DE4115106A1 - Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung und insbesondere eine innen unterstützte Reibungskupplung, die sich normalerweise auf Kräfte stützt, die durch Eingriffsfedern und Hilfsfedern erzeugt werden, zum Zentrieren und zum Drehen der Ausrückmuffe mit dem Deckel.

Kupplungen sind bekannte Maschinenelemente, die benutzt werden, um selektiv eine Einrichtung, die ein Drehmoment abgibt, wie z. B. die Kurbelwelle eines Motors, mit einem getriebenen Mechanismus, z. B. einem Getriebe, zu kuppeln. Gewöhnlich ist ein Deckel der Kupplung mit einem Schwungrad verbunden, das auf einem Ende der Motorkurbelwelle zur Drehung mit dieser sitzt. Zwischen dem Schwung­ rad und dem Kupplungsdeckel ist eine Druckplatte angeordnet. Die Druckplatte ist drehfest mit dem Schwungrad und dem Deckel gekoppelt, sie kann sich jedoch axial relativ zu diesen Elementen bewegen. Eine Baugruppe mit getriebener Scheibe ist in der Kupplung zwischen der Druckplatte und dem Schwungrad eingebaut. Die getriebene Scheibe sitzt auf einer Ausgangswelle der Kupplung, die gleichzeitig die Ein­ gangswelle zum Getriebe ist.

Wenn die Druckplatte auf das Schwungrad zu bewegt wird, wird die ge­ triebene Scheibe in Reibungseingriff mit beiden Elementen gebracht, so daß die Ausgangswelle der Kupplung mit dem Schwungrad, dem Deckel und der Druckplatte rotiert. Auf diese Weise wird die Kupplung einge­ rückt, um ein Drehmoment vom Motor auf das Getriebe zu übertragen, um das Fahrzeug anzutreiben. Wenn die Druckplatte vom Schwungrad weg­ geschoben wird, wird die getriebene Scheibe aus dem Reibungseingriff freigegeben, so daß die Antriebsverbindung unterbrochen wird. Die Kupplung wird gewöhnlich ausgerückt, um im Getriebe in einen anderen Gang schalten zu können.

Eine Betätigungseinrichtung ist vorgesehen, um selektiv die Druck­ platte rückwärts und vorwärts in axialer Richtung zu verschieben, um die Kupplung nach Wunsch einzurücken und auszurücken. Diese Be­ tätigungseinrichtung umfaßt eine allgemein zylindrische Hülse oder Muffe, die um die Ausgangswelle der Kupplung angeordnet ist. Das vordere Ende der Muffe erstreckt sich in die Kupplung hinein. Eine Mehrzahl von Hebeln oder ähnlichen Betätigungsmitteln ist zwischen der Muffe und dem Deckel angeordnet und mit diesen Teilen verbunden. Abschnitte der Hebel stoßen an der Druckplatte an, so daß eine Be­ wegung der Ausrückmuffe eine entsprechende Bewegung der Druckplatte bewirkt. Eingriffsfedern sind zwischen der Muffe und dem Deckel ein­ gebaut, um die Muffe und die Druckplatte in Richtung auf ihre einge­ rückten Positionen zu drücken. Das hintere Ende der Muffe erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung, die im Deckel ausgebildet ist. Ein Lager ist auf dem hinteren Ende der Muffe montiert. Ein manuell betätig­ barer Schalthebel ist mit dem Lager verbunden, um die Muffe und damit die Druckplatte wirksam zu bewegen.

Neuerdings werden nun Kupplungen mit einer Anzahl Hilfsfedern versehen, die zwischen der Muffe und dem Deckel angeordnet sind. Die Hilfsfedern verlaufen allgemein radial zwischen dem Deckel und der Muffe wenn die Kupplung eingerückt ist, und sie üben somit keine oder nur eine kleine axiale Kraft auf die Muffe aus. Wenn jedoch die Ausrückmuffe aus ihrer Eingriffsposition in ihre ausgerückte Position verschoben wird, werden die Hilfsfedern in eine Winkelposition verschoben. Demzufolge üben die Hilfsfedern eine axiale Kraft aus, welche die Muffe in ihre ausgerückte Position zu verschieben sucht.

