DE3633579A1 - Membranfeder-reibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen membranfederartige Rei­ bungskupplung für Kraftfahrzeuge und dergleichen.

Im allgemeinen ist bei einer Reibungskupplung der im radial äußeren Bereich einer Kupplungsscheibe angeord­ nete Reibbelag derart ausgelegt, daß er durch eine Druckplatte an das Schwungrad gedrückt wird. Als Mit­ tel zur Druckbeaufschlagung der Druck- bzw. Andrück­ platte verwendet man häufig Membranfedern.

Bei solchermaßen ausgebildeten Kupplungen kommt es aber durch die Reibung an den Oberflächen des Belages zu einem Temperaturanstieg innerhalb des Belages und anderer Teile. Die Folge davon sind vorzeitiger Ver­ schleiß und/oder ein Festfressen des Belages. Hinzu­ kommt, daß bei dieser herkömmlichen Konstruktion einer Membranfeder-Reibungskupplung die Membranfeder den Raum von der dem Schwungrad gegenüberliegenden Rück­ seite her abdeckt, in dem der Belag angeordnet ist, so daß dort die Innentemperatur dadurch stärker an­ steigt. Auch das führt zu den vorgenannten Problemen und Nachteilen.

Zur Lösung dieses Problems beschreibt die japanische Gebrauchsmusteranmeldung 59-34350 (US 06/708,896 und DE-OS 35 08 167.8) eine Ausbildung, bei der die Sei­ tenkanten radialer Zungen der Membranfeder so gebogen sind, daß sie Flügel für die Zuleitung von Kühlluft bilden.

Eine ähnliche Ausbildung ist in der britischen Anmel­ dung 20 94 420 (DE-OS 31 08 233) beschrieben.

Hier aber sind die radial inneren Enden der Zungen der Membranfeder für den Kontakt mit einem Ausrücklager eines Kupplungsausrückmechanismus ausgelegt, weshalb die inneren Enden vollkommen flach sein müssen. Aus diesem Grunde ist es bei den vorerwähnten herkömmli­ chen Konstruktionen nicht möglich, die Flügel an den radial inneren Enden der Zungen der Membranfeder aus­ zubilden, was bedeutet, daß das radial innere Ende je­ der das Ausrücklager berührenden Zunge in Umfangsrich­ tung eine Breite aufweist, die geringer ist als die Breite eines Abschnitts an dem radial äußeren Ende, das heißt des Abschnitts, der mit dem Flügel versehen ist. Deshalb ist der Kontaktdruck zwischen den radial inneren Enden der Zungen und dem Ausrücklager sehr hoch, was zu einer entsprechend hohen Abnutzung und geringen Dauerhaftigkeit führt.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Membranfeder-Kupplung der eingangs genannten Art mög­ lichst verschleißarm und dauerhaft auszubilden.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu ist die erfindungsgemäße Membranfeder-Reibungs­ kupplung ausgestattet mit einer Druck- bzw. Andrück­ platte zum Andrücken eines Reibbelags an ein Schwung­ rad, mit einer auf der Rückseite der Andrückplatte an­ geordneten Membranfeder, die die Andrückplatte in Rich­ tung auf das Schwungrad beaufschlagt und einen an der Andrückplatte angreifenden ringförmigen Bereich sowie radiale, sich einstückig zur inneren Peripherie des ringförmigen Bereichs erstreckende Zungen aufweist, und mit einem Ausrücklager, das für den Kontakt mit radial inneren Enden ausgelegt ist, die Kontaktbereiche der Zungen für den Betrieb bzw. die Betätigung der Membranfeder bilden, wobei einige oder alle der Zungen in den Abschnitten, die zwischen den Kontaktbereichen und dem ringförmigen Bereich liegen, Hohlräume bzw. Vertiefungen aufweisen, die in bezug auf die Drehrich­ tung der Membranfeder auf der Vorderseite liegen und von einer Wandung umgeben sind, die in der dem Schwung­ rad entgegengesetzten Richtung vorspringt. Darüber hin­ aus zeigen die Hohlräume in Drehrichtung nach vorne weisende Öffnungen, so daß Flügel gebildet werden, die Kühlluft aus einem außerhalb liegenden Raum, in dem das Ausrückla­ ger angeordnet ist, in einen innen liegenden Raum in­ nerhalb der Membranfeder transportieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jede mit einem Hohlraum ausgebildete Zunge ei­ nen flachen Hauptabschnitt auf, in dem der Hohlraum nicht ausgebildet ist. Die den Hohlraum umschließende Wandung weist eine Bodenwand auf, die den Hohlraum von der dem Schwungrad gegenüberliegenden Seite her ab­ deckt, und eine gebogene oder gekrümmte Umfangswand, die sich einstückig von radial inneren und äußeren Kanten der Bodenwand und in Drehrichtung der Bodenwand von einer hinteren Seitenkante zu dem Hauptabschnitt erstreckt.

