DE2543693B2 - Membranfeder fuer membranfeder-kupplungen in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine durch Schußliämmern bearbeitete Membranfeder für Membranleder-Kupplungen in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem kreisförmigen Ringteil, von dem aus sich eine Vielzahl von Schwingfederlappen in radialer Richtung, mit dem Ringteil einstückig, nach innen erstrekken, um als Ausrückhebel zu wirken, mit je einer öffnung zwischen zwei benachbarten Schwingfederlap-K:n, wobei der sich radial nach innen erstreckende and des Ringteils zwischen Drahtringen gehalten und von Bolzen getragen ist, die an einer Kupplungsabdeckung vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feder zur Verfügung zu stellen, die nicht nur eine erhöhte Lebensdauer aufweist, sondern auch ein verhältnismäßig frühes Nachlassen bzw. eine verhältnismäßig frühzeitige Verminderung der Federkraft verhindert.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs. Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kupplung im eingerückten Zustand, welche mit einer erfindungsgemäßen Membranfeder ausgerüstet ist,

Fig. 2 eine Teil-Vorderansicht einer erfindungsgeitnäßen Membranfeder, betrachtet von der rechten Seite der Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Spannungsverminderung und dem Belastungszyklus verdeutlicht, die an Hand eines Dauertests erhallten wurde,

Fig. 4 einen teilweise vergrößerten Ausschnitt der Membranfeder nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 im Schnitt und im eingerückten Zustand gezeigte, in Kraftfahrzeugen verwendete Kupplung ist mit einer Mernbranfeder 1 ausgestattet. Diese besteht aus einem kreisförmigen Ringteil 16, der als Feder der Membranfeder 1 wirkt und um einen Betrag W₁ abgebogen ist, und zwar im Verhältnis zur freien Höhe H, um einen kreisringförmigen Belag 4 einer Kupplungsscheibe 3 mittels einer Druckplatte 2 gegen ein Schwungrad 5 zu pressen, so daß Motorkraft vom Schwungrad 5 über die Kupplungsscheibe 3 auf eine Abtriebswelle 6 übertragbar ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Membranfeder 1 mit einer Vielzahl von radial nach innen gerichteten Schwingfederlappen 7 versehen. Zwischen je zwei einander benachbarten Lappen 7 ist eine ein Bolzenloch bildende öffnung 8, zusammengesetzte trapez-

förmige Flächen bildend, vorgesehen, an die sich ein mittlerer Bereich einer konvexen Seitenfläche la (Fig. 1) anschließt. Die freien Enden dieser Seitenfläche la der Schwingfederlappen 7 sind einem Ausrücklager 9 zugewandt, es verbleibt ein bestimmter

Zwischenraum, weil die Kupplung eingerückt ist. Die konkave Seitenfläche Ib des kreisförmigen Ringteils 16 ist dann gegen einen Vorsprung der Druckplatte 2 gepreßt. Die Membranfeder 1 ist hier zwischen zwei Drahtringen 10 und 11 von Bolzen 12 gehalten, wel-

ao ehe an einer Kupplungsabdeckung 13 festgelegt sind. Die Kupplungsabdeckung 13 ist mit Kopfschrauben 14 am Schwungrad 5 befestigt.

Um die Kupplung auszurücken, wird das Ausrücklager 9 in Fig. 1 nach links verschoben, indem ein

as Kupplungspedal niedergedrückt wird, urn Druck auf die Enden der Schwingfederlappen 7 auszuüben. Daraufhin wirken die Schwingfederlappen 7 als Hebel, und zwar mit Auflagerpunkten auf dem Drahtring 10. Die Membranfeder 1 wird rückwärts gebogen und eine Belastung P, die auf die Druckplatte 2 in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung ausgeübt wurde, wird aufgehoben; dadurch wird gleichzeitig die Druckplatte 2 vom Belag 4 durch die Wirkung eines Bügels 15 getrennt und der Belag 4 ebenfalls vom

Schwungrad 5 gelöst. Auf diese Weise werden Motorwelle und Abtriebswelle voneinander getrennt.

