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Kuppiungsbelag-Federsegmente zur Vermeidung von Setzverlusten Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe für eine Scheibenreibungskupplung,
umfassend eine Nabe, einen mit dieser Nabe vereinigten Scheibenkörper sowie zwei
Reibbelagringe, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Scheibenlcörpers,
wobei zwischen den Reibbelagringen mehrere in Umansrichtung gewellte und axial über
Zugglieder gegeneinander vorgespannte, paarweise aneinander anliegende Federsegmente
angeordnet sind, die die Reibbelagringe federnd gegeneinander absttzen und mit dem
Scheibenkörper verbinden und wobei die Reibbelagringe an den Wellenbergen der anliegenden
Federsegmente durch Belagnieten befestigt sind sowie die mit den Belagnieten baulich
zusammengefaßten Zugglieder, welche in den Wellenbergen angreifen und das zweite
Federsegment in einer entsprechenden Bohrung durchdringen.
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Eine Kupplunt,sscheibe der obengenannten Bauart ist bereits durch
die Auslegeschrift 1 2)3 669 bekannt. Diese Ausführung hat sich zwar in der Praxis
bewährt, jedoch können bei extremen Einbauverhältnissen Abstimmungsschwierigkeiten
bezüglich der Federkennung der Belag-Federsegmente auftreten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei Belag-Federsegmenten der obengenannten
Art unter Beibehaltung der Stabilität der Kupplungsscheibe, des einfachen Aufbaues,
des geringen Trägheitsmomentes sowie der Federung der Reibbelagringe eine Ausführung
zu finden, welche eine Beeinflussung der Federkennlinie zum Zweck der Abstimmung
auf die jeweiligen Einbauverhältnisse in besonders einfacher Weise erInCjgiicht.
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Die Löstlnu dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die
Federsegmente in Umfangsrichtung gesehen zwischen den von den Zuggliedern bzw. den
Belagnieten durchdrungenen Wellenbergen einen Bereich aufweisen, in welchem mindestens
ein weiterer Wellenberg angeordnet ist. Auf diese einfache Weise kann einmal die
Federsteifigkeit der Federsegmente erhöht werden. Zum anderen ist es möglich, unter
Beibehaltung der gleichen Federsteiflgkeit dünneres Material für die Federsegmente
zu verwenden, wodurch das Schwungmoment der Kupplungsscheibe fühlbar abgesenkt werden
kann. Zudem steht den Reibbelagringen eine größere Auflagefläche zur Verfügung.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß
der weitere Wellenberg zu seiner Bewegungsfreiheit bei Einfederung gegenüber dem
übrigen Federsegment durch entsprechende Aussparungen bzw. Eteischnitte teilsweise
getrennt ist. Diese Abtrennung des weiteren Wellenberges ergibt eine ungehinderte
Bewegung dieses Wellenberges bei Durchfederung der Federsegmente während des Ein-und
Auskuppelvorganges der KLlpplung, wodurch die Federsegmente frei von Verzug bleiben.
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Die Anordnung des weiteren Wellenberges parallel zu den beiden von
den Zuggliedern durchdrungenen Wellenbergen ist besonders deshalb vorteilhaft, weil
die Herstellung einfach ist und die Verteilung der Auflageflächen der Reibbelagringe
gleichmäßig erfolgt.
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Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es weiterhin, dß die Federsegmente
in an sich bekannter Weise einen ebenen Bereich zur Befestigung am Scheibenkörper
aufweisen, welcher gegenüber dem weiteren llellenbergr durch eine etwa tangential
verlaufende Aussparung getrennt ist, welche in Umfangsrichtung etwa der Ausdehnung
des Wellenberges entspricht, Dadurch wird beim Durchfedern der Federsegmente eine
Ittickwirkung auf die Befestigung zwischen den Federsegmenten und dem Scheibenkörper
vermieden.
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Es ist erfindungsgemäß weiterhin vorteilhaft, den Wellenberg entlang
seiner einen Talstelle mit einem Frei schnitt zu versehen. Auf diese einfache Welse
erhält der weitere Wellenberg seine volle Bewegungsfreiheit
in
Umfangsrichtung beim Einfedern der Federsegmente.