Die von dem Hohlraum jeder Zunge abliegende rückseiti­ ge Kante erstreckt sich beinahe linear zu einem radial inneren Ende des Kontaktbereichs. Die der rückseitigen bzw. Hinterkante gegenüberliegende Vorderkante jeder Zunge erstreckt sich - in axialer Richtung gesehen - beinahe linear zu dem radial inneren Ende des Kontakt­ bereichs. Die Breite jedes Kontaktbereichs in Umfangs­ richtung ist ähnlich der Breite eines Zungenbereichs, der radial außerhalb des Kontaktbereichs liegt.

Bei Betrieb dieser Kupplung bzw. während der Motor in Betrieb ist, dreht sich die Membranfeder zusammen mit der Andrückplatte, weshalb die Hohlräume, die in Dreh­ richtung der Zungen im vorderen Bereich ausgebildet sind, als Schaufeln dienen, die Kühlluft transportie­ ren, und zwar von einem Raum außerhalb der Membran­ feder, das heißt dem Raum, in dem das Ausrücklager an­ geordnet ist, über die Öffnungen an den nach vorne weisenden Enden der Hohlräume in den Innenraum. Auf diese Weise werden der Belag und auch andere Teile wirksam gekühlt.

Darüber hinaus wird die Festigkeit bzw. Steifigkeit der Zungen der Membranfeder durch die Hohlräume ver­ größert, so daß sich die Zungen beim Ausrücken der Kupplung, das heißt, wenn das Ausrücklager die radial inneren Kontaktbereiche der Zungen in Richtung auf das Schwungrad schiebt, nicht unnötig durchbiegen. Auf diese Weise wird die unnötige Bewegung des Ausrückla­ gers minimiert. Die Hebelkraft ist groß und die benö­ tigte Freigabelast entsprechend gering.

Da die Kontaktbereiche über eine genügend große Fläche verfügen, ist der Kontaktdruck zwischen den Kontaktbe­ reichen und dem Ausrücklager klein, wodurch deren Ver­ schleiß wirksam verhindert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein schematischer Teilschnitt durch die er­ findungsgemäße Kupplung in einer bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 2 ein schematischer Teilschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ein schematischer Teilschnitt durch die Zun­ gen von Fig. 1, in Umfangsrichtung gesehen;

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht einer Zunge von Fig. 1;

In Fig. 1 ist ein Reibbelag 3 zwischen einem Schwung­ rad 1 eines Motors und einer ringförmigen Druckplatte 2 angeordnet. Der Belag 3 ist an einem äußeren Umfangs­ bereich einer Kupplungsscheibe 5 befestigt, die mit einer Ausgangswelle 4 (wovon nur die Mittellinie dar­ gestellt ist) verbunden ist. Eine ringförmige Membran­ feder 6 befindet sich auf der Rückseite der Druck­ bzw. Andrückplatte 2, nämlich der Scheibe 5 gegenüber­ liegend. Die Feder 6 bildet das Element, das die An­ drückplatte 2 in Richtung auf den Belag 3 drückt, und weist einen äußeren Umfangsbereich auf, der auf Vor­ sprüngen 7 an der Rückseite der Andrückplatte 2 sitzt. Ein Ausrücklager 8 ist rückseitig des inneren Umfangs­ bereichs der Feder 6 angeordnet und mit einem nicht dargestellten Kupplungsbetätigungsmechanismus verbun­ den.

