DE3920188A1 - Reibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer an einem Deckel der Kupplung zwischen zwei Auflagen schwenkbar gelagerten Kupplungsfeder, vorzugsweise in Form mindestens einer Tellerfeder zum Beaufschlagen einer Druckplatte, wobei Deckel und Kupplungsfeder mittels Haltemittel verbunden sind, die deckelseitig an jeweils einem nur an einem Ende mit dem Deckel verbundenenen Balken befestigt sind, der in axialer Richtung der Kupplung elastisch gegen die Kupplungsfeder vorgespannt ist. Derartige Reibungskupplungen haben sich im allgemeinen sehr gut bewährt. Erfordern jedoch die Ein­ satzbedingungen bzw. die zu übertragenden Drehmomente verhältnismäßig große Tellerfedern, ohne daß der Außen­ durchmesser der Reibungskupplung vergrößert werden kann, so ist die Länge des Balkens begrenzt durch den Abstand des Abstützdurchmessers der Tellerfeder zum Außenrand der Reibungskupplung. Dadurch ergibt sich aber für die Ela­ stizität des Balkens in axialer Richtung der Kupplung ein ungünstigeres Kraft-Weg-Verhältnis bzw. es entsteht, da ein bestimmter Nachstellweg der der Ausrückrichtung abgekehrten Auflage erforderlich ist, bei dem sich bei Anwendung kürzerer Balkenlänge ergebender steiler Federkennlinie eine relativ große Hysterese zwischen Ein- und Ausrückkraft der Kupp­ lungstellerfeder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Reibungskupplungen der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß das Kraft-Weg-Verhältnis des Balkens von der Balkenlänge weitgehend unabhängig wird. Dabei soll insbesondere auch der Wirkungsgrad der Reibungskupplung verbessert und die Herstellung verbilligt werden. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Balken an seinem mit dem Deckel verbundenen Ende mit einem sich beiderseits des Balkens erstreckenden, als Torsionsfederstab ausgebildeten Teil des Deckelmaterials verbunden ist. Die Anwendung des Prinzips einer Drehstabfederung, wobei dieser Federstab gemäß eines zusätzlichen erfinderischen Gedankens aus dem Deckelmaterial selbst gebildet ist, gewährleistet eine optimale Anpassung, insbesondere der Steilheit der über den Balken und das Haltemittel auf die nachstellende Auflage wirksamen Federkraftkennlinie. Da die "Federstäbe" in Umfangsrichtung gelegt sein können, kann eine relativ flache Kennlinie zur Anwendung kommen, die über den Verschleißweg der Auflage(n) und/oder der Tellerfeder nur einen relativ geringen Abfall der federnden Abstützkraft bewirkt und die auch im Bereich hohen Verschleißes noch eine ausreichende Einklammerung der Kupplungsfeder gewährleistet. Mit anderen Worten, es kann, auch bei Vorhandensein eines großen Nachstellweges, ein relativ geringer Ausgangswert der federnden Einspannkraft gewählt werden, so daß auch nur eine geringere Hysterese zwischen Ein- und Ausrückkraft anfällt. Dadurch, daß gemäß der Erfindung das sich beiderseits des mit dem Deckelmaterial verbundenen Balkenendes erstreckende Deckelmaterial als Torsionsfederstab ausgebildet ist, kann dieser Stab derart elastisch dimensioniert werden, daß seine Elastizität sich spürbar der Elastizität des Balkens überlagert und dadurch das Kraft-Weg-Verhältnis verbessert.

