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Hauptkupplung für Personenkraftwagen
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Die Erfindung betrifft eine Hauptkupplung fiir Personenkraftwagen,
wobei die auf die Kupplungsdruckplatte wirkende Kupplungskraft durch eine Membranfeder
aufgebracht wird, die außen auf die Druckplatte wirkt, die etwa am inneren 7mfanc,
am Gehause abgestützt ist und die mit weiter nach innen reichenden etwa radialen
Zungen versehen ist, auf deren innere Enden mittels eines Kupplungsdrucklagers und
eines ggf.
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hydraulisch betätigbaren Ausrijckhebels die Ausriickkraft einwirkt.
Derartige Ilauptkupplungen liegen im Durchmesserbereich von etwa 200 ./. 250 mm.
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Hauptkupplungen der obigen Art sind an sich bekannt ud - oft zusammen
mit einer hydraulischen Betätigung - im Kraftfahrzeugbau vielfach gebräuchlich.
Infolge der zu übertragenden zum Teil recht erheblichen Drehmomente sind an der
Druckplatte oft beachtliche Anpreßkräfte erforderlicli, die dann zum Ausrücken der
Kupplung naturgemäß durch entsprechende .tusriickkräfte iiberwunden werden miissen.
Die Ausrückkraft kann nattirlich durch entsprechende Übersetzung in mechanischen
und/oder hydraulischen Betätigungsgestänge auf eire verniinftige Pedalkraft herabgesetzt
werden, jedoch sind dm dadurch Grenzen gesetzt, daß am Pedal nur ein bestimmter
maximaler Weg eg zur Verfiigung steht.
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Durch die elastische Verformung. der Membranfeder-Zungen ist bei der
Betätigung eine bestimmte Form-Änderungsarbeit erforderlich, durch welche ein erheblicher
Teil der am Pedal
aufgebrachten Arbeit verzehrt wird, ohne daß die
Druckplatte abhebt. Im Extremfall könnte dies soweit gehen, daß die ganze Betätigungsarbeit
nur gewissermaßen zum "Verbiegen" der Membranfeder-Zungen und des Druckplattengehäuses
nutzlos verbraucht wird, oder daß zumindest das eigentliche Ausriicken viel zu spät
einsetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden,
d. h. es soll durch geeignete Maßnahmen die elast ische Verformung der Membranfeder-Zungen
und des Druckplattengeh.iuses herabgesetzt werden. Die Erfindung hat den allgemeinen
Gedanken zum Inhalt, das Hebelverhältnis an der Membranfeder so zu lç.ihlen, daß
die Form-Änderuiigsarbeit an den Federzungen ein Minimum wird. Ein erfindungsgemäßer
Vorschlag geht dahin, daß das Hebelverhältnis an der Membranfeder - radiale Entfernung
der Ausrückkraft von der Ab-Stützstelle geteilt durch die radiale Entfernung von
der Abstützstelle bis zum Druckplattenangriff - etwa in der Größenordnung von 3,4
. . 3,G liegt ggf. bis 4 ansteigend.
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Die Ausbildung nach der Erfindung hat eine Verkleinerung der Durchbiegung
der Membranfeder-Zungen und damit eine Verkleinerung der Form-Änderungsarbeit zur
Folge. Diese Durchbiegung der Nembranfederzungen am Ausriicklagerpunkt ist umso
kleiner, je geringer die Ausriickkraft und der Biege-Hebelarm (Entfernung der ,tusriickkraft
von der Abstützstelle) ist.
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Eine Verschiebung der Abstljtz-stelle in Richtung größeren Durchmessers
vergrößert das If ebelverhältnis in den oben angestrebten nereich. Dadurch verringert
sich die Ausrückkraft, während der Biegehebelarm größer wird. Der Einfluß dieser
beiden Faktoren auf die Durchbiegung der Federzungen, bei größer werdendem Durchmesser
der Abstützstelle, ist aber in dem Konstruktionsbereich (Hebelverhältnis > 3)
so, daß die Durchbiegung der Federzungen und damit die Formänderungsarbeit abnimmt.
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Ferner wird durch die Verlegung der Ahstiitzstelle nach außen der
liebelarm der hbstiitzkräfte am Gehäuse verkleinert, und zwar sowohl bei ausgeriickter
als auch bei eingeriickter Kupplung. Das Gehäuse wird also ebenfalls weniger elastisch
verformt. Auch die Beanspruchung der Membranfeder-Zungen wird - wie bereits angedeutet
- herabgesetzt. Infolge der kleineren Ausriickkraft ergibt sich auch eine kleinere
Beanspruchung des ,tusriicklagers, was sich auf die Lebensdauer vorteilhaft auswirkt.
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Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung
erläutert und zwar zeigt Fig. 1 das Aufbauschema einer Tellerfeder-Kupplung und
Fig. 2 ein Diagramm mit Darstellung der Form-Bnderungsarbeit.
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Nach Fig. 1 ist in dem mit dem Antrieb verbundenen Gehäuse 10 der
Hauptkuplung eine mit dem Abtrieb verbundene Kupplungsscheibe 11 angeordnet, die
in der iiblichen Art und Weise ausgebildet sein kann. Auf die Kupplungsscheibe 11
wirkt eine Druckplatte 12, welche durch eine Membranfeder 13 beaufschlagt ist. Diese
ist am Deckel 14 des Kupplungsgehäuses mit widerlagern 15 abgestiitzt, welches in
beiden axialen Richtungen als libstfitzung wirkt. Durch die Membran 13 wird die
Druckplatte 11 mit der Kupplungskraft K beaufschlagt.