Die radial äußere Umfangsseite der Feder 6 ist rückwär­ tig durch eine Kupplungsabdeckung 10 abgedeckt. Die Kupplungsabdeckung 10 weist einstückig damit eine an­ nähernd ringförmige Endwand 11 und eine annähernd zy­ linderförmige oder kegelförmige Umfangswand 12 auf, die sich von der äußeren Peripherie der Endwand 11 in Richtung auf das Schwungrad 1 erstreckt. Das äußere Ende der Endwand 12 ist an dem Schwungrad 1 befestigt. Stegbolzen 13 sind mit ihren Enden an dem inneren Um­ fangsbereich der Endwand 11 befestigt. Jeder Bolzen 13 ragt von der Endwand 11 durch in der Feder 6 ausge­ bildete Ausnehmungen 15 hindurch in Richtung auf die Andrückplatte 2 ab und weist an dem anderen Ende einen Abschnitt 14 mit großem Durchmesser auf, der sich zwi­ schen der Andrückplatte 2 und der Feder 6 befindet.

Ein Paar Drahtringe 19 und 20 ist rund um die in Um­ fangsrichtung beabstandeten Stegbolzen 13 angeordnet, dient als Lager für die Feder 6 und ist an seiner in­ neren Peripherie jeweils durch die Bolzen 13 gehalten. Der Drahtring 19 befindet sich zwischen der Feder 6 und der Endwand 11, während der Drahtring 20 zwischen der Feder 6 und dem Abschnitt 14 mit großem Durchmesser angeordnet ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, bildet der radial äußere Be­ reich der Feder 6 einen kontinuierlichen, sich in Um­ fangsrichtung erstreckenden ringförmigen Bereich 16, dessen äußerer Umfangsbereich auf der Druckplatte 2 sitzt, wie das in Fig. 1 dargestellt ist. Die Feder 6 zeigt radiale Schlitzöffnungen 18, die sich von der inneren Peripherie der Feder 6 zu deren radial mittle­ rem Bereich erstrecken. Die Feder 6 weist in ihrem ra­ dial inneren und mittleren Bereich eine Vielzahl ra­ dialer Zungen 17 auf, die durch die Schlitzöffnungen 18 geteilt sind. Die Ausnehmungen 15, durch welche sich die Stegbolzen 13 hindurcherstrecken, sind gebil­ det durch sich in Umfangsrichtung ausweitende Bereiche der Schlitzöffnungen 18 unmittelbar innerhalb des ring­ förmigen Bereichs 16. Das radial innere Ende jeder Zunge 17 bildet einen Kontaktbereich 23 für den Kon­ takt mit dem Ausrücklager 8.

Wie die Fig. 1 bis 4 zeigen, sind einige oder alle der Zungen mit Hohlräumen 25 versehen, die in einer Maschinenpresse hergestellt werden. Jeder Hohlraum 25 erstreckt sich zwischen dem Kontaktbereich 23 und der Ausnehmung 15 in Längsrichtung der Zunge 17 und ist in Bezug auf die Drehrichtung R im nach vorne gelege­ nen Bereich der Zunge 17 der Membranfeder 6 ausgebil­ det. Eine jeden Hohlraum 25 umschließende Wandung springt in der der Druckplatte 2 entgegengesetzten Richtung vor. Da der Hohlraum 25 nicht im Kontaktbe­ reich 23 ausgebildet ist, wird der Einrückvorgang zwi­ schen Ausrücklager 8 und Kontaktbereich 23 nicht be­ hindert.

In Fig. 4 bezeichnet Bezugsziffer 26 einen flachen Hauptabschnitt der Zunge 17, der nicht mit dem Hohl­ raum 25 versehen ist. Jeder Hohlraum 25 ist umschlos­ sen von einer Bodenwand 31, die sich annähernd pa­ rallel zu dem Hauptabschnitt 26 erstreckt, und einer gebogenen oder gekrümmten Umfangswand 32, die sich einstückig von der Kante der Bodenwand 31 zu dem Haupt­ abschnitt 26 erstreckt. Die Umfangswand 32 geht ein­ stückig über in die radial inneren und äußeren Kanten der Bodenwand 31 und in deren Hinterkante, die der Schlitzöffnung 18 gegenüberliegt. Das heißt mit ande­ ren Worten, daß die Umfangswand 32 die radial äußeren und inneren Seiten sowie die der Schlitzöffnung 18 ge­ genüberliegende Rückseite eines Raums 30 in dem Hohl­ raum 25 umschließt, wodurch also der Hohlraum 25 eine Öffnung 33 aufweist, die sich in Drehrichtung R nach vorne in Richtung auf die angrenzende Schlitzöffnung 18 öffnet bzw. weitet.