Die Muffe dreht sich damit mit dem Deckel während des Betriebs. Eine relative Drehung zwischen der Muffe und dem Deckel ist unerwünscht, da sie Verschleiß an den dazwischen angeordneten Hebeln verursacht. Ferner kann eine zu große relative Drehung bewirken, daß die Eingriffsfedern von ihren Sitzen auf der Muffe und dem Deckel abgedreht werden, wodurch die Kupplung beschädigt werden kann. Um eine solche rela­ tive Drehung zu verhindern, sind bei bekannten Kupplungen Keilver­ zahnungen auf der Muffe vorgesehen worden, welche mit entsprechenden Verzahnungen am Deckel zusammenwirken. Andere bekannte Kupplungen verwenden größere Vorsprünge an der inneren Oberfläche des Deckels, welche in Schlitze eingreifen, die an einem vergrößerten Teil der Muffe ausgebildet sind.

Bei diesen bekannten Kupplungen ist der Abstand zwischen den Ein­ griffsteilen des Deckels und der Muffe sehr klein. Es wird daher nur ein sehr kleiner Betrag einer relativen Drehung zugelassen ehe diese Teile ineinander eingreifen, um eine weitere relative Drehung zu verhindern. Die Muffe übt nun ständig einen gewissen Zug relativ zum Deckel aus wegen der Reibung in den Lagern. Als Folge hiervon berühren sich bei den bekannten Kupplungen diese Eingriffsteile häufig während des Betriebs auch unter Betriebsbedingungen mit geringem Dreh­ moment und geringer Drehzahl.

Ein solcher Eingriff, obwohl unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung einer relativen Drehung erwünscht, ist jedoch unerwünscht, weil er einen Verschleiß zwischen den Eingriffsteilen hervorruft. Ein solcher Eingriff ist ferner unerwünscht, weil er einer axialen Bewegung der Muffe zwischen der eingerückten und der ausgerückten Position zu wider­ stehen sucht, wodurch die effektive Eingriffskraft vermindert wird, welche durch die Eingriffsfedern erzeugt wird, und weil die Stärke der zur Verschiebung der Muffe in die ausgerückte Position erforderliche Kraft vergrößert wird. Es ist daher erwünscht, eine Kupplung zu schaf­ fen, welche eine relative Drehung zwischen dem Deckel und der Muffe verhindert, ohne daß es zu einem häufigen unerwünschten Eingriff zwi­ schen diesen Teilen kommt.

Nach der Erfindung ist hierzu eine Reibungskupplung vorgesehen mit Ein­ griffsfedern und Hilfsfedern, die zwischen einem Deckel und einer Aus­ rückmuffe angeordnet sind. Die radial gerichteten Kräfte, die von den Federn ausgeübt werden, zentrieren kontinuierlich die Muffe koaxial relativ zum Deckel. Unter normalen Betriebsbedingungen reichen diese radial gerichteten Kräfte aus, um die Muffe rotierend mit dem Deckel anzutreiben und eine relative Drehung zwischen beiden Teilen zu verhindern. Dieser schwimmende Antrieb ist erwünscht, da hier keine kontinuierliche mechanische Verbindung zwischen dem Deckel und der Muffe vorhanden ist, welche Verschleiß hervorrufen könnte und den Betrieb der Kupplung beeinträchtigen könnte. Um eine zu starke relative Drehung zwischen Deckel und Muffe zu verhindern, ist eine Vielzahl von Vorsprüngen an der Muffe ausgebildet, welche sich in entsprechende Aussparungen im Deckel erstrecken. Die Aussparungen sind beträchtlich größer als die Vorsprünge, um einen Eingriff nur zu bewirken, wenn 4 oder 5° einer relativen Drehbewegung oder mehr zwischen der Muffe und dem Deckel auftritt.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie zusammenwirkende Vorsprünge und Ausnehmungen in der Muffe und im Deckel hat, welche eine über­ mäßige relative Drehung dieser beiden Teile beim Auftreten extremer Betriebsbedingungen verhindern.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine Stirnansicht eines Kupplungsdeckels nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1, wobei die Kupplung in eingerückter Position dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt ähnlich Fig. 2, wobei die Kupplung in ausgerückter Position dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt eine Rückansicht des Deckels nach den Fig. 1-3.

Fig. 5 zeigt eine Rückansicht der Ausrückmuffe nach den Fig. 1-3.

