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Die Erfindung betrifft eine Reibungsschaltkupplung, insb. für Kraftfahrzeugantriebe, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Eine Reibungsschaltkupplung mit diesen Merkmalen ist aus der DE-OS 1575830 bekannt (vgl. auch US-PS 33 94 788). Die Reibungsschaltkupplung nach dieser Druckschrift zeigt einen Betätigungshebel, der radial außerhalb des Widerlagers an dem Einstellring der Reibungsschaltkupplung schwenkbar gelagert ist. Damit wird die Aufgabe bereits gelöst, die Schalthebel gegenüber allen wirksamen Kräften, insb. auch gegenüber Zentrifugalkräften, zuverlässig zu verankern, wobei die Relativbewegungen auf den Lagerabschnitt beschränkt bleiben und damit auch die Abnutzung während des Betriebes in Grenzen gehalten werden kann. Die bekannte Reibungsschaltkupplung ist jedoch relativ aufwendig, da sie mehrerer zusätzlicher Teile und deren Herstellung für die Ausbildung der Lagerverbindung bedarf. Außerdem ist die in den Lagern auftretende Reibung noch immer relativ groß und führt bei lang andauerndem Einsatz mit vielen Schaltbewegungen zu einem doch relativ schnellen Verschleiß.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung eine Reibungsschaltkupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Probleme durch wesentliche Vereinfachung der Anordnung beseitigt werden und die Herstellungskosten niedrig bleiben, ohne daß die sichere Halterung der Betätigungshebel gegenüber allen wirksamen Kräften Einbuße erleidet, während dennoch die Abnutzung auch bei lang andauerndem Einsatz mit vielen Schaltbewegungen außerordentlich gering bleibt.
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Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine sichere Halterung der Betätigungshebel ohne zusätzliche Teile ist aus der US-PS 31 67 163 bereits bekannt. Bei dieser bekannten Reibungsschaltkupplung ist jedoch keine Schwenkachse vorgesehen. Vielmehr wird der Schwenklagerbereich durch radiales Abrollen des Hebels an einem Ansatz bestimmt. Dies führt bei jeder Relativbewegung zwischen der Druckplatte und dem Betätigungshebel zu einer Relativbewegung unter Reibung, so daß ein erheblicher Verschleiß eintritt. Die zu dem Schwenklagerbereich gehörenden Ansätze sind einstückig an der Druckplatte ausgebildet und erstrekken sich in axialer Richtung und greifen in eine Öffnung der Hebel ein. Die Hebelöffnung und die damit zusammenwirkenden Ansätze sind so ausgebildet, daß sich zwar eine messerschneidenartige Kante und ein damit zusammenwirkender rechtwinkelig begrenzter Eckenbereich ergeben. Die Schwenkbewegung des Hebels wird durch einen zusätzlichen Montageteil bestimmt, der zwischen dem Hebel und dem Deckel angeordnet ist. Wenn der Hebel um diesen Montageteil zu schwenken beginnt, tritt eine Kippbewegung auf, da sich in diesem Bewegungsbereich die Schneide noch außer Berührung mit dem zwischen den rechtwinkeligen Flächen begrenzten Eckenbereich befindet. Durch diese Ausbildung erhält man zwar eine hinreichende Sicherung des Hebels in Umfangsrichtung sowie in Richtung radial nach außen. Die Hebel können sich jedoch in radialer Richtung nach innen verschieben. Das Fenster des Schalthebels, in dem der Ansatz eingreift, liegt in einem ebenen Blechabschnitt des Hebels, so daß zur Ausbildung der Lagerschneide eine äußere Abbiegung radial nach innen versetzt gegenüber dem Fenster notwendig ist. Diese Abbiegung bildet zugleich die Abrollfläche, die in Form eines Ausschnittes eines Zylinders ausgebildet ist. Da bei Betrieb die Betätigungshebel erheblichen Krafteinwirkungen unterliegen, erfolgt die Relativbewegung im Lagerbereich unter einer erheblichen Belastung, so daß auch bei kleinen Schwenkbewegungen des Betätigungshebels starke Reibungen und Abnutzungserscheinungen auftreten.
