DE2057721A1

DE2057721A1 - Reibkupplung,insbesondere Fahrkupplung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2057721A1
Application number: DE19702057721
Authority: DE
Inventors: Upchurch Bobby Gene
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1969-11-24
Filing date: 1970-11-17
Publication date: 1972-05-10
Also published as: DE2057721B2; GB1302938A; US3584719A; DE2057721C3

Description

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General Motors Corporation, Detroit, Mien·, Y.St.A.

Reibkupplung, insbesondere Fahrkupplung für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung heaieht sich auf eine Reibkupplung, insbesondere Fahrkupplung für Kraftfahrzeuge, sit einer ringförmigen Druckplatte, die axial zu einer Heibbeläge tragenden Kupplungsplatte bewegbar ist.

Übliche !Reibkupplungen dieser Art, die trocken betrieben werden, haben eine starre einteilige Druckplatte, die mit einer ebenen Berührungsfläche eine ebene ringföraige Reibfläche an der Kopplungsplatte berühren· Diese Bauart hat den Nachteil, dass bei häufigem Gebrauch der Kupplung ein Erhitzen der Druckplatte eintritt, wodurch diese unter dem Einfluss der auf sie einwirkenden Fliehkraft einem Kriechen

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unter plastiehher Verformung unterliegt. Dieses Kriechen bedingt eine änderung der ebenen Berührungsfläche in eine konische !form, bei der der radial innenliegende Rand der Druckplatte einen grösseren Abstand von der Kupplungsplatte annimmt als deren äusserer Rand. Dies führt dazu, dass die Druckplatte vorwiegend im äusseren Randbereich gegen den Reibbelag der Kupplungsplatte anliegt, so dass eine örtliche Abnutzung und eine örtliche Erhitzung in dem Reibwerkstoff auftritt. Weiterhin kann durch diesen einseitigen Angriff und die einseitige Überhitzung auch eine Zerstörung der Druckplatte eintreten. Durch diese Umstände ist die Lebenszeit derartiger Reibkupplungen begrenzt.

Zur Überwindung dieser Nachteile ist durch die ifSjfes 2 902 130 bekannt, die Druckplatte gegen Überhitzung weniger empfindlich zu machen unl damit das K±±echen zu verhindern, wozu eine Reihe von ebenen Segmenten aus Metall über Zapfen mit der ebenen Berührungsfläche der Druckplatte verbunden sind, so dass die Druckübertragung auf die Reibbeläge über diese Segmente erfolgt. Da sich jedes der Segmente relativ frei zur Druckplatte ausdehen kann, ist die Gefahr einer Zerstörung durch Wärme der eigentlichen Druckplatte erheblich verringert. Diese Bauart hat jedoch den beträchtlichen wirtschaftliehen Nachteil, dass sie sehr aufwendig in der Herstellung und der Montage ist und dass ferner die Zapfenverbindungen

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zwischen den Segmenten und der Druckplatte mechanischen Schäden zugängig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfind mg sgemäss dadurch gelöst, dass die gegen die den Reibbelag der Kupplungsplatte in Anlage bewegbare Fläche der Druckplatte derart konvex ausgebildet ist, dass der radial innenliegende Randteil und der radial aussenliegende Randteil der Fläche bei dem Er st zusammenbau der Kupp-r lung einen grösseren Abstand von dem Reibbelag haben als der mittlere Teil der Fläche.

Diese Ausfümingsform hat den Vorteil einer verhältnismässig einfachen und billigen Herstellung und erfordert keine vorherige Montagen an der Druckplatte vor deren Einbau in die Kupplung. Ferner ist sie gegen mechanische Schäden weniger anfällig. Die Formgebung der Berührungsfläche an der Druckplatte gewährleistet, dass die Abnutzung des Reibwerkstoff es an der Kupplungsplatte zunächst im mittleren Ringbereich des Reibbelages auftritt und sodann mit zunehmender Abnutzung eine der Berührungsfläche der Druckplatte entsprechende konkave Ausnehmung in dem Reibbelag gebildet wird. Diese sich ergänzenden konvexen und konkaven Flächen in der Berührungsfläche zwischen der Druckplatte und der Kupplungsplatte

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führen nicht nur zu einem grösseren Drehmomentübertragungsvermögen der Kupplung, sondern wirken auch einer Neigung der Druckplatte entgegen, während des Betriebes zu kriechen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Krümmung der Fläche in dem vom mittleren Teil zum äusseren Randteil sich erstreckenden Bereich grosser ist als die Krümmung des sich vom mittleren Teil zum inneren Randteil erstreckenden Bereichs.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Krümmungsradius des äusseren Bereichs der Fläche zum Krümmungeradius deren inneren Bereichs dem Verhältnis des inneren Umfange zum äusseren Umfang der Druckplatte entspricht.

