf die Zungenspitzen 269 mittels eines Ausrücklagers eine entsprechende Betätigungskraft ausgeübt. Die axial nachgiebigen und gegen den Deckel 202 federnd verspannten Federmittel 261 sind durch längliche Laschen beziehungsweise Zungen gebildet, die schlaufenförmig beziehungsweise haarnadelförmig ausgebildet sind. Die laschenförmigen Federmittel 261 sind am radial inneren Randbereich des ringförmigen Tellerfedergrundkörpers 211 angeformt. Ausgehend vom Grundkörper 211 erstrecken sich die Federmittel 261 über einen länglichen Abschnitt 262 zunächst radial nach innen. Der Abschnitt 262 geht in einen Umlenkbereich 263 über, der seinerseits wiederum in einen radial nach außen zurücklaufenden länglichen Abschnitt 264 einmündet. Durch eine derartige Ausgestaltung der laschenartigen Zungen 261 wird eine verhältnismäßig lange Biege- beziehungsweise Torsionsstrecke zwischen der Verbindungsstelle der Abschnitte 262 mit dem Grundkörper 211 und der deckelseitigen Abstützung 267 erzielt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der freie Endabschnitt 266 der schlaufenförmigen Federmittel 261 verbreitert, wodurch die in diesen Bereichen und in den mit diesen Bereichen 266 zusammenwirkenden Bereichen des Deckels auftretende Flächenbeanspruchung reduziert werden kann. Der freie Endabschnitt 266 der Zungen 261 stützt sich mit Vorspannung an der der Druckscheibe 203 beziehungsweise dem Tellerfedergrundkörper 211 abgewandten Seite 267 des Deckels 202 ab. Die Formgebung der Federmittel 261 sowie der Abstand zwischen der deckelseitigen Abstützung 265 für diese Federmittel 261 und dem Abstütz- beziehungsweise Abwälzbereich 205 für die Tellerfeder 204 sind derart aufeinander abgestimmt, daß die laschenartigen Federmittel 261 sich in einem verspannten Zustand befinden. In vorteilhafter Weise können die freien Endbereiche 266 und/oder die mit diesen zusammenwirkenden Deckelbereiche eine Krümmung beziehungsweise ballige Anformung besitzen, wodurch die Bewegungsverhältnisse, welche beim Verschwenken der Tellerfeder 204 zwischen den Endbereichen 266 und den gegenüberliegenden Deckelbereichen auftreten, optimiert werden. Bei der Formgebung der entsprechenden Flächen ist die beim Verschwenken der Tellerfeder 204 vorhandene Kinematik beziehungsweise die Relativbewegung zwischen den einzelnen Bauteilen zu berücksichtigen.
In vorteilhafter Weise können die Zungen beziehungsweise laschenartigen Federmittel 261 eine Federcharakteristik gemäß dem Bereich 162 der in 13 dargestellten Kennlinie aufweisen. Die blattfederartigen Elemente 209 können in vorteilhafter Weise eine Federcharakteristik, wie sie in Verbindung mit 12 beschrieben wurde, aufweisen.

Claims

Reibungskupplung (1) zur Verwendung in einem Antriebsstrang, mit einer gegenüber einem Gehäuse (2) drehfesten, jedoch axial begrenzt verlagerbaren Druckscheibe (3), wobei zwischen Gehäuse (2) und Druckscheibe (3) wenigstens eine Tellerfeder (4) vorgesehen ist, welche die Druckscheibe (3) in axialer Richtung vom Gehäuse (2) weg beaufschlagt, die Reibungskupplung (1) weiterhin eine einen zumindest annähernd konstanten Verspannungszustand der Tellerfeder (4) über die Lebensdauer der im Antriebsstrang montierten Reibungskupplung (1) gewährleistende Nachstelleinrichtung (35) aufweist, wobei die Reibungskupplung (1) blattfederartige Elemente (11) aufweist, die sowohl beim Ausrücken der Reibungskupplung (1) die Druckscheibe (3) axial entsprechend dem Ausrückweg der Druckscheibe (3) gegenüber dem Gehäuse (2) verlagern als auch zumindest über einen Teilbereich des Ausrückwegs einen progressiven Kraftverlauf aufweisen, wobei die blattfederartigen Elemente (11) mit ihren Endbereichen (12) mit dem Gehäuse (2) und mit einem zwischen diesen Endbereichen (12) liegenden Zwischenbereich (13) mit der Druckscheibe (3) verbunden sind, und wobei die Reibungskupplung (1) weitere blattfederartige Elemente (9) mit in Ausrückrichtung der Druckscheibe (3) degressivem Kraftverlauf aufweist, wobei die weiteren blattfederartigen Elemente (9) mit dem Gehäuse (2) und im Zwischenbereich (13) der blattfederartigen Elemente (11) mit der Druckscheibe (3) verbunden sind.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1, wobei die blattfederartigen Elemente (11) eine vorbestimmte Wellung aufweisen, und einerseits mit dem Gehäuse (2) und andererseits mit der Druckscheibe (3) derart verbunden sind, dass zumindest bei montierter Reibungskupplung (1) die blattfederartigen Elemente (11) in Achsrichtung der Reibungskupplung (1) vorgespannt sind, wobei aufgrund der Verbindung der blattfederartigen Elemente (11) mit dem Gehäuse (2) und der Druckscheibe (3) und der vorbestimmten Wellung zusätzlich eine Vorspannung der blattfederartigen Elemente (11) in Längsrichtung vorhanden ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest im montierten Zustand der Reibungskupplung (1) die blattfederartigen Elemente (11) eine Stauchung in Längsrichtung aufweisen.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der in Entspannungsrichtung der blattfederartigen Elemente (11) betrachtete progressive Kraftverlauf über zumindest annähernd den gesamten, den Ausrückweg der Druckscheibe (3) und den Verschleißweg umfassenden Arbeitsbereich der montierten Reibungskupplung (1) vorhanden ist.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die blattfederartigen Elemente (11) zumindest annähernd tangential oder zumindest annähernd in Umfangsrichtung zur Druckscheibe (3) verlaufen.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nachstelleinrichtung (35) zwischen dem Gehäuse (2) und der Tellerfeder (4) wirksam ist.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Tellerfeder (4) über Federmittel axial abgestützt und gegenüber dem Gehäuse (2) verschwenkbar gehaltert ist.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Tellerfeder (4) am Gehäuse (2) zwischen zwei Auflagen verschwenkbar abgestützt ist, von denen die die Tellerfeder (4) beim Ausrücken der Reibungskupplung (1) abstützende Auflage in Richtung der Tellerfeder (4) federbelastet ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 8, wobei die federbelastete Auflage axial verlagerbar ist.
Reibungskupplung (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die von den blattfederartigen Elementen (11) aufgebrachte Kraft und die auf die federbelastete Auflage ausgeübte Kraft parallel wirksam sind.
Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Tellerfeder (4) zumindest über einen Teilbereich des Ausrückwegs eine abfallende Kraftkennlinie besitzt.