DE3215886C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung mit einer Membranfeder zur Erzeugung der Anpreßkraft, bei welcher die Mem­ branfeder einerseits am Kupplungsgehäuse und andererseits an der Anpreßplatte, die Federzungen zur Beaufschlagung durch ein Aus­ rücksystem nach radial innen weisen und wobei aufeinanderfolgend - in Umfangsrichtung gesehen - jede zweite Federzunge gegenüber der vorhergehenden in axialer Richtung ausgestellt ist.

Eine solche Reibungskupplung ist beispielsweise aus der europä­ ischen Patentanmeldung 23 790 bekannt. Das Ausstellen eines Teiles der Federzungen soll gemäß diesem Stande der Technik ein weiches Eingreifen der Kupplung erzielen, wodurch die Belagfede­ rung an der Kupplungsscheibe entfallen kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reibungskupplung mit Membranfeder zu erstellen, welche gegenüber dem Stand der Technik mit einem geringeren Ausrückweg auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch Anordnung eines Ringes zwischen den gegenseitig ausgestellten Federzungen der Membranfeder ergibt sich eine derartige Versteifung der Federzungen, so daß auf die­ se Weise deutlich mehr als die Hälfte der bei einer Membranfeder­ kupplung auftretenden Ausrückwegverluste vermieden werden können. Diese Ausrückwegverluste bestehen nämlich zum größten Teil aus Zungendurchbiegung und zu einem geringen Teil aus Gehäusedurch­ biegung und Spiel zwischen den Einspannstellen der Membranfeder. Durch diese einfache Maßnahme ist es somit möglich, den Ausrück­ weg am Kupplungsbetätigungssystem stark zu reduzieren, wodurch bei entsprechender Änderung der Hebelübersetzung die Betätigungs­ kraft deutlich herabgesetzt werden kann.

Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Kennzeichen der Unteransprüche. So ist beispielsweise gemäß Anspruch 2 eine exakte Halterung des Ringes gegeben und zusätzlich der Effekt der Ver­ ringerung der Durchbiegung verstärkt. Dabei kann durch Variieren des Durchmessers des Ringes die Verspannung der Federzungen be­ einflußt werden.

Gemäß Anspruch 3 ist der Ring vorzugsweise im Bereich des an­ greifenden Ausrücksystems angeordnet. Dadurch wird die größte Versteifung der Membranfederzungen erreicht.

Es ist auch möglich, mehrere Ringe vorzusehen, welche konzen­ trisch zueinander mit unterschiedlichen Durchmessern zwischen den ausgestellten Federzungen angeordnet sind. Dadurch wird der Ver­ steifungseffekt der Federzungen noch erhöht.

Gemäß den weiteren Unteransprüchen können die Ringe zusätzlich durch die Formgebung der Federzungen gehalten werden und auch ei­ ne Verdrehsicherung in Umfangsrichtung aufweisen. Dabei können die Ringe geschlitzt oder auch in Umfangsrichtung mehrteilig ausge­ führt sein. Für die Belastung der Ringe kann es besonders vor­ teilhaft sein, wenn die Federzungen zumindest im Anlagebereich in sich gewölbt ausgeführt sind und eine konvexe Oberfläche gegenüber den Ringen bilden. Damit ist die Belastung der Ringe in diesem Bereich herabgesetzt. Eine weitere Herabsetzung der Belastung und auch eine geringere Bautiefe in axialer Richtung werden dadurch erzielt, daß auch die Ringe entsprechend der Wölbung der Feder­ zungen mit einer Wellung versehen sind. Bei Verwendung der ausge­ stellten Federzungen in Verbindung mit dazwischen angeordneten Ringen ergibt sich bei Reibungskupplungen in gedrückter Bauart dann eine vorteilhafte Ausgestaltung, wenn die Schlitze zwischen den Membranfederzungen in einem Durchmesserbereich enden, wel­ cher größer als der Durchmesser der Membranfederabstützung ist. Dadurch kann bei Montage der Ringe eine weitere Spreizung der Fe­ derzungen erzielt werden, welche das bei der Vernietung der Stützniete noch vorhandene geringe Spiel zwischen den Stützringen und der Membranfeder ausgleicht.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen

Fig. 1 und 2 Schnitt und Ansicht einer Membranfeder-Reibungs­ kupplung;

Fig. 3 den Weg-Kraft-Verlauf der erfindungsgemäßen Kupplung gegen­ über dem Stand der Technik;