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Die Membranfeder 13 hat radial einwärtsgerichtete Zungen 16, welche
an ihren inneren Enden durch ein Betätigungsglied 17 iiber ein nicht mehr dargestelltes
Ausrticklager mit der Ausriickkraft A beaufschlagt werden können. Zum Ausriicken
wird das Betätigungsglied 17 nach links bewegt, wobei sich die Membranfeder 13 am
Widerlager 15 mit der Stiitzkraft S1 abstützt. Dei eingeriickter Kupplung hingegen
hat die Stützkraft S2 eine entgegengesetzte Richtung und auch eine andere Größte.
Der Aufbau der Kupplung und die Wirkungsweise ist grundsätzlich bekannt.
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Die Kupplungskraft K hat zum Widerlager 15 den Jlebelarm b und die
Ausrückkraft # gegenüber dem gleichen Widerlager 15 den iiebelarm a. Die embrfeder
13 stellt also im Schnitt gewissermaßen einen Kipphebel dar mit dem Hebelverhältnis
b = ist Wie bei jedem elastischen Glied tritt auch bei den Membranfeder-Zungen 16
eine Form-Anderungsarbeit auf, die in unerwiinschter Weise einen beachtlichen Teil
des vom Betätigungsglied 17 aufgebrachten Weges bzw. der Betätigungsarbeit verbraucht.
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Mit der Erfindung wird nun angestrebt, diese Form-Anderungsarbeit
möglichst auf ein Minimum herabzusetzen und zwar durch Änderung des vorstehend bereits
erwähnten Hebelverhältnisses iT Fiir eine derartige Änderung gibt es naturgemäß
Grenzen, da z. B. der Außendurchmesser der gesamten Kupplung fast immer konstruktiv
festgelegt ist und nicht verändert werden kann.
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Weiterhin kann auch der Hebelarm b nicht unter einen bestimmten Wert
herabgesetzt werden, da die Membranfeder 1? naturgemäß zur Erzeugung der Kupplungskraft
K einen ausreichenden Hebelarm benötigt (Federvolumen). Die bisher in der Praxis
meist gebrauchten Hebelverhältnisse iT lagen etwa in der Größenordnung von 2,8 ./.
3,2 bei Kuppiungsscheibenaußendurchmessern von DK = 200 ./. 250 mm.
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Wird der radiale Abstand zwischen dem Aunendurchmesser DK und dem
äußeren Membranfederrand C zur Dimensionierung der Membranfeder (Federvolumen) ausgenutzt,
so kann durch Verschiebung des Widerlagers (15) das Hebelverhältnis iT in gewissen
Grenzen verändert werden.
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In Fig. 2 ist nun durch den Kurvenzug 20 der Verlauf der Ausrückkraft
bei der Kupplungsgröße DK = 228 mm fiir ein Hebeiverhältnis iT = 3 3,13 und einer
Kipphebelgröße von 1 = 77mm dargestellt. Es beträgt also in diesem Fall der Hebelarm
a der Ausrjjckkraft A 58,4, der Hebelarm b der Kupplungskraft K 18,6 mm. Der Kurvenzug
21 in Fig. 2 stellt den Abhub der Druckplatte 12 von der Kupplungsscheibe 11 dar.
Im Punkt 22
beginnt also das abheben <1er Druckplatte 13 iind
das schraffiert dargestellte Feld 2 stellt die in der Membranfeder 13 verbrauchte
Form-Änderungsarbeit der. Die maximale Kupplungskraft K beträgt übrigens bei dieser
Ausfübrung etwa 640 kg. während die Ausrückkraft # einen Maximalwert von etwa 190
kg erreicht.
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Wird bei einer derartigen Kupplung nun das Widerlager 15 nach außen
verlegt mit entsprechender Korrektur des Hebels b und des Randabstandes C zwecks
Tellerfederdimensionierung -so ergibt sich z. B. das Hehelverhältnis 1T = 3,6 -
dann hat die Ausrückkraft den in Fig. 2 mit dem Kurvenzug 25 bezeichneten Verlauf.
Ihr Maximalwert erreicht jetzt nur noch 155 kg bei gleicher Kupplungskraft wie oben
und gemäß dem entsprechenden Kurvenzug 26 beginnt das Abheben der Druckplatte 12
bereits friiher, nämlich beim Punkt 27. Auch die Form-Anderungsarbeit, die durch
das doppelt schraffierte FeLd 28 dargestellt ist, ist nun wesentlich kleiner. Durch
diese Änderung des Hebelverhältnisses wird also der erfindungsgemäße Effekt deutlich
gemacht.
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Nit der F.rfindung sind also die 7usammenhänge zwischen der Form-Änderungsarbeit
und dem an der Tellerfeder vorhandenen Hebelverhältnis erstmalig erkannt und- ausgewertet
worden.
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Die Angabe bestimmter Bereiche fiir diese Hebelverhältnisse sollte
also nicht losgelöst von diesem Zusnmmenhang betrachtet werden.
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L e e r s e i t e