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Hiervon unterscheidet sich die Reibungsschaltkupplung gemäß der Erfindung durch besonders trickreiche Maßnahmen. Gemäß diesen ist das Fenster in besonderer Weise an den Umriß des Ansatzes angepaßt und ist in der im einzelnen im Anspruch angegebenen Weise innerhalb einer besonderen Biegung angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, daß in jeder möglichen Relativstellung des Betätigungshebels gegenüber dem Ansatz die Schneide in stetigem und gleichbleibendem Eingriff mit der Schwenkachse verbleibt.
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Zwischen der Schneide und dem Ansatz finden bei den Schwenkbewegungen somit keinerlei Relativbewegungen statt. Da in diesem Bereich auch sonst keinerlei Berührung zwischen diesen Teilen stattfindet, erfolgt auch keinerlei Gleitbewegung zwischen Hebel und Ansatz. Reibung und Verschleiß bleiben daher außerordentlich begrenzt. Gleichzeitig erhöhen sich wesentlich Sicherheit und Lebensdauer der Schaltkupplung. Auch ist die Reibungsschaltkupplung aufgrund der Maßnahmen der erfindungsgemäßen Lehre wesentlich einfacher und billiger ausgebildet als die bekannte Kupplung, die überdies nicht zu der engeren Gattung von Schaltkupplungen gehört, da es bei ihr an einem Einstellring fehlt und das Widerlager radial außerhalb der Schwenklagerbereiche angeordnet ist.
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Es ist ferner eine Reibungsschaltkupplung aus der US-PS 28 95 581 bekannt, bei der jeder Hebel in radialer Richtung nach außen durch ein Fenster einer an den Deckel angeformten Tasche greift, wobei die radial innere Kante des Fensters eine schneidenförmige Auflage bei den Schwenkbewegungen des Hebels bildet. Von der betreffenden Begrenzungskante des Fensters springt axial eine Zunge vor, die in ein Fenster des Hebels eingreift um den Hebel in seiner Lage zu sichern. Auch hier liegt das Widerlager radial außerhalb des Schwenklagerbereiches. Die Schwenkachse wird praktisch durch in Umfangsrichtung nebeneinanderliegende Kanten von Hebel- und Zungenbereich gebildet, wobei diese Kanten jeweils an ebenen Flächen anliegen. Diese Anordnung ist wesentlich ungünstiger und aufwendiger.
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Vorteilhafterweise weist der Ansatz im axialen Abstand von der Schwenkachse eine von der zur Achse parallelen Fläche ausgehende radial nach innen weisende Lagersicherungsnase auf. Um jeden Gleitkontakt und damit jede Reibung während der Schwenkbewegungen auszuschalten ist der Ansatz auf der radial nach außen weisenden Fläche vorteilhafterweise um die Schwenkachse konvex gekrümmt ausgebildet.
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Eine wesentliche Vereinfachung der Herstellung und Lagerhalterung ergibt sich, wenn jeder Schalthebel wahlweise in einer von zwei relativ zueinander um 180° gewendeten Stellungen zwischen Druckplatte und Einstellring eingebaut werden kann.
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In der Praxis hat es sich als am vorteilhaftesten erwiesen, wenn der Ansatz einstückig mit dem Einstellring ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Rückansicht einer Reibungsschaltkupplung gemäß der Erfindung, wobei einige Teile weggebrochen dargestellt sind;
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Fig. 2 einen axialen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1;
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Fig. 3 im vergrößerten Maßstabe eine Draufsicht auf einen oberen Bereich eines Einstellringes der Reibungsschaltkupplung nach Fig. 1;
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Fig. 4 einen Schnitt im vergrößerten Maßstabe entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3;
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Fig. 5 im Ausschnitt eine Ansicht in Richtung der Pfeile V-V der Fig. 3;
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Fig. 6 einen Schnitt im größeren Maßstabe eines Betätigungshebels der Reibungsschaltkupplung, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie VI-VI der Fig. 7 geführt ist;
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Fig. 7 eine Draufsicht auf den Hebel nach Fig. 1 und Fig. 6 und
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Fig. 8 im axialen Schnitt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Reibungsschaltkupplung gemäß der Erfindung.