Wenn die auf das Ausrücklager 9 aufgebrachte, nach links gerichtete Kraft wieder aufgehoben wird, bewegen sich die einzelnen Teile nach rückwärts in

ihre ursprünglichen Stellungen zurück, wie dies in Fi g. 1 verdeutlicht ist, und die Membranfeder 1 formt sich zurück, um auf diese Weise wieder eine Belastung auf die Druckplatte 2 in der durch den Pfeil veranschaulichten Richtung (nach links) auszuüben.

Wie schon erwähnt, wird der kreisförmige Ringteil 16 der Membranfeder 1 bei Inbetriebnahme um einen gewissen Betrag, z. B. H₁ der Höhe H, abgebogen, so daß eine Dehnungsspannung auf der konkaven, rückwärtigen Oberfläche Ib des als Feder wirkenden

Ringteils 16 sowie eine Druckkraft auf der konvexen Oberfläche la aufgebaut wird. In ausgerücktem Zustand erhöhen sich beide Kräfte - sowohl die Dehnungsspannung als auch die Druckkraft. Darüber hinaus wird eine Druckkraft auf der konkaven, rückwärtigen Oberfläche Ib der Schwingfederlappen 7 aufgebaut und eine Dehnungsspannung auf die konvexe Oberfläche la ausgeübt, wenn die Kupplung ausgerückt wird.

Da die Membranfeder auf Grund einer Erhöhung der Dehnungsspannung auf der äußeren Oberfläche des Federmaterials zu Bruch gehen kann, wurden bisher sowohl die vordere Fläche la als auch die rückwärtige Oberfläche Ib der Membranfeder »schußgehämmert«. Wenn eine Oberfläche »schußgehämmert« wird, dann bleibt auf derselben eine Druckkraft bestehen, die den gleichen Zustand vermittelt, wie eine Vorspannung, so daß die Dehnungsspannung auf der konkaven, rückwärtigen Oberfläche Ib des kreis-

förmjgen Ringteils 16 vermindert wird, welcher bei der Inbetriebnahme mit einer Zugspannung versehen wird, wodurch wirksame Ergebnisse zur Vermeidung eines Bruches der Feder zur Verfügung gestellt werden.

Eine »Schußhämmerung« auch imf die Oberfläche ta des kreisförmigen Ringteils 16 würde die ausgeübte Druckkraft erhöhen, um - wenn in Betrieb eine stärkere Spannungsverminderung derselben zu veruirsacher. Diese Spannungsverminderung bedeutet eine Verminderung der Federkraft P (Fig. 1), die auf die Druckplatte 2 durch die Membranfeder 1 in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Richtung ausgeübt wird. Dies kann numerisch ausgedrückt werden durch eine »Spannungsverminderung«, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist. Die Spannungsverminderung ist ein Verhältnis von P-P'zu P, wenn die Federkraft P auf P' reduziert wird.

InFig. 3 ist die Kurve A das Ergebnis eines Dauertest«;, bei welchem wiederholt eine Last auf eine Membranfeder aufgebracht wird, welche »schußgehämmert« ist, und zwar sowohl auf ihrer vorderen als auch auf ihrer rückwärtigen Oberfläche. Die Spannungsvenninderung erhöht sich verhältnismäßig stark zusammen mit einer Steigerung der Male der Belastungsanwendung. Das heißt, nach einem Test von 10⁶maliger Belastungswiederholung verringert sich die Kraft um ungefähr 8,5%.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die auf der vorderen Oberfläche des kreisförmigen Ringteils 16 verbleibende Beanspruchung eine besondere Rolle spielt bei der Erhöhung der Verminderung, wenn die »Schußhämmerung« durchgeführt wird, und zwar sowohl auf der vorderen als auch auf der rückwärtigen Oberfläche der Membranfeder, wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die schußgehämmerte Schicht nur auf der konkaven rückwärtigen Seite 1 b der gesamten Oberfläche oder des Umfanges des Ringes, 16 vorgesehen wird.