Eine derartige Ausbildung der Druckplatte gewährleistet während des Betriebes der Kupplung eine bemerkenswert gleichmässige Abnutzung des Reibbelages und verringert die ψ Neigung zu Wärmezerstörungen der Druckplatte auf einen Kleinstwert, wodurch eine störungsfreie lange Lebenszeit der Kupplung erreicht wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Reibkupplung nach der Erfindung,

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2 einen Teilschnitt einer abgewandelten

AusfUhrungsform der Kupplungsplatte und Hg. 3 einen Teilschnitt einer weiteren abgewandelten Ausführungsf orra einer Kupplungsplatte.

Mit der in Fig. 1 dargestellten Reibkupplung ist eine beispielsweise von der Antriebsmaschine angetriebene Eingangswelle 10 Uber einen Flansch 11 mit einem Schwungrad 12 verbunden, das einen Gegenplattenteil 14 mit einer ringförmigen ebenen Reibfläche 16 aufweist. Neben dem Teil des Schwungrades 12 liegt eine Kupplungsplatte 17» die aus einer ringförmigen zentralen Tragplatte 18 besteht, mit der durch Bieten 23 ringförmige Reibbeläge 21 und 22 verbunden sind. Das verfügbare Volumen an Reibwerkstoff kann vergrössert werden, wenn gemäss Fig. 2 die Nieten 23' näher dem inneren und äusseren Rand des ringförmigen Teils der Kupplungsplatte 17 vorgesehen werden oder wenn gemäss Fig. 3 die Reibbeläge 21 und 22 sait der Tragplatte 18 durch einen Kleber verbinden werden.

Die Reibbeläge 21 und 22 haben ebene ringförmige Reibflächen 24 und 25, wobei die Reibfläche 24 des Reibbelages 21 gegen die Fläche 16 anliegt und die ebene ringförmige Reibfläche 25 des Reibbelages 22 neben der gekrümmten Berührungsfläche 26 einer starren einteiligen Druckplatte 27 liegt.

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Die ringförmige Tragplatte 18 in der Kupplungsplatte 17 ist durch einen üblichen Torsiongsschwingungsdämpfer mit einem Flansch 29 einer Nabe 32 verbunden, die auf eine Ausgangswelle 33 aufgekeilt ist. An dem Flansch 29 sind die Tragplatte 18 und eine Ringplatte 28 befestigt, zwischen denen Dämpfungsfedern 31 angeordnet sind. Ein Deckel 36 ist mit Schrauben 37 mit dan Schwungrad 12 verbunden. Er trägt einen Zapfen 38, dessen Ende gegabelt ist, um ein Lager 39 aufzunehmen, in dem ein Kupplungshebel 41 schwenkbar abgestützt ist. Der Kupplungshebel 41 ist über ein lager 42 in zwei Lappen 43» die an der Druckplatte 27 sitzen, schwenkbar gelagert. Innerhalb der Kupplung sind drei oder mehr gleiche Kupplungshebel 41 gleichraässig über den Umfang der Kupplung \erteilt angeordnet. Zwischen den Kupplungshebeln 41 sind auf gleichem oder kleinerem Durchmesser als die Lappen 43 mehrere Federsitze an der Druckplatte und mehrere Federsitze 47 an dem Deckel vorgesehen, an denen sich Kupplungsfedern 48 abstützen. Die Federsitze 46 können hierbei hohl sein, um vorstehende Teile zu vermeiden. Die Kupplung wird normalerweise durch den Druck der Kupplungsfedern 48 im eingerückten Zustand gehalten und gelüftet, wenn ein Kupplungsring 50 auf die Kupplung zu bewegt wird, um die Kupplungshebel 41 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Lager 39 zu schwenken, wodurch die Druckplatte 27 von

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der K_uplungsplatte 17 fortbewegt wird.

Die Druckplatte 27 ist ein einteiliges Gußstück, das aus weissem Gusseisen oder auch aus grauem Gusseisen oder Stahl "bestehen kann. Die Berührungsfläche 26 der Druckplatte 27 ist, wie bereits erwähnt, konvex gekrümmt, wobei die Krümmung durch Kreisbögen um verschiedene Krümmungsmittelpunkte gebildet werden kann, die einen erheblichen Afe-stand von der Berührungsfläche 26 aufweisen und nahe der Mittellinie 51 durch den mittleren Umfang 52 der ringförmigen Berührungsfläche 26 liegen.