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Die Reibungsschaltkuppung 10 nach Fig. 1 und 2 ist zwischen einem treibenden und einem getriebenen Glied z.B. eines Kraftfahrzeugantriebes angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist das treibende Glied ein Schwungrad 12, das durch Schrauben 14 an dem Flansch einer Kurbelwelle 16 befestigt ist. Das getriebene Glied weist in dem dargestellten Beispiel eine Reibungsscheibe 18 auf, die mit der Eingangswelle 20 eines Getriebes über eine innenverzahnte Nabe 22 verbunden ist. Das vordere Ende der Eingangswelle 20 wird in einem Lager 24 am Ende der Kurbelwelle 16 abgestützt. Mit Hilfe der Reibungsschaltkupplung 10 kann eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Glied hergestellt werden.
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Die Reibungsschaltkupplung 10 weist einen axial fest angeordneten Gehäusedeckel 26 auf, der im Bereich des äußeren Umfanges des Schwungrades 12 an diesem mittels Bolzen 28 befestigt ist. Die Reibungsschaltkupplung weist ferner eine axial bewegliche Druckplatte 30 auf mit deren Hilfe die Reibungsscheibe 18 fest gegen die Stirnfläche des Schwungrades 12 gepreßt werden kann. Die Druckplatte 30 rotiert zusammen mit dem Gehäusedeckel 26, kann gegenüber diesem jedoch eine begrenzte axiale Bewegung ausführen. Zu diesem Zweck weist der Gehäusedeckel 26 axial und nach innen vorspringende Mitnehmer 32 auf, die mit axial und nach außen ragenden Mitnehmern 34 an der Rückseite der Druckplatte 30 zusammenwirken. Ferner ist ein Einstellring 36 vorgesehen, der gemäß Fig. 2 mit dem Gehäusedeckel 26 über ein Gewinde 38 verbunden und gegenüber dem Gehäusedeckel axial schraubbar ist. Zur Verriegelung des Einstellringes 36 am Gehäusedeckel 26 dient ein durch Bolzen 41 am Gehäusedeckel festgelegter Verriegelungsstreifen 40, der sich von seiner Befestigungsstelle aus radial nach innen zwischen zwei axiale Ansätze 42 des Einstellringes 36 erstreckt (vgl. Fig. 2).
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Die Reibungsschaltkupplung 10 weist ferner Betätigungshebel 44 und eine die Betätigungshebel betätigende Einrichtung 46 auf. Die Betätigungshebel 44 sind zwischen Gehäusedeckel 26 und Druckplatte 30 schwenkbar angeordnet. Der radial äußere Abschnitt jedes Betätigungshebels 44 weist einen Schwenklagerbereich mit einer Sicke 48 auf, dem ein einstückig mit dem Einstellring 36 verbundener Ansatz 50 zugeordnet ist. Radial innerhalb des Schwenklagerbereiches weist der Betätigungshebel 44 eine zweite Sicke 52 auf, die einen Widerlagerbereich bildet, der sich an eine ringförmige Widerlagerfläche 54 der Druckplatte 30 anlegt. Das radial innere Ende jedes Betätigungshebels 44 steht in Eingriff mit der Betätigungseinrichtung 46. Die Letztere besteht aus einer Nabe 56, die an einem axial vorspringenden Abschnitt eine radial nach außen offene Umfangsnut 58 aufweist, in die das innere Ende der Betätigungshebel 44 eingreift. Die Nabe ist über eine auf der Eingangswelle 20 axial verschiebbaren Hülse 60 mit einem zur Betätigung der Reibungsschaltkupplung dienenden Lager 62 starr verbunden. Die Betätigungseinrichtung 46 ist drehmäßig mit dem Gehäusedeckel 26 verbunden. Zu diesem Zweck weist der Gehäusedeckel zwei axial nach innen ragende Ansätze 66 auf, die mit radial nach außen ragenden Ansätzen 68 der Nabe 56 in Eingriff