Fig. 4 zeigt die auf der konkaven rückwärtigen Oberfläche Ib vorgesehene schußgehämmerte Schicht 18, durch welche die verbleibende Druckkraft aufgebracht wird. Die Schicht, die durch eine Schußhämmerung nicht beeinflußt wird, ist mit 19 bezeichnet. Auf der konkaven vorderen Oberfläche la besteht somit keine verbleibende Beanspruchung.

Auf diese Weise besteht eine verbleibende Beanspruchung in der schußgehäirimerten Schicht 18 der konkaven, rückwärtigen Oberfläche Ib, so daß eine Zugspannung, die auf die konkave rückwärtige Oberfläche Ib wirkt, bei Inbetriebnahme so gering wie möglich gehalten werden kar,n, wodurch eine verhältnismäßig lange Lebensdauer der Membranfeder erzielbar ist. Darüber hinaus besteht, da die Oberfläche la, die bei Inbetriebsetzung mit einer Druckkraft versehen wird, nicht durch Schußhämmern beeinflußt

ίο wird, keine Gefahr, daß die Druckkraft übermäßig ansteigt, und somit kann ein »Nachgeben« erheblich verringert werden.

In Fig. 3 gibt die Kurve B ein charakteristisches Merkmal der nur auf der Oberfläche la gehämmerten Membranfeder an. Wie aus diesem Testergebnis ersichtlich, vermindert sich im Vergleich zur Kurve A der Spannungsverminderungsbetrag auf ungefähr zwei Drittel, bei einem Belastungszyklus von 10⁶.
Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der Membranfeder wird nachstehend erläutert:

(1) Stanzen der Schlitze d aus einer Stahlplatte (Fig. 2)

(2) Stanzen der Außen- sowie Innendurchmesser e und /

»5 (3) Schleifen

(4) Stanzen des verkleinerten Innendurchmessers g

(5) Ausbilden der konischen Form

(6) Wärmebehandlung (Abschrecken und Härten bzw. Vergüten)

(7) Korrektur der konischen Form

(8) Schußhämmern durch Einwirken nur auf die konkave rückwärtige Oberfläche Ib

(9) Wärmebehandlung, Härten (Vergüten), wobei die Membranfeder in einem belasteten Zustand gehalten wird, und zwar unter Verwendung einer Einspannvorrichtung.

Die vorbeschriebene Wärmebehandlung nach Punkt 9 wird insbesondere dann angewandt, wenn die Kupplung unter erschwerten Bedingungen eingesetzt wird; die auf diese Weise einem abschließenden Verfahren unterzogene Membranfeder wird durch die Kurve C in Fig. 3 dargestellt.

Es kann somit nicht nur die Lebensdauer des kreisförmigen Ringteils 16, was ein Brechen derselben betrifft, verbessert werden, sondern auch das Nachgebenwollen der Feder kann sehr stark verringert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Durch Schußhämmern bearbeitete Membranfeder für Membranfeder-Kupplungen in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem kreisförmigen Ringteil, von dem aus sich eine Vielzahl von Schwingfederlappen in radialer Richtung, mit dem Ringteil einstückig, nach innen erstrecken, um als Ausrückhebel zu wirken, mit je einer Öffnung zwischen zwei benachbarten Schwingfederlappen, wobei der sich radial nach innen erstreckende Rand des Ringteils zwischen Drahtringen gehalten und von Bolzen getragen ist, die an einer Kupplungsabdeckung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß nur die mit einer Druckplatte (2) in Kontakt bringbare Fläche (ab) des kreisförmigen Ringteils (16) der Membranfeder (1) als schußgehämmerte Schicht (18) ausgebildet ist.