Grundsätzlich ist es möglich, auch bei vorliegender Erfin­ dung, die Längsachse des Balkens in Radial-, Tangential- oder Umfangsrichtung oder einer dazwischenliegenden Richtung verlaufen zu lassen, wobei die Verbindungsstelle des Balkens mit dem Deckelmaterial in radialer Richtung der Kupplung mehr oder weniger weit zum Außen- oder Innenrand angeordnet sein kann. Ein besonders günstiges Kraft-Weg-Verhältnis ergibt sich jedoch, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Längsachse des Balkens in an sich bekannter Weise in radialer Richtung verläuft und die Verbindungsstelle des Balkens mit dem Torsionsfederstab sich am radial innen liegenden Ende des Balkens befindet. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Verbindung des Balkens mit dem Deckelmaterial am radial innen liegenden Bereich des Balkens, die Stabilität des Kupplungsdeckels nicht verringert wird. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Falle, wenn der als Torsionsfe­ derstab ausgebildete Deckelteil aus einem umlaufenden Wulst des Deckels besteht. Sowohl aus den bereits vorstehend angesprochenen Festigkeitsgründen als auch zur Erlangung besonders günstiger Fertigungsmöglichkeiten kann es vorteil­ haft sein, wenn der Balken und der Torsionsfederstab durch dreieckförmige Ausnehmungen des Deckelmaterials gebildet sind. Wenn dann eine Seite jeder dreieckförmigen Ausnehmung mindestens annähernd parallel zu dem Torsionsfederstab verläuft, jedoch von der Verbindungsstelle des Balkens mit dem Torsionsfederstab unterbrochen ist, kann man optimale Verhältnisse erreichen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es auch möglich, die Reibungskupplung nach der Erfindung derart auszubilden, daß das Deckelmaterial zwischen den Balken als dreieckförmige Fläche ausgebildet ist und von der radial nach innen weisenden Spitze des Dreiecks aus in Umfangsrichtung nach beiden Seiten je einer der Torsionsfe­ derstäbe zweier diesem Dreieck benachbarter Balken ausgehen. Besonders eine Kombination der vorbeschriebenen Merkmale ermöglicht es, dem Torsionsfederstab nahezu jede gewünschte Elastizität zu geben und trotzdem die Festigkeit des Kupplungsdeckels weitgehend zu erhalten.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung kann sich ein Verfahren in vorteilhafter Weise eignen, bei welchem zunächst zwischen den laschenartigen Balken und den - in Umfangsrichtung gesehen - dazwischen liegenden, z.B. als dreieckförmige Fläche ausgebildeten Deckelbereiche ein axialer Versatz erzeugt wird, indem z.B. die aus dem Deckelmaterial freigestanzten Balken gegenüber den da­ zwischenliegenden Deckelbereichen in Richtung von der Tellerfeder weg durch Verformung der Lasche und/oder der Torsionsfederstabbereiche verlagert werden. Diese Verlagerung kann dadurch erfolgen, daß entweder die Balken selbst bis über die Elastizitätsgrenze hinaus verbogen werden oder aber die Torsionsfederstabbereiche über die Elastizitätsgrenze vertwistet werden, wobei es weiterhin besonders vorteilhaft sein kann, wenn praktisch gleichzeitig sowohl die Balken als auch die Torsionsfederstabbereiche bleibend verformt werden. Während der Montage der Reibungskupplung werden die zuvor aus der Deckelebene herausgebogenen Balken zumindest über einen Teilbereich zurückgebogen, also in Richtung Deckelebene verschwenkt, so daß zumindest die Torsionsfederstabbereiche in einen elastisch bzw. federnd verspannten Zustand ver­ twistet werden und sie nach der Montage der Kupplung auf die Tellerfeder eine der Ausrückrichtung bzw. der Ausrückkraft entgegengesetzte Kraft ausüben. Um einen möglichst großen Toleranzausgleich zu ermöglichen und die Montage zu verein­ fachen, kann es angebracht sein, wenn die Balken und/oder die Torsionsfederstabbereiche über die Elastizitätsgrenze hinaus wieder zurückverbogen werden, wobei jedoch nach erfolgter Festlegung der Tellerfeder am Deckel zumindest die Tor­ sionsfederstabbereiche im Bereich ihrer Elastizität ver­ twistet bzw. verdrillt bleiben.