stehen. Dadurch wird sichergestellt, daß die Betätigungseinrichtung 46 mit der Nabe 56 mit dem Gehäusedeckel gemeinsam rotiert, gegenüber dem Gehäusedeckel aber axial verschiebbar ist. Die Reibungsschaltkupplung ist normalerweise im eingerückten, das treibende Glied mit dem getriebenen Glied verbindenden Zustand. Zu diesem Zweck wird normalerweise die Druckplatte 30 durch mehrere Vorspannelemente 72 in Richtung auf die Einrückstellung unter Vorspannung gehalten. Die in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Federn 72 sind zwischen dem Gehäusedeckel 26 und der Nabe 56 geneigt vorgesehen, wie dies z.B. aus Fig. 2 hervorgeht. Die Druckfedern 72 wirken auf die Nabe 56 so, daß das radial innere Ende der Betätigungshebel 44 in Fig. 2 nach links gedrängt und die Druckplatte 30 ebenfalls nach links beaufschlagt wird. Die Verschiebung des Betätigungslagers 62 erfolgt in üblicher Weise über ein Kupplungspedal. Bei Niedertreten des Pedals bewegt sich das Betätigungslager 62 nach rechts und nimmt die radial inneren Enden der Betätigungshebel 44 ebenfalls nach rechts in Fig. 2 mit, wodurch die Druckplatte 30 entlastet und die Reibungsschaltkupplung ausgerückt wird. In axialer Richtung zwischen Druckplatte 30 und Gehäusedeckel 26 angeordnete Rückholfedern 70 werden beim Ausrücken der Reibungsschaltkupplung wirksam, um die Druckplatte 30 in Fig. 2 nach rechts, also außer Eingriff mit der Reibungsscheibe 18 zu bringen.
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Die Betätigungshebel unterliegen der Einwirkung von Zentrifugalkräften, welche die Hebel, insb. im ausgerückten Zustand der Reibungsschaltkupplung nach außen zu bewegen suchen. Auch ist es für eine zuverlässige Funktion wichtig, daß die Betätigungshebel ihre radial ausgerichtete Lage zwischen Nabe 56 und Ansatz 50 behalten. Ferner ist es für eine zuverlässige Betriebsweise über lange Benutzungsdauer wesentlich, daß die Abnutzung und der Verschleiß insb. im Schwenklagerbereich klein gehalten werden.
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Um diesen Forderungen zu genügen, weist gemäß Fig. 7 jeder Betätigungshebel einen radial inneren Abschnitt von trapezförmigem Umriß und einen radial äußeren Abschnitt von rechteckförmigem Umriß auf. Wie der senkrechte Schnitt nach Fig. 6 durch den Betätigungshebel zeigt, weist dieser im radial äußeren Abschnitt zwei Sicken 48 und 52 auf. Die Sicke 52 bildet den Widerlagerbereich des Betätigungshebels, der auf der ringförmigen Widerlagerfläche 54 des Einstellringes 36 aufliegt. Die radial äußere Sicke 48 bildet dagegen den Schwenklagerbereich. lm Bereich der äußeren Sikke 48 ist ein in Umfangsrichtung langgestrecktes, rechteckförmiges Fenster 80 vorgesehen, das in Umfangsrichtung weisende Begrenzungsflächen 84 und in beide radiale Richtungen weisende Begrenzungsflächen 86 und 88 aufweist. Das Fenster wird in den Betätigungshebel eingestanzt, solange sein radial äußere Abschnitt sich noch im flachen ebenen Zustand des Ausgangsbleches befindet. Nach dem Einprägen der Sicken befindet sich das Fenster in dem Krümmungsbereich der radial äußeren Sicke 38, so daß die in radialer Richtung weisenden Begrenzungskanten 86 und 88 gegenüber der Achse der Reibungsschaltkupplung 10 und gegenüber den an diese Begrenzungsflächen angrenzenden Blechoberflächen erhalten, wie dies im vergrößerten Maßstabe Fig. 4 