Fig. 4 bis 7 Ausbildungsvarianten der Federzungen bzw. der Rin­ ge;

Fig. 8 die vergrößerte Darstellung der Abstützung der Membran­ feder am Kupplungsgehäuse mit verlängert ausgeführten Schlitzen zwischen den Federzungen.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt I-I durch eine Membranfederkupp­ lung in gedrückter Bauweise. Die Kupplung besteht in bekannter Weise aus einem Schwungrad 5, einem Gehäuse 4, einer Anpreßplat­ te 2, die drehfest, aber axial verlagerbar mit dem Schwungrad 5 oder mit dem Gehäuse 4 verbunden ist und die durch die Membranfe­ der 1 zur Einspannung einer Kupplungsscheibe 10 beaufschlagt ist, wobei sich in dieser gedrückten Bauart die Membranfeder 1 mit ihrem Außenumfang an der Anpreßplatte 2 anlegt und mit einem kleineren Umfang am Gehäuse 4 abstützt. Zu diesem Zwecke sind normalerweise konzentrisch zur Drehachse 9 mehrere Stützniete 7 angeordnet, die die Membranfeder 1 in entsprechenden Öffnungen durchdringen und wobei zwischen Gehäuse 4 und Nietkopf 8 des je­ weiligen Stütznietes 7 zwei Stützringe 3 und 6 und zwischen diesen beiden die Membranfeder 1 angeordnet sind. Die Membranfederzun­ gen 11 und 12 reichen nach radial innen und stehen dort mit dem Ausrücklager 9 in Wirkverbindung. Die Federzungen 11 und 12 sind, wie auch noch aus Fig. 2 ersichtlich, abwechselnd gegeneinander ausgestellt und bilden einen im Längsschnitt sichtbaren Spalt, in welchem ein Ring 13 angeordnet ist. Dieser Ring 13 ist vorzugs­ weise durch die Eigenspannung der ausgestellten Federzungen 11 und 12 gehalten und kann, wie noch später näher beschrieben, zu­ sätzlich gesichert sein. Der Ring 13 ist konzentrisch zur Dreh­ achse 19 angeordnet und kann einen beliebigen Querschnitt aufwei­ sen.

Die Wirkungsweise dieser Kupplung wird in Verbindung mit den Kurven gem. Fig. 3 näher erläutert:

Fig. 1 zeigt die eingerückte Stellung der Kupplung. Dabei stützt sich die vorgespannte Membranfeder 1 mit ihrem Außendurchmesser an der Anpreßplatte 2 und mit einem kleineren Durchmesser über den Stützring 3 am Gehäuse 4 ab. Dadurch wird die Kupplungsschei­ be 10 mit ihren Reibbelägen zwischen Schwungrad 5 und Anpreßplat­ te 2 eingespannt. Zum Lüften der Kupplung wird das Ausrückla­ ger 9 mit einer Kraft in Richtung des Pfeiles P beaufschlagt, wodurch die Federzungen 11 direkt und die Federzungen 12 über den Ring 13 in Richtung des Pfeils P beaufschlagt und bewegt werden. Beim Einleiten dieses Lüft- bzw. Auskuppelvorganges wird die Abstützkraft der Membranfeder 1 am Kupplungsgehäuse 4 über den Stützring 3 abgebaut und die Membranfeder 1 kommt am Stütz­ ring 6 zur Anlage. Die Abstützkraft verändert somit gegenüber dem Kupplungsgehäuse 4 seine Richtung. Mit dem Einfedern der Feder­ zungen 11 und 12 sowie mit deren Bewegung in Richtung des Pfei­ les P schwenkt der radial außerhalb der Stützniete 7 angeordnete Teil der Membranfeder 1 in entgegengesetzte Richtung und gibt so­ mit Anpreßplatte 2 und Kupplungsscheibe 10 frei; die Kupplung ist ausgerückt. Der während des Ausrückvorganges zurückgelegte Weg S des Ausrücklagers 9 bzw. der radial inneren Bereiche der Feder­ zungen 11 und 12 ist in Abhängigkeit von der Ausrückkraft F in Fig. 3 dargestellt. Dabei stellt die Kurve A das Weg-Kraft-Ver­ hältnis einer Membranfederkupplung gem. Fig. 1 dar, während die Kurve B den Stand der Technik darstellt. In beiden Fällen wird vom gleichen Lüftweg für die Anpreßplatte 2 ausgegangen. Es ist deut­ lich festzustellen, daß durch Verwendung eines zwischen den ge­ spreizten Federzungen 11 und 12 angeordneten Ringes 13 und durch die damit verbundene Versteifung der Federzungen ein wesentlich geringerer Ausrückweg S nötig ist, um die Kupplung einwandfrei zu lüften.