Bei Verwendung von Haltemitteln in Form von an sich bekannten Haltebolzen zur Anlenkung der Tellerfeder am Deckel kann es besonders zweckmäßig sein, wenn die zwischen einem Balken und dem Abstützbereich eines Haltebolzens vorhandene axiale Länge des Bolzenschaftes kürzer ist als die axiale Länge, die sich ergibt aus der Addition der Dicke des auf der dem Deckel abgewandten Seite vorzusehenden Drahtringes, der Tellerfeder­ dicke und der Höhe der deckelseitigen Auflage, welche ebenfalls durch einen Drahtring gebildet sein kann. Bei einer derartigen Auslegung der Reibungskupplung kann es besonders zweckmäßig sein, wenn - in Umfangsrichtung betrachtet - zumindest im Bereich der Balken die deckelseitige Auflage unterbrochen ist oder zumindest eine geringere Höhe aufweist als im Bereich zwischen den Balken, so daß ein Verschwenken der Balken in Richtung der Tellerfeder und ein damit verbundenes elastisches Vertwisten der Torsionsfederstab­ bereiche möglich ist. Bei der letztgenannten Ausführungsva­ riante ist ein vorheriges Herausbiegen der Balken aus der Deckelebene nicht erforderlich, kann jedoch ebenfalls Anwendung finden.

Wie bereits erwähnt, kann die deckelseitige Abwälzauflage für die Tellerfeder durch einen Drahtring gebildet werden, es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn diese durch Einprägen von Sicken in die zwischen je zwei Balken vorhandenen Deckelbereiche gebildet ist, wobei die Balken dann vor­ zugsweise keine oder aber eine Sicke geringerer Höhe besitzen.

Anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Reibungskupp­ lung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.

Die hier dargestellte Reibungskupplung besitzt in bekannter Weise eine axial bewegbare Druckplatte 1, welche über Blattfedern 2 mit dem Deckel 3 drehschlüssig verbunden ist. Man erkennt weiterhin eine Tellerfeder 4, die sich mit ihren radial äußeren Bereichen 5 an Abstütznocken 6 der Druck­ platte 1 abstützt und mit radial weiter innen liegenden Bereichen 7 am Deckel 3 schwenkbar gelagert ist, indem sie zwischen einer als Drahtring S ausgebildeten deckelseitigen Abstützung und einer auf der dem Deckel abgekehrten Seite der Tellerfeder 4 vorgesehenen, als Drahtring 9 ausgebildeten Abstützung gehaltert ist. Der Deckel 3 und die Drahtringe 5 und 9 sowie die zwischen den Drahtringen vorgesehene Tellerfeder 4 werden mittels Haltemittel zusammengehalten, die in diesem Fall als Haltebolzen ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, anstelle der hier dargestellten Haltebol­ zen in bekannter Weise solche Haltemittel zu verwenden, die einstückig mit dem Deckel ausgebildet sind und die mit je einem axial verlaufenden Bereich die Tellerfeder durchgreifen und diese mit einem auf der dem Deckel abgewandten Seite vorgesehenen Stützbereich mittel- oder unmittelbar hinter­ greifend abstützen. Die Haltebolzen 14 sind an einstückig aus dem Deckelmaterial herausgeformten, als Laschen ausgebil­ deten Balken 15 über eine Vernietung 16 befestigt und hintergreifen die Halterung 9 mit einer kopfartigen Verbrei­ tung 15, dem Bund 18.