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Ein bedeutendes Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß der
IJellenberg vqn einer zweitenetwa tangential verlaufenden Aussparung begrenzt wird,
welche parallel zur ersten in einem große ren radialen Abstand zu dieser und nahe
dein radial äußeren Rand des Federsegmentes verläuft; wobei der Freischnitt beide
Aussparungen verbindet. Durch diese Abgrenzung des weiteren Wellenberges gegenüber
dem Federsegment nach innen und nach außen wird eine besonders große Steifheit des
Federsegmentes in Umfangsrichtung erzielt, wobei gleichzeitig die @öglichkeit einer
einfachen Beeinflussung der Federkennlinie durch verschieden große radiale Ausdehnung
des weiteren Wellenberges im Halmen der Ausdehnung des Federsegmentes gegeben ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß
durch die paarweise Anordnung der aneinander anliegenden Federsegmente jeweils ein
Freischnitt einer nicht unterbrochenen Talstelle gegenüberliegt. Dadurch ergibt
sich eine einwandfreie Auflage des freien Endes des weiteren Wellenberges an dem
gegenüberliegenden Federsegment, und zwar in dessen Wellental.
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Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es weiterhin, daß der Wellenberg
im nicht verbauten Zustand des Federsegmentes in sc:ner Höhe von der Höhe der beiden
von den Zuggliedern durchdrungenen Wellenberge abweicht. Durch die Variation der
Höhe des Welicnberges ergibt sich auf sehr einfache Weise die Möglichkeit, die Federcharakteristik
derKupplungsscheibe zu verändern. Beieinem in der Höhe zurückgenetsten Wollenberg
ergibt sich beispielsweise eine relativ weiche Anfangsfederung, während die Restfederung
steiler verläuft. Durch eine Variation der Höhe des Wellenberges ist jedoch eine
exakte Anpassung an den jeweiligen Einbaufail sehr leicht möglich.
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Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte te Wirkungoriergeben
sich
aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise
dargestellten Ausführungsformen der Erfindung.
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Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 die Teilansicht einer erfindungsgemäßen
Kupplungsscheibe; Fig. 2 den Schnitt II-II gemäß Fig. 1; Fig. 3a-,b-c drei verschiedene
Ausführungsformen von Federsegmenten; Fi=. 4 einen Teilschnitt durch eine Kupplungsscheibe
gemäß dem Stand der Technik; Fig. 5 den Schnitt V-V gemäß Fig. 1.
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Aus den Figuren 1 und 2 geht der prinzipielle Aufbau einer Kupplungsscheibe
unter Verwendung von Federsegmenten hervor. Die Nabe 1 ist über Befestigungsniete
10 fest mit dem Scheibenkörper 2 verbunden. Der Außendurchmesser des Scheibenkörpers
2 ist kleiner als der Innendurchrnesser der Reibbelagringe 3. Zur Überbrückung dieses
Abstandes und zur drehfesten Verbindung zwischen dem Scheibenkörper 2 und den Reibbelagringen
5 sind Federsegmente 4 angeordnet. Diese Federsegmente 4 sind einerseits über mit
Zuggliedern 6 versehene Belagniete 5 fest mit den Reibbelagringen 5 verbunden und
andererseits über Befestigungsniete 11 mit dem Scheibenkörper 2.
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Die Figuren Da-)b-3c zeigen Federsegmente 4 in verschiedenen Ausführungsformen.
Allen diesen Federsegmenten gleich ist der ebene Bereich 8, welcher der Befestigung
der paarweise aneinander anliegenden Federsegmente selbst sowie der Befestigung
dieser am Scheibenkörper 2 dient. Zu diesem Zweck besitzt der ebene Bereich 8 jeweils
zwei Bohrungen. Weiterhin weisen diese Federsegmente zwei Bohrungen auf, von welchen
die Bohrung 14 für das Zugglied den
größeren Durchmesser aufweist
als die Bohrung 15 für das Belagniet. Weiterhin weisen die Federsegmente Wellen
auf> welche aus der Draufsicht nicht ersichtlich sind. Diese Wellen sind so angeordnet,
daß im Bereich der Bohrungen 14 bzw. 15 jeweils ein Wellenberg angeordnet ist und
zwischen diesen ein weiterer Wellenberg 7 sich befindet. Dabei verlaufen die Talstellen
zwischen dem weiteren Wellenberg 7 und den beiden anschließenden Wellenbergen etwa
parallel und etwa radial nach außen, ausgehend von dem Mitteil punkt der Kupplungsscheibe,
an welcher das Federsegment befestigt ist. Bei der Ausführung Da befindet sich weiterhin
eine etwa tangential verlaufende Aussparung 9, welche den ebenen Bereich 8 von dem
Wellenberg 7 abtrennt. Dabei verläuft die Ausspa-.