In Fig. 2 ist eine Ansicht gem. Fig. 1 wiedergegeben, die unter­ schiedliche Ausführungsformen der zwischen den Membranfederzungen eingespannten Ringe zeigt. Die Ansicht zeigt das Kupplungsgehäu­ se 4 mit den Stütznieten 7. Weiterhin sind die einzelnen Federzun­ gen 11 und 12 in Ansicht zu sehen. In der oberen Hälfte der Fig. 2 sind mehrere Teile eines Ringes 17 dargestellt, wobei jeder Ring­ teil zwischen insgesamt drei Federungen eingespannt ist. Dabei ist jeweils eine Federzunge 11 nach vorne ausgestellt und zwei daneben angeordnete Federzungen 12 nach hinten.

Eine weitere mögliche Variante zeigt die untere Hälfte der Dar­ stellung von Fig. 2; hier ist der Ring 16 etwa halbkreisförmig gestaltet und ist zwischen die eine Hälfte der Federzungen 11, 12 eingespannt. Seine Enden 18 sind in axialer Richtung zur Darstel­ lung einer Verdrehsicherung abgewinkelt.

In den Fig. 4 bis 7 sind mögliche Ausbildungsvarianten der Fe­ derzungen bzw. der Ringe dargestellt.

In Fig. 4 ist zusätzlich zum Ring 13 ein weiterer Ring 15 ange­ ordnet, welcher sich konzentrisch um den Ring 13 mit einem größe­ ren Durchmesser erstreckt. Dieser zusätzliche Ring 15 bringt eine weitere Versteifung der Federzungen 11 und 12 mit sich. Weiter­ hin ist aus Fig. 4 ersichtlich, daß die Enden der beiden Feder­ zungen 11 und 12 leicht aufeinander zu abgewinkelt sind und so eine zusätzliche Fixierung für den Ring 13 darstellen.

Fig. 5 zeigt eine Variante von Fig. 4, bei welcher die Federzun­ gen 11 und 12 jeweils mit einem in gleicher Richtung gewölbten Ende versehen sind. Die Formgebung der Federzungen muß aller­ dings in jedem Falle gewährleisten, daß ein gewisser Längenaus­ gleich zwischen der durch die Federzungen gebildeten Bahn während des Aus- bzw. Einrückvorganges und dem Durchmesser der Ringe 13 bis 17 sichergestellt ist.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt VI-VI gem. Fig. 2. Dieser Schnitt ist konzentrisch zur Drehachse angeordnet und zeigt die Formgebung der Enden der Federzungen 11 und 12 im Bereich ihrer Auflage am Ring 13. In diesem Bereich sind die Federzungen derart gewölbt, daß sie konvex auf dem Ring 13 aufliegen. Dadurch wird der Ring geringer belastet.

Als weitere Variante ist gem. Fig. 7 die zusätzliche Wellung des Ringes 14 vorgesehen, womit sich dieser der Wölbung der Feder­ zungen 11 und 12 anpaßt. Auf diese Weise ist gleichzeitig eine niedrige Belastung des Ringes 14 sowie eine Verdrehsicherung ge­ genüber den Federzungen sichergestellt. Weiterhin ergibt sich eine geringere axiale Bauhöhe H gegenüber den vorher beschriebe­ nen Varianten.