In dem vorliegenden Falle sind die Balken 15 durch dreieck­ förmige Ausnehmungen 19 gebildet, die derart in den Deckel 3 eingebracht sind, daß ein geschlossener Deckelinnenrand 20 verbleibt, was eine optimale Deckelsteifigkeit gewährleistet. Man erkennt deutlich, daß im dargestellten Ausführungsbei­ spiel eine Seite jeder dreieckförmigen Ausnehmung mindestens annähernd parallel zu dem Deckelinnenrand 20 verläuft, jedoch von der Verbindungsstelle des Balkens mit diesem Deckelinnen­ rand 20, also von der Einmündung des Balkens 15, unterbrochen ist. Es ist ersichtlich, daß das Deckelmaterial zwischen den Balken 15 als dreieckförmige Fläche ausgebildet ist und eine Spitze des Dreiecks im Bereich 17 in den umlaufenden Innenrand 20 einmündet. Zumindest diejenigen Bereiche 20 a des Innenrandes 20, die sich beidseits der Einmündung eines jeden Balkens 15 bis zumindest annähernd zur Einmündung der beidseits eines jeden Balkens vorgesehenen Deckelabschnittes 17 erstrecken, sind als Torsionsfederstäbe wirksam und üben über die Balken 15, die Bolzen 14, deren Bunde 15 und den Drahtring 9 eine axiale Verspannkraft in Richtung der Tellerfeder 4 aus, so daß die Tellerfeder zwischen dem Drahtring 9 einerseits und dem Drahtring 5 bzw. den entspre­ chenden Abstützbereichen 21 des Deckels für den Drahtring 5 andererseits eingespannt wird. Die Größe und die Kennlinie dieser axial wirksamen Vorspannkraft ist abhängig vom Querschnitt und von der Länge der Torsionsfederstabbereiche 20 a und dem Grad der Verdrehung bzw. Vertwistung derselben. Letzteres kann dadurch erzielt werden, daß vor der Montage der Tellerfeder 4 die Balken 15 gegenüber den Torsionsfeder­ stabbereichen 20 a in Richtung des Pfeiles I (Fig. 2) in die strichpunktiert gezeichnete Position II verbogen werden und/oder indem die Torsionsfederstabbereiche 20 a so weit verbogen bzw. vertwistet werden, bis etwa eine gemäß der Position II der Balken 15 entsprechende Verdrehung der Torsionsfederstabbereiche 20 a gebildet ist. Zur Montage der Tellerfeder 4 werden die Balken 15 in die durchgehend eingezeichnete Lage verbracht, der Drahtring 5, die Teller­ feder 4 und der Drahtring 9 eingelegt, die Haltebolzen 14 eingeführt und so vernietet. Es kann aber auch zusätzlich der Balken 15 derart ausgebildet werden, daß er zwischen der Vernietung 16 und seinem mit dem Deckelinnenrand 20 sich erstreckenden Bereich relativ dünn ausgebildet ist, so daß auch der Balken 15 zusätzlich zur Wirkung der Torsionstab­ federbereiche 20 a eine gewisse Federwirkung ergibt. Wesent­ lich ist, daß die Größe der axialen Verspannkraft und deren Kennlinie so gewählt wird, daß über den gesamten bzw. maximalen Verschleiß sowohl der Tellerfeder 4 im Bereich zwischen den beiden Drahtringen 5 und 9, als auch derjenigen Bereiche der Drahtringe 5 und 9, die der Tellerfeder 4 zugekehrt sind, eine Nachstellung erfolgt, die gewährleistet, daß auch bei Wirksamwerden der höchsten Kraftwerte der Tellerfederkennlinie eine derartige Abstützung der Teller­ feder erfolgt, daß beim Ausrücken der Kupplung kein Abheben der Tellerfeder vom deckelseitigen Drahtring 5 auftritt. Andererseits soll auch bei neuer Kupplung, also bei noch nicht verschlissenen Drahtringen 8, 9 und Tellerfeder 4 die Einklemmkraft für die Tellerfeder lediglich einen relativ geringen Wert aufweisen, so daß eine möglichst geringe Hysterese und damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Kupplung erzielbar ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbei­ spiel beschränkt. Wie bereits erwähnt, ist es nicht unbedingt erforderlich, die Längsachse 15 a des Balkens 15 in radialer Richtung verlaufen zu lassen. Aber auch bei radialer Richtung dieser Längsachse 15 a kann der als Torsionsfederstab ausgebildete Teil des Deckelmaterials statt am inneren Ende am äußeren Ende des Balkens 15 liegen. Dabei ist es sowohl möglich, daß die Vernietung 16 an der dargestellten Stelle verbleibt und der Torsionsfederstab an den äußeren Rand des Deckels 3 verlegt wird als auch den als Torsionsfederstab dienenden Wulst 20 in der eingezeichneten Lage zu belassen und den Balken 15 von diesem Wulst 20 aus radial nach innen hin zu verlegen.