In Fig. 2 bezeichnet Bezugsziffer 40 eine von dem Hohlraum 25 jeder Zunge 17 abliegende Hinterkante, die sich zwischen den radial inneren Enden der Ausnehmung 15 und des Kontaktbereichs 23 im wesentlichen linear erstreckt. Bezugsziffer 41 bezeichnet eine vordere Seitenkante, die sich entlang der Öffnung 33 (Fig. 4) jeder Zunge 17 erstreckt. In axialer Richtung gesehen, wie das in Fig. 2 der Fall ist, erstreckt sich diese vordere Seitenkante 41 im wesentlichen linear zwischen den radial inneren Enden der Ausnehmung 15 und des Kontaktbereichs 23. Wie aus der Beschreibung hervor­ geht, ist die Breite W des Kontaktbereiches 23 in Um­ fangsrichtung ähnlich der Breite des Zungenabschnitts radial außerhalb des Kontaktbereichs 23, so daß also der Kontaktbereich 23 über eine genügend große Fläche verfügt.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Kupplung in der be­ schriebenen Ausführungsform wird nachstehend näher er­ läutert.

Beim Ausrücken der Kupplung schiebt das Ausrücklager 8 den Kontaktbereich 23 der Feder 6 in Richtung auf die Scheibe 5, derart, daß sich die Feder 6 durchbiegt, wie das anhand der Phantomlinie 6 a dargestellt ist, wodurch die gegen die Platte 2 wirkende Druckkraft aufgehoben wird. Beim Einrücken der Kupplung hebt das Ausrücklager 8 die gegen den Kontaktbereich 23 wirken­ de Druckkraft auf, wodurch die Feder 6 in den anhand der durchgezogenen Linie gezeigten ursprünglichen Zu­ stand zurückkehrt und eine Schubkraft auf die Platte 2 ausübt. Dadurch drückt die Andrückplatte 2 den Belag 3 an das Schwungrad 1, und die Kupplung wird einge­ rückt, so daß ein Drehmoment von dem Schwungrad 1 über die Scheibe 5 auf die Ausgangswelle 4 übertragen wird.

Egal ob im eingerückten oder ausgerückten Zustand der Kupplung - die Kupplungsabdeckung 10 dreht sich zusam­ men mit dem Schwungrad 1, so daß sich auch die Feder 6 kontinuierlich dreht. Dadurch wirken die Hohlräume 25 stets als Flügel bzw. Schaufeln, die Kühlluft aus dem äußeren Raum 27, in dem das Ausrücklager 8 behaust ist, über die Öffnungen 33 in den Innenraum 28 trans­ portieren, und durch diese Kühlluft werden der Belag 3, das Schwungrad 1 und die Andrückplatte 2 gekühlt.

Da die Hohlräume 25 darüber hinaus zu einer größeren Festigkeit der Zungen 17 beitragen, kommt es zu kei­ ner unnötigen Durchbiegung der Zungen 17, wenn das Aus­ rücklager 8 die Kontaktbereiche 23 mit Schubkraft be­ aufschlagt. Auf diese Weise wird jede unnötige Bewe­ gung des Ausrücklagers 8 minimiert. Die Hebelkraft des Ausrückhebels (das heißt der Feder 6) ist groß, und die benötigte Ausrücklast ist entsprechend geringer.

Da die Kontaktbereiche 23 außerdem über eine genügend große Fläche verfügen, ist der Kontaktdruck zwischen den Kontaktbereichen 23 und dem Ausrücklager 8 derart niedrig, daß sich die Abnutzung dieser Teile wirksam verhindern läßt.

Da sich die Seitenkanten 40 und 41 jeder Zunge 17 bei Betrachtung in axialer Richtung (Fig. 2) annähernd linear erstrecken und auch keine scharfen Ausnehmungs­ bereiche aufweisen, entsteht innerhalb der Zungen 17 keine partielle Beanspruchung, weshalb Rißbildung oder dergleichen Erscheinungen weitgehend ausgeschlossen sind.