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rung 9 etwa im rechten Winkel zu den Talstellen des Wellenberges 7.
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Fig. 3b weist gegenüber Fig. 5a einen Freischnitt 15 aus, welcher
von der Aussparung 9 ausgehend entsprechend der einen Talstelle des Wellenberges
7 bis zum Rand des Federsegmentes verläuft. Gemäß Fig. 5c ist der Wellenberg 7 an
drei Seiten von dem übrigen Federsegment getrennt, und zwar durch zwei etwa parallel
verlaufende Aussparungen 9 und 12, wobei die Aussparung 12 sich nahe dem Außenrand
des Federsegmentes befindet, und außerdem von einem Freischnitt 15> welcher die
Aussparung 9 mit. der Aussparung 12 verbindet und in dem einen Wellental des Wellenberges
7 verläuft.
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In Fig. 4 ist ein Schnitt V-V gemäß Fig. 1 wiedergegeben, wobei ein
Federsegmentenpaar 4 gemäß dem Stand der Technik gezeigt wird.
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Dieses Federsegmentenpaar 4 ist so aneinander anliegend angeordnet,
daß Jeweils im Abstand voneinander auftretende Wellenberge entst;eLlenund dazwischenliegend
ein Bereich, in welchem die Federsegmente 4 dicht aneinander anliegen. In den Wellenbergen
sind Jeweils die Belagniete 5 mit den entsprechenden Zuggliedern 6 angeordnet. Dabei
verbindet Jeweils ein Belagniet 5 das eine Federsegment 4 mit dem entsprechenden
Reibbelagring 3, während das mit diesem ßeiagniet 5 einteilig ausgebildete Zugglied
6 das gegen-Überliegende Federsegment 4 in der Bohrung 14 für das Zugglied dtrchdrtngt
und einen Anschlag aufweist, welcher die beiden Federsegmente 4 in der gewünschten
Vorspannung hält. Das zweite Belagrliet 5 mit dem entsprechenden Zugglied 6 ist
zu dem ersten entgegengesetzt
verbaut. Dabei weisen die Bohrungen
14 für die Zugglieder einen größeren Durchmesser auf als die Durchmesser der Zugglieder
6 selbst.
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Fig. 5 zeigt ebenfalls einen Schnitt V-V gemäß Fig. 1 unter der Verwendung
von zwei Federsegmenten 4b. Diese beiden Federsegmente 4b sind ebenfalls so paarweise
aneinander anliegend angeordnet, daß sie mehrere Wellenberge bilden. Dabei sind
die beiden äußeren Wellenberge., wie bereits aus Fig. 4 bekannt, von Jeweils einem
Belagniet 5 und einem Zugglied 6 durchdrungen. In dem Bereich zwischen diesen beiden
Wellenbergen ist jedoch ein weiterer Wellenberg 7 angeordnet, welcher zwischen sich
und den beiden übrigen Wellenbergen Talstellen aufweist. Dabei ist gemäß Fig. 3b
ein Federsegment 4b verwendet, welches jeweils entlang einer Talstelle einen E'reischnitt
15 aufweist. Die beiden Federsegmente 4b sind so verbaut, daß Jedem Freischnitt
13 eine Talstelle des gegenüberliegenden Federsegmentes zugeordnet ist. Die Reibbelagringe
3 sind genauso befestigt wie gemäß Fig. 4.
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Die Wirkungsweise der Kupplungsscheibe gemäß den Figuren 1 bis 5 ist
folgende: Die Kupplungsscheibe gemäß den Figuren 1 und 2 bildet ein Bestandteil
einer Scheibenreibungskupplung. Sie befindet sich zwischen dem Schwungrad der Brennkraftmaschine
und der Anpreßplatte und ist drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar auf
der Abtriebswelle befestigt. Die Verbindung mit der Abtriebswelle wird über die
Nabe 1 hergestellt, welche zil diesem Zweck ein Keilnutprofil aufweist. Mit der
Nabe 1 ist weiterhin der Scheibenkörper 2 durch Befestigungsniete 10 fest verbunden.