Claims (9)

1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer an einem Deckel der Kupplung zwischen zwei Auflagen schwenkbar gelagerten Kupplungsfeder, vorzugsweise in Form mindestens einer Tellerfeder zum Beaufschlagen einer Druckplatte, wobei Deckel und Kupplungsfeder mittels Haltemittel verbunden sind, die deckelseitig an jeweils einem nur an einem Ende mit dem Deckel verbundenenen Balken befestigt sind, der in axialer Richtung der Kupplung elastisch gegen die Kupplungsfeder vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken an seinem mit dem Deckel verbundenen Ende mit einem sich beider­ seits des Balkens erstreckenden als Torsionsfederstab ausgebildeten Teil des Deckelmaterials verbunden ist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Längsachse des Balkens in an sich bekannter Weise in radialer Richtung verläuft und die Verbin­ dungsstelle des Balkens mit dem Torsionsfederstab sich am radial innen liegenden Ende des Balkens befindet.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der als Torsionsfederstab ausgebildete Deckelteil aus einem Teil eines umlaufenden Wulstes des Deckels besteht.

4. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken und der Tor­ sionsfederstab durch dreieckförmige Ausnehmungen des Deckelmaterials gebildet sind.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite jeder dreieckförmigen Ausnehmung minde­ stens annähernd parallel zu dem Torsionsfederstab verläuft, jedoch von der Verbindungsstelle des Balkens mit dem Torsionsfederstab unterbrochen ist.

6. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelmaterial zwischen den Balken als dreieckförmige Fläche ausgebildet ist, und von der radial nach innen weisenden Spitze des Dreiecks aus in Umfangsrichtung nach beiden Seiten je einer der Torsionsfederstäbe zweier diesem Dreieck benachbarter Balken ausgeht.

7. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Tellerfeder mittels Bolzen am Deckel befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen eine Schaftlänge aufweisen, die kleiner ist als die axiale Länge, die sich ergibt aus der Addition der Dicke des auf der dem Deckel abgewandten Seite vorzusehenden Draht­ ringes, der Tellerfederdicke und der Höhe der deckel­ seitigen Auflage, wie z.B. ein Drahtring.

8. Verfahren zur Montage einer Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem - während der Montage erfolgenden - Zurückbiegen der zuvor aus der Deckelebene herausgebogenen Balken und dabei entweder selbst bis über die Elastizitätsgrenze hinaus verbogenen und/oder dabei die bis über die Elastizitätsgrenze vertwisteten Torsionsfederstabbereiche diese in Gegenrichtung vertwistet werden, so daß sie nach der Montage der Kupplung auf die Tellerfeder eine der Ausrückrichtung entgegengesetzte Kraft ausüben.

9. Verfahren zur Montage einer Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einlegen der Tellerfeder in den Deckel sowie dem Einlegen der Bolzen, welche eine kürzere Schaftlänge aufweisen als die axiale Länge, die sich zusammensetzt aus der Dicke des auf der dem Deckel abgewandten Seite vorzusehenden Drahtringes, der Tellerfederdicke und der Höhe der deckelseitigen Auflage, und nach dem Einlegen des auf der dem Deckel abgekehrten Seite vorzusehenden Ringes zum Vernieten der Bolzen an den Balken letztere in Richtung auf die Tellerfeder zu verschwenkt werden, so daß zumindest die Torsionsfederstabsbereiche in einen elastisch vertwisteten Zustand gebracht werden und in diesem verspannten Zustand die Vernietung gebildet wird.