veranschaulicht. Dadurch bildet die radial innere Begrenzungsfläche 86 auf der konvex gekrümmten Seite der Sicke eine spitze Lagerschneide 82, welche die Schwenkachse 102 des Betätigungshebels 44 an dem Ansatz 50 mitbestimmt. Die Lagerschneide 82 erstreckt sich über die ganze Länge der Begrenzungsfläche 86 des Fensters 80. Die Lagerschneide wird durch unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufende Flächen des Betätigungshebels begrenzt. Da der radial äußere Abschnitt des Betätigungshebels 44 eine relativ große Ausdehnung in Umfangsrichtung aufweist weisen auch das Fenster 80 sowie die Lagerschneide 82 ebenso wie die den Widerlagerbereich bestimmende Sicke 52 eine große Ausdehnung in Umfangsrichtung auf. Auch die Sicke 52 weist mit der ringförmigen Widerlagerfläche 54 des Einstellringes 36 einen im wesentlichen nur linienförmigen Kontakt auf.
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Der einstückig mit dem Einstellring 36 ausgebildete Ansatz 50 weist einen in axialer Richtung auf den Druckring 30 zu vorspringenden Abschnitt 100 auf, der in axialer Blickrichtung einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen eng an die Umrißgestalt des Fensters angepaßt ist und in dieses Fenster eingreift, wie Fig. 4 zeigt. Durch das Zusammenwirken dieses Abschnittes 100 des Ansatzes 50 mit dem Fenster 80 wird der Betätigungshebel sowohl in beiden Umfangsrichtungen als auch in radialer Richtung sicher in seiner Lage gehalten. Auf seiner radial nach innen weisenden Seite weist der Ansatz 50 ferner eine radial nach innen offene Ausnehmung auf, die durch zur Achse X-X der Reibungsschaltkupplung 10 einerseits sowie durch senkrecht dazu verlaufende und sich daher unter einem rechten Winkel treffende Flächen 104 und 106 auf Seiten des Druckringes 36 begrenzt ist. In die Ecke zwischen diesen Flächen 104 und 106 greift die Lagerschneide 82, die somit in allen Lagen des Betätigungshebels 44 genau fixiert ist. Durch den spitzen Winkel zwischen den die Lagerschneide 82 begrenzenden flächen des Betätigungshebels im Vergleich zu dem rechten Winkel der Flächen 104 und 106 wird sichergestellt, daß stets nur die Lagerschneide 82 mit der Ausnehmung des Ansatzes 50 in Kontakt verbleibt.
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Im Anschluß an den Abschnitt 100 des Ansatzes 50 ist die radial nach außen weisende Begrenzungsfläche des Ansatzes 50 unter einem Radius R um die Schwenkachse 102 gekrümmt ausgebildet wie dies Fig. 4 zeigt. Die Länge des Radius R ist geringfügig kleiner als die radiale Weite H 2 des Fensters 80. Die Abmessungstoleranzen sind so gewählt, daß der Betätigungshebel 44 um die Schwenkachse 102 schwenken kann, ohne daß die radial äußere Begrenzungsfläche 88 des Fensters 80 mit der gekrümmten Außenfläche 108 des Ansatzes 50 in Berührung kommt, wobei zur Lagesicherung der freie Abstand zwischen diesen Flächen während der Schwenkbewegung gering bleibt.
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Der Ansatz 50 weist eine Breite W 1 (Fig. 3) auf, die nur geringfügig, kleiner ist als die in Umfangsrichtung gemessene Weite W 2 des Fensters 80. Die Bemessungsunterschiede sind nur so groß, daß eine freie relative Beweglichkeit zwischen den Teilen zur Ausführung der Schwenkbewegung sichergestellt ist, während andererseits die Ausrichtung und Lage des Betätigungshebels gesichert ist.