Fig. 8 zeigt die vergrößerte Darstellung der Membranfederab­ stützung, wie sie prinzipiell in Fig. 1 gezeigt ist. Im vorlie­ genden Falle sind jedoch die zwischen jeweils zwei aufeinander­ folgenden Federzungen 11 und 12 angeordneten Schlitze 20 mit ei­ nem Durchmesser D versehen, der größer als der Durchmesser d der Stützringe 3 und 6 ist. Dadurch ergibt sich bei Montage des Rin­ ges 13 nach der Vernietung der Stützniete 7 die Möglichkeit, ei­ ne völlig spielfreie Einspannung der Membranfeder 1 zwischen Kupplungsgehäuse 4 und Nietkopf 8 unter Berücksichtigung der Stützringe 3 und 6 zu erzielen, da das Einschieben des Ringes 13 zwischen die Federzungen 11 und 12 ein Verschränken derselben bewirkt, bis hinauf in den Bereich der Anlage an den Stützringen 3 und 6. Mit der Vernietung der Stütznietes 7 allein kann in diesem Bereich nie eine vollständige Spielfreiheit erzielt werden, welche für den Betrieb der Reibungskupplung erwünscht ist. Dabei ist es belanglos, ob der Stützring 3 beispielsweise durch einen aus dem Kupplungsgehäuse 4 gebildeten Ringwulst ersetzt ist oder gar die Abstützung der Membranfeder 1 auf der Seite des Niet­ kopfes 8 durch aus dem Kupplungsgehäuse 4 herausgebogene Lappen erfolgt; denn alle Niet- bzw. Umformvorgänge weisen eine Rest­ elastizität auf, welche sich nach dem Umformvorgang als Luft bzw. als Spiel in unerwünschter Weise bemerkbar macht. Durch die vorgeschlagene Aufspreizung der Federzungen 11 und 12 mittels ei­ nes Ringes 13 kann dieses Spiel ganz gezielt abgebaut werden.

Da das Ausrücklager 9 bei den vorgeschlagenen Reibungskupplungs- Ausführungen jeweils nur an einem Teil der Federzungen zur Anlage kommt, kann es vorteilhaft sein, diese Federzungen im Bereich ih­ rer Anlage am Ausrücklager 9 flächenmäßig durch etwa T-förmige Ausbildung zu vergrößern. Desweiteren ist es durchaus denkbar, die Drahtringe 13 bis 17 in irgendeiner Form zur Befestigung ei­ nes Ausrückringes heranzuziehen und mit diesem zu integrieren.

Der überraschende Effekt der Versteifung der Federzungen durch den dazwischen gelegten Ring ist unabhängig von der Ausführung der Kupplung als gedrückte oder gezogene Kupplung.

Claims (10)

1. Reibungskupplung mit einer Membranfeder zur Erzeugung der An­ preßkraft, bei welcher die Membranfeder einerseits am Kupp­ lungsgehäuse und andererseits an der Anpreßplatte anliegt, die Federzungen zur Beaufschlagung durch ein Ausrücksystem nach radial innen weisen und wobei aufeinanderfolgend - in Umfangsrichtung gesehen - jede zweite Federzunge gegenüber der vorübergehenden in axialer Richtung ausgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Durchbiegung der Federzungen (11, 12) beim Ausrückvorgang zwischen den ausgestellten Federzungen ein konzentrisch zur Drehachse (19) angeordneter Ring (13, 14, 15, 16, 17) spielfrei eingesetzt ist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13, 14, 15, 16, 17) durch Vorspannung der Federzungen (11, 12) gehalten ist.

3. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13, 14, 15, 16, 17) im Bereich des an­ greifenden Ausrücksystems (9) angeordnet ist.

4. Reibungskupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ring (15) vorgesehen ist, welcher konzentrisch zum ersten Ring (13, 14, 16, 17) angeordnet ist und einen grö­ ßeren Durchmesser als dieser aufweist.

5. Reibungskupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Ring(e) (13, 14, 15, 16, 17) zusätzlich durch Formgebung der Federzungen (11, 12) gehalten ist/sind (Fig. 4 und 5).

6. Reibungskupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring bzw. die Ringe (14, 16) eine Verdrehsicherung (abge­ winkeltes Ende 18) aufweist bzw. aufweisen.

7. Reibungskupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring bzw. die Ringe (16, 17) geteilt ausgeführt ist/sind.

8. Reibungskupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (11, 12) zumindest im Anlagebereich der Ringe (13, 14) - in einem konzentrisch zur Drehachse (19) angeordne­ ten Schnitt - gewölbt ausgeführt sind, und zwar konvex gegen­ über dem Ring.

9. Reibungskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (14) dieser Wölbung durch Wellung angepaßt ist.

10. Reibungskupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Membranfeder mit ihrem Außendurchmesser an der Anpreßplatte und mit einem kleineren Durchmesser am Kupplungsgehäuse abge­ stützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (20) in der Membranfe­ der (1) zur Bildung der Federzungen (11, 12) auf einem Durch­ messer (D) enden, der größer als der Durchmesser (d) der Mem­ branfederabstützung (3, 6) am Kupplungsgehäuse (4) ist.