Durch die gewölbte Ausbildung der Berühr uiigsflache 26 erhält diese einen gegenüber den Rändern 61 und 62 vorspringenden mittleren Teil. Bei Inbetriebnahme der Kupplung berührt dieser vorstehende mittlere Teil der Berührungsfläche 26 allein zunächst die ebene Fläche des Reibbelages 25, während die äusseren und inneren Ränder 61 und 62 von diesem Abstand aufweisen. Bei fortgesetztem Betrieb arbeitet sich der erhöhte mittlere Teil der Druckplatte in den Reibbelag ein und bildet durch Abnutzung eine komplimentäre konkave Fläche im Reibbelag, wodurch sich die äusseren und inneren Ränder 61 und 62 der Druckplatte im Masse der Abnutzung des Reibbelages 26 diesem mehr und mehr nähern. Diese Annäherung erfolgt in gleichmässiger Weise.

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Nach der Einlaufperiode und somit während des grössten Teils der Lebensdauer der Kupplung liegt also die gewölbte Berührungsfläche der Grundplatte gegen eine entsprechende konkav gewölbte Reibfläche des Reibbelages an, wobei die Berührung im wesentlichen über die gesamte Fläche erfolgt. Während der gesaraten Lebenszeit der Kupplung wird das Temperaturgefälle fc und damit das Kriechen verringert und damit die Drehmomentaufnahmefähigkeit aufrechterhalten. Die konvexe Fläche der Druckplatte scheint auch wichtig zu sein, um das Kriechen der Druckplatte zu verringern, so dass einer Verlagerung der Druokplptte entgegengewirkt ist, da die mit ihr in Berührung stehende konkave Fläche des Reibbelages stets in voller Anlage gegen die Druckplatte bleibt* Somit kann ein grösseres Volumen des Reibwerkstoffes abgetragen werden, wodurch die Lebenszeit der Kupplung erhöht wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der äussere Bereich 57 der Berührungsfläche 26 nach d nem grossen Radium 58 um den Krümmungsmittelpunkt 59 gekrümmt. Der innere Bereich 53 der Berührungsfläche 26 hat einen demgegenüber grösseren Krümmungsradium 54 um einen Krümmungsmittelpunkt 56. Die Krümmungsmittelpunkte liegen auf einer Achse 51, die dem mittleren Durchmesser der ringförmigen Druckplatte 27 zugeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform für eine Kupplung, deren Druckplatte einen Aussendurchmesser von 305 mm hat und

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deren Innenrand einen Durchmesser von 178 mm aufweist, ist der Krümmungsradius des inneren Bereichs 53 635 mm, während der Krümmungsradius des äusseren Bereichs 57 381 mm beträgt. Bei dieser "bevorzugten Ausführungsform ist also der Krümmungsradius des inneren Bereichs etwa doppelt so gross wie der des äusseren Bereichs. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn dps Verhältnis der Krümmungsradien im wesentlichen auf das Verhältnis der Durohmesser der Berührungsflächen abgestimmt ist. Vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis des Krümmungsradius des äusseren Bereichs zum Krümmungsradius des inneren Bereichs dem Verhältnis des Durchmessers des inneren Randes zum Durehmesser des äusseren Randes der Berührungsfläche entspricht. Bei dieser Ausbildung findet anfänglich die Berührung der Berührungsfläche 26 mit dem Reibbelag 25 im Bereich des mittleren Umfangs 52 statt. Durch die eintretende Abnutzung des Reibwerkstoffes vergrössert sich dieser Bereich unter Bildung einer entsprechenden k#kaven Wö-lbung im mittleren Bereich des Reibbelages 25« Während der Lebenszeit der Kupplung bewirkt das verringerte und zum Teil aufgehobene Kriechen der Druckplatte 27· dass der äussere Durchmesser 61 der Berührungsfläche 26 sich auf die Reibfläche 25 des Reibbelags 22 zu bewegt, während sich der innere Durchmesser 62 der Berührungsfläche 26 von der Reibfläche 25 fortbewegt, wobei

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jedoch die Berührungsfläche und der Radium während der gesamten Lebenszeit der Kupplung aufrechterhalten bleibt. Der Krümmungsradius 54 des inneren Bereichs 53 ist so gewählt, dass bei Eintreten eines Kriechens während der Betriebszeit der Kupplung der innere Rand 62 sich von der Reibfläche 25 fort bewegt, während sich der äussere Rand 61 auf diese zu bewegt, so dass nur eine geringe Änderung in der Berührungsfläche und dem Radius von der zentralen Achse, die durch die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 33 gegeben ist, eintritt. Der Abstand am Aussenrand ist so gewählt, dass er niemals höher als der mittlere Teil der Druckplatte ist und sowohl der innere als auch der äussere Rand nähern sich gleichmässig der Reibfläche 25, bis auch sie endgültig gegen den Reibbelag voll zur Anlage kommin. Dies wird durch die erwähnten Verhältnisse der Krümmungsradien zu den Durchmessern der Ränder gewährleistet. Vor Inbetriebnahme der Kupplung sind die Abstände der Ränder der Druckplatte von der Reibfläche des Reibbelages kleiner als die Dicke des Reibbelages und der Abstand des inneren Randes 62 hat das gleiche Verhältnis zum Abstand des Aussenrandes 61 wie der Innendurchmesser zum Aussendurchmesser. Diese Wahl der Abstände in Abhängigkeit von den Durchmessern ist gewählt, weil es proportional der in dem inneren Bereich bzw. dem