Da, wie vorstehend beschrieben, Kühlluft erfindungs­ gemäß durch die in den Zungen 17 der Feder 6 ausgebil­ deten Hohlräume (Flügel bzw. Schaufeln) 25 von dem äußeren Raum 27 in den inneren Raum 28 transportiert werden kann, ist für eine ausreichende Kühlung der Oberflächen des Belags 3 gesorgt, wodurch abnormaler Verschleiß oder ein Festfressen des Belags 3 verhin­ dert und die Dauerhaftigkeit erhöht werden kann. Da die Flügel durch die Hohlräume 25 gebildet werden, verfügen die Zungen 17 über hohe Festigkeit mit ge­ ringer Gefahr von Rißbildung. Dadurch verbessern sich die Betriebseigenschaften der Kupplung, das heißt die erforderliche Ausrücklast läßt sich reduzieren, die Dauerhaftigkeit vergrößern.

Auch die Abnutzung der Kontaktbereiche 23 und des Aus­ rücklagers 8 läßt sich wirksam verhindern, was eben­ falls zu größerer Dauerhaftigkeit beiträgt.

Claims (3)

1. Membranfeder-Reibungskupplung mit einer Andrück­ platte zum Andrücken eines Reibbelags an ein Schwung­ rad, mit einer auf der Rückseite der Andrückplatte an­ geordneten Membranfeder, die die Andrückplatte in Richtung auf das Schwungrad beaufschlagt und einen an der Andrückplatte angreifenden ringförmigen Bereich sowie radiale Zungen aufweist, die sich einstückig zur inneren Peripherie des ringförmigen Bereichs erstrek­ ken, und mit einem Ausrücklager, das für den Kontakt mit radial inneren Enden ausgelegt ist, die Kontaktbe­ reiche der Zungen für die Betätigung der Membranfeder bilden, dadurch gekennzeichnet, daß einige oder alle der Zungen (17) in Abschnitten zwischen den Kontaktbereichen (23) und den dem ring­ förmigen Bereich (16) mit Hohlräumen (25) versehen sind, die sich in Bezug auf die Drehrichtung (R) der Membranfeder (6) auf deren Vorderseite befinden und von einer in der dem Schwungrad (1) entgegengesetz­ ten Richtung abspringenden Wandung umschlossen sind, und daß die Hohlräume (25) Öffnungen (33) aufweisen, die sich in der Drehrichtung (R) nach vorne öffnen bzw. weiten und Flügel bzw. Schaufeln bilden, die Kühlluft von einem äußeren Raum (27), in dem das Aus­ rücklager (8) sich befindet, in einen inneren Raum (28) zwischen der Membranfeder (6) und dem Schwungrad (1) transportieren.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede mit einem Hohlraum (25) versehene Zunge (17) einen flachen Hauptabschnitt (26) aufweist, in dem der Hohlraum nicht ausgebildet ist, und daß die den Hohlraum (25) umschließende Wan­ dung eine Bodenwand (31) aufweist, die einen Raum (30) innerhalb des Hohlraums (25) von der dem Schwungrad (1) gegenüberliegenden Seite her abdeckt, und eine ge­ bogene bzw. gekrümmte Umfangswand (32), die sich ein­ stückig von den radial inneren und äußeren Kanten der Bodenwand (31) und in Drehrichtung der Bodenwand von einer hinteren Seitenkante zu dem Hauptabschnitt (26) erstreckt.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine von dem Hohlraum (25) jeder Zunge (17) abliegende hintere Seitenkante (40) sich annähernd linear zu einem radial inneren En­ de des Kontaktbereichs (23) erstreckt, daß eine der hinteren Seitenkante (40) jeder Zunge (17) gegenüber­ liegende Vorderderkante (41) bei Betrachtung in axia­ ler Richtung sich annähernd linear zu dem radial inne­ ren Ende des Kontaktbereichs (23) erstreckt und daß die Breite (W) jedes Kontaktbereichs (23) in Umfangs­ richtung ähnlich der Breite eines Zungenabschnitts ra­ dial außerhalb des Kontaktbereichs (23) ist.