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An dem radial äußeren Bereich des Scheibenkörpers 2 sind Federsegmeute
4 jeweils paarweise aneinanderliegend durch Befestigungsniete 11 mit diesem verbunden.
An diesen Federsegmenten 4 sind wiederum die Reibbelagringe 5 angeordnet, wobei
der Innendurchmesser dieser Reibbelagringe 3 größer ausgeführt ist als der Außendurchmesser
des Scheibenkörpers 2. Die Federsegmente 4 sind in besondere Weise durch Belagniete
5 mit den Reibbelagringen 3 verbunden, was insbes.)n(lere aus dem Schnitt V-V gemäß
Fig. 4 zu ersehen ist. Die Belagniete 5 sind wechselseitig so verbaut, daß sie auf
der einen
Seite der Kupplungsscheibe den Iteibbelagring ) fest mit
dem Federsegment 4 verbinden und das gegentiberliegendc Federsegment mit dem cillstückSg
aIlfeordncten Zugglied 6 unter Vorspannung halten.
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Dabei sind die Belagniete 5 Jeweils in den Wellenbergen der Federsegmente
4 angeordnet. Jedes Federsegment 4 weist zwei Wellenberge auf, welche etwa parallel
und etwa radial vom Mittelpunkt der Kupplungsscheibe aus gesehen verlaufen. Durch
die paarweise gegenüberliegende Anordnung von jeweils zwei Federsegmenten 4 ergibt
sich eine Anordnung gemäß Fig. 4, wobei sich die Federsegmente 4 jeweils an ihren
äußeren Enden berühren und in der Mitte einen größeren Bereich aufweisen, in welchem
Sie aneinander anliegen. In der gezeigten Darstellung befindet sich die Kupplüngsscheibe
im Ruhezustand, d. h., die KUpplung ist ausgekuppelt.
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Während des Einkuppelvorganges übt die Anpreßplatte in Verbindung
mit der als Gegendruckplatte wirkenden Schwungscheibe der Brennkraftmaschine eine
Kraft auf die Kupplungsscheibe zur iibertragung des Drehmomentes aus. Durch diese
Kraft werden die beiden Federsegmente an ihren Berührungsstellen mit den Reibbelagringen
5 in Richtung der Achse der Kupplungsscheßibe axial belastet und zu einem Teil ihres
Federweges zusammengepreßt. Dabei wird im eingekuppelten Zustand der Kupplung ein
Rest-Federweg aufrechterhalten, so daß die Federsegmente 4 nicht vollkommen plan
aneinander anliegen. Der bei dieser Federbewegung auftretenden geringfügigen Abstandsänderung
zwischen den Bohrungen für die Niete 5 in den Federsegmenten 4 wird dadurch Rechnung
getragen, daß dieseBohrungen einen größeren Durchmesser aufweisen als die Durchmesser
der Zugglieder 6 der Belagniete 5.
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Gegenüber diesem Stand der Technik wie er aus Fig. 4 hervorgeht, sind
die Ausführungen gemäß den Figuren Da, 3b, 5c und 5 hervorzuheben. Dabei zeigt der
Schnitt V-V gemäß Fig. 5 ein Federsegment 4b gemäß Fig. Db, der prinzipielle Verlauf
der Federsegmente 4a und 4c gemäß den Figuren Da und 5c ist jedoch der gleiche und
kann ebenfalls an Hand der Fig. 5 beschrieben werden.