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äusseren Bereich erzeugten Wärme entspricht. Die Krümmungsradien und die Abstände, insbesondere der Abstand am Aussenrand, sind so gewählt, dass selbst bei einem Kriechen vi&hrend der Lebenszeit der Kupplung die inneren und äusseren Randteile stets eine geringen: Höhe als der mittlere Teil der Druckplatte aufweisen. Wie erwähnt, breitet sich die Berührungsfläche vom mittleren Bereich der Druckplatte während des Betriebes zu den äusseren und inneren Händern aus, woraus sich eine höhere Standfestigkeit des Reibwerkstoffes des Reibbelages ergibt, da in dessen mittleren Bereich ein grösseres Volumen abgetragen wird gegenüber einer Bauart, bei der die Berührungsflächen eben sind. Bei dem Bekannten wird ein dreieckförmiger Teil des Reibwerkstoffes abgetragen, dessen Basis im Querschnitte sehen am Aussendurchmesser und dessen Spitze näher dem Innendurchmesser liegt.

Die konvex gekrümmte Druckplatte, die mit einer anfänglich ebenen Reibfläche des R_eibbelages zusammenarbeitet, führt zu einer Herabsetzung des Wärmegefälles in der Druckplatte, da eine gleichmässigere Wärmeverteilung vom mittleren Bereich der Druckplatte zu den Aussenbereichen erfolgt, wodurch das Kriechen verringert wird. Wegen des verringerten Temperaturgefälles und der konvex gekrümmten Berührungsfläche sucht die Berührungsfläche 26 ebener ?,u werden, wenn die Druckplatte während des Betriebes kriecht, ,jedoch bleibt die Krümmung stets

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ausreichend, so dass sie nicht eben oder keglig werden kann. Auch wenn die konvex geformte Berührungsfläche infolge des Kriechens nicht gleichmässig umläuft, bleibt die Berühfungsfläche mit dem Reibbelag und der Krümmungsradius im wesentlichen konstant, um ein günstiges Wärmegefälle aufrechtzuerhalten, da die konvexe Oberfläche der Druckplatte eine entsprechende Fläche in den Reibwerkstoff des Reibbelages einarbeitet. Durch das verbesserte Wärmegefälle werden durch dieses bedingte Spannungen abgebaut und die im wesentlichen voll ausgenutzte Berührungsfläche gestattet das Abtragen eines grossen Yolumens des Reibwerkstoffes, bevor die diese mit der Tragplatte verbindend θα Niete in den Bereich der Berührungsfläche gelangen. Durch die abgewandelten Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 wird dieser Zeitpunkt weiterhin verzögert, wodurch eine verlängerte Lebenszeit erreicht wird.

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Claims

Patentansprüohe t

1.)Reibkupplung, insbesondere !ahrkupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer ringförmigen Druckplatte, die axial zu einer Reibbeläge tragenden Kupplungsplatte "bewegbar ist, dadurch gekennzeioh.net, dass die gegen die den Reibbelag (22) der Kupplungsplatte (17) in Anlage bewegbare !lache (26) der Druckplatte (27) derart konvex ausgebildet ist, dass der radial innenliegende Randteil (62) und der radial aussenliegende Randteil (61) der !lache bei dem Erstzusammenbau der Kupplung einen grösseren Abstand von dem Reibbelag (25) haben als der mittlere Teil (52) der Fläche.

2. Reibkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der !lache (26) in dem vom mittleren Teil (52) zum äusseren Randteil (61) sich erstreckenden Bereich (57) grosser ist als die Krümmung des sich vom mittleren Teil zum inneren Randteil (62) erstreckenden Bereichs (53).

3.Reibkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Krümmungsradius des äusseren Bereichs (57) der !lache (26) zum Krümmungsradius (54) deren inneren Bereichs (53) dem Verhältnis des inneren Umfanges zum äusseren Umfang (61) der Druckplatte (27) entspricht.

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L e e r's e i t e