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Der Ansatz 50 weist außerdem eine Lagerungssicherungsnase 110 an seinem freien Ende auf, die mit einer Innenfläche 112 den Betätigungshebel 44 jenseits des Fensters 80 hintergreift, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Dadurch werden die Betätigungshebel auch während des Transportes einer Reibungsschaltkupplung sicher in ihrer Einbaulage gehalten. Ohne diese Lagesicherungsnase könnte der Betätigungshebel 44 unter der Wirkung der Vorspannelemente 72 außer Eingriff mit dem Ansatz 50 gelangen.
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In Fig. 2 ist die Reibungsschaltkupplung in dem eingerückten Zustand gezeigt, so daß das Drehmoment von der Welle 16 auf die Welle 20 übertragen wird. Die Einrückstellung wird durch die Vorspannelemente 72 aufrechterhalten. Die Vorspannkraft wird über die Nabe 56 und die Betätigungshebel 44 auf die ringförmige Widerlagerfläche 54 der Druckplatte 30 übertragen, so daß die Reibungsscheibe 18 zwischen dieser Druckplatte und dem Schwungrad 12 mit Reibungsschluß eingeklemmt ist.
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Das Ausrücken der Kupplung erfolgt durch Niedertreten des Kupplungspedals, wodurch das Betätigungslager 62 in Fig. 2 nach rechts verschoben wird, wodurch die Betätigungshebel 44 von der Druckplatte 30 freikommen, die durch die Rückholfedern 70 unter Freigabe der Reibungsscheibe 18 bewegt wird. Die Abhebebewegung der Nabe 56 erfolgt gegen die Wirkung der Vorspannelemente 72. Bei Freigabe des Pedals wird unter der Wirkung dieser Vorspannelemente die Reibungsschaltkupplung wieder eingerückt. Während der dabei von den Betätigungshebeln 44 ausgeübten Schwenkbewegung bleiben die Lagerschneiden 82 stets in unverrückter Lage in der Ecke zwischen den Flächen 102 und 104 der Ansätze 50. Eine relative Bewegung findet in diesem Bereich nicht statt.
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Die Ausführungsform der Reibungsschaltkupplung unterscheidet sich nicht prinzipiell von der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 7. In diesem Fall wirkt die radial innere Sicke 52, die den Widerlagerbereich der Betätigungshebel 44 bildet mit einer Widerlagerfläche 54 am Einstellring 36 zusammen, während die Ansätze 50 an der Druckplatte 30 vorgesehen sind. Einander entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern in Fig. 8 und in Fig. 2 versehen. Die Betätigungshebel 44 sind gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 um 180° gewendet in die Reibungsschaltkupplung 10 eingebaut. Die Betätigungshebel 44 können für die beiden Ausführungsformen identisch ausgebildet sein, was die Herstellung und Lagerhalterung wesentlich erleichtert. Der Einstellring 36 ist wiederum in dem Gehäusedeckel 26 axial verstellbar ausgebildet.
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Die Vorspannelemente 72 wirken in entgegengesetzter axialer Richtung zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auf die Nabe 56, um die um 180° gewendeten Betätigungshebel 44 so zu beaufschlagen, daß sie normalerweise die Druckplatte 30 in die Einrückstellung der Reibungsschaltkupplung 10 vorspannen. Zum Ausrücken der Kupplung muß die Nabe 56 in Fig. 8 nach links verschoben werden, wodurch die Druckplatte 30 von der Wirkung der Vorspannelemente 72 entlastet wird und die Rückholfedern auf die Druckplatte 30 im ausrückenden Sinne einwirken können. Die Verriegelung des Einstellringes 36 in der eingestellten axialen Lage an dem Gehäusedeckel 26 erfolgt mit der in Fig. 8 gezeigten Verriegelungseinrichtung 120.