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In Fig. Da ist ein Federsegment 4a wiedergegeben, welches außer den
beiden in Fig. 4 wiedergegebenen Wellenbergen, welche von Je
einem
Belagniet rd einem Zugglied durchdrungen werden, einen weiteren Wellenberg z aufxxeist,
wie aus Fig. 5 hervorgeht. Dieser Wellenberg 7 verläuft etwa parallel zu den beiden
übrigen Wellenbergen. Dabei ist die größere Bohrung 14 für das Zugglied und die
kleinere Bohrung 15 fjir den Belagniet vorgesehen. Der ebene Bereich & zur Befestigung
des Federsegmentes 4a am Scheibenkörper 2 ist volnliellenberg 7 durch eine Aussparung
9 getrennt. Diese Aussparung 9 verläuft gegenüber dem Mittelpunkt der Kupplungsscheibe
etwa tangential. Durch den zusätzlichen Welleiiberg 7 ist die Möglichkeit gegeben,
auf sehr einfache Weise die Federkennlinie der Belagfederung zu beeinflussen. Bei
gleicher Materialstärke des Federsegmentes bringt ein weiterer Wellenberg gegenüber
der Ausfüllrung gemäß Fig. 4 eine fühlbare Versteifung der GesamtSedertlng, d. n.,
die Federkennlinie verläuft steiler. In den meisten Fallen wird eine solche steilere
Kennlinie nicht benötigt, wodurch die liaterialstärke für das Federsegment abgesenkt
werden kann, ui die ursprüngliche Federkennlinie zu erreichen. Dadurch verringert
sich das Trägheitsmoment der Kupplungsscheibe insgesamt fühlbare da die Federsegmente
an der Kupplungsscheibe am äußersten Durchmesser angebracht sind. Zudem kann in
besonders einfacher Weise die Federkennlinie, welche bei Federn dieser Art im allgemeinen
leicht degressiv verläuft, durch die Wahl der Höhe des Wellenberges 7 in ihrer Charakfteristik
verändert werden. Wird beispielsweise die Höhe des Wellenberges 7 so gewählt, daß
im eingebauten, aber uilbelasteten Zustand der Kupplungsscheibe der Wellenberg 7
einen Abstand gegenüber dem entsprechenden Reibbelagring 5 aufweist, so ergibt sich
eine weiche Anfangsfederung, da im ersten Federungsbereich nur die beiden von den
Zuggliedern 6 bzw. den Belagnieten 5 durchdrungenen Wellenberge zum Tragen kommen,
während von dem Zeitpunkt der Anlage des Wellenberges 7 ab die Kennlinie steiler
verläuft. Bei der Verwendung von weichen Reibbelagringen 9 ergibt sich zudem eine
weitere Abstützung arn Wellenberg 7,wodurch die Eigenfederung der Rcibbelilgringe
3 herabgesetzt wird. Durch die Aussparung 9 wird eine Rückwirkung des gewellten
Bereiches des Federsegmentes bei der Belagfederung auf den zur Befestigung an Scheibenkörper
2 liegenden ebenen Bereich 8 erreden.
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Das Federsegment 4b gemäß Fig. 5b unterscheidet sich von dem Federsegment
4a durch einen Freischnitt 13 welcher etwa parallel zum Wellenberg 7 verläuft und
zwar entlang der Talstelle zwischen dem Wellenberg 7 und dem von der Bohrung 14
unterbrochenen Wellenberg. Dieser Freischnitt 13 ergibt volle Bewegungsfreiheit
in Umfangsrichtung beim Durchfedern und bewirkt eine geringere Zunahme der Federsteifigkeit
gegenüber der Ausführung gernäß Fig. da.
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Das Federsegment 4c gemäß Fig. 5c zeigt eine Abgrenzung des Wellenberges
7 nach drei Seiten hin. Dabei verläuft zusätzlich zur Aussparung 9, welche den ebenen
Bereich 8 von dem gewellten Bereich trennt, eine weitere Aussparung 12 parallel
zur Aussparung 9 in der Nähe des radial äußeren Randes des Federsegmentes. Die beiden
Aussparungen 9 und 12 sind durch den Freischnitt 13 miteinander verbunden, welcher
in der Talstelle zwischen dem Wellenberg 7 und dem von der Bohrung 14 durchdrungenen
Wellenberg verläuft. Diese Ausführung gewährleistet auch bei dünnem Federsegmentmaterial
eine große Steifigkeit des Federsegmentes 4c in Umfangsrichtung. Weiterhin kann
auf besonders einfache Weise durch Variation des Abstandes der beiden Aussparungen
9 und 12 voneinander die Federsteifigkeit des Wellenberges 7 in weiten Grenzen beeinflußt
werden. Somit ergibt sich die Möglichkeit einer einfachen Abstimmung der Gesamtfederkennlinie
auf den Jeweiligen Verwendungszweck der Kupplungsscheibe. Wie in Fig. 5 dargestellt,
werden die beiden Federsegmente jeweils paarweise so miteinander verbaut, daß der
Freischnitt 15 des einen Federsegmentes einer Talstelle des anderen Federsegmentes
gegenüberliegt. Dadurch ist eine einwandfreie Auflage der freien Enden der Wellenberge
7 gewährleistet.