In den Fig. 1-3 ist eine Kupplungsdeckel-Baugruppe 10 nach der Erfindung dargestellt. Die Kupplung 10 hat einen Deckel 11, der in üblicher Weise mit einem nicht gezeigten Schwungrad verbunden ist zur Drehung mit diesem um eine Längsachse. Der Deckel 11 ist vor­ zugsweise aus einem einzigen Stück eines Materials wie z. B. Eisen durch Gießen hergestellt. Wie am besten in den Fig. 1 und 4 zu sehen, hat der Hauptkörper des Deckels 11 eine allgemein ringförmige Gestalt, und er ist mit einer Mehrzahl von Federsitzen 12 für die Eingriffsfedern versehen, die integral mit ihm ausgebildet sind. Der Deckel 11 hat ferner eine Mehrzahl von Federsitzen 13 für Hilfs­ federn, die ebenfalls integral mit ihm ausgebildet sind. Der Zweck dieser Federsitze 12 und 13 wird noch beschrieben.

Eine ringförmige Druckplatte 15 ist mit dem Deckel 11 zur Drehung mit diesem verbunden mittels einer Mehrzahl von im Abstand angeordneten Nasen und Schlitzen, die in den Fig. 2 und 3 allgemein mit 16 be­ zeichnet sind. Diese Nasen- und Schlitzanordnung ist konventionell und sie ermöglicht es, dem Deckel 11 die Druckplatte 15 drehbar anzu­ treiben, wobei die Druckplatte 15 sich jedoch axial relativ zum Deckel verschieben kann, wie an sich bekannt ist. Die Druckplatte 15 wird axial gegen den Deckel 11 mittels einer Vielzahl von Rückholfedern 17 gedrückt, die um den Umfang der Kupplung 10 angeordnet sind. Eine ringförmige Schulter 15a ist um die Druckplatte 15 ausgebildet, die zum Deckel 11 zu gerichtet ist.

Die Kupplung 10 kann einen Einstellring aufweisen, wie bei 20 in den Fig. 1-3 gezeigt ist. Der Einstellring 20 ist konventionell, und er hat eine äußere Gewinde-Oberfläche, welche mit einem Innen­ gewinde zusammenwirken kann, das am Deckel 11 ausgebildet ist. Eine Drehung des Einstellringes 20 relativ zum Deckel 11 bewirkt eine axiale Verschiebung des Einstellringes 20. Ein konventioneller automatischer Einstellmechanismus gegen Verschleiß, allgemein mit 21 in Fig. 1 bezeichnet, ist vorgesehen, um den Einstellring 20 automatisch relativ zum Deckel 11 zu verdrehen wenn in der Kupplung Verschleiß auftritt. Aufbau und Wirkungsweise des Einstellringes 20 und der automatischen Einstelleinrichtung 21 gegen Verschleiß sind in dem US-Patent No. 37 52 286 beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann für Kupplungen verwendet werden, die manuell einstellbar sind und für solche, die nicht einstellbar sind.

Eine Mehrzahl von üblichen Hebeln 25 ist in der Kupplung 10 vorgesehen. Die Hebel 25 erstrecken sich allgemein radial auswärts von der Dreh­ achse, und sie haben gleiche Abstände voneinander. Die äußeren Enden der Hebel 25 haben Schlitze zur Aufnahme entsprechender Vorsprünge am Einstellring 20. Die inneren Enden der Hebel 25 erstrecken sich in eine Umfangsnut in einer Ausrückmuffe 26. Die Muffe 26 ist koaxial um die Drehachse angeordnet und axial längs dieser beweglich. Aufbau und Wirkungsweise der Muffe 26 werden nachstehend erläutert.

Zwischen ihren äußeren und ihren inneren Enden treten die Hebel 25 in Eingriff mit der ringförmigen Schulter 15a der Druckplatte 15. Eine axiale Bewegung der Muffe 26 bewirkt somit, daß die Hebel 25 um die Vorsprünge des Einstellringes 20 schwenken, wodurch eine axiale Be­ wegung der Druckplatte 15 bewirkt wird. Wenn beispielsweise die Muffe 26 nach links in den Fig. 2 und 3 verschoben wird, wird die Druck­ platte 15 ebenfalls nach links verschoben. Diese Bewegung bewirkt einen Eingriff der Kupplung. Wenn die Muffe 26 nach rechts bewegt wird, wird auch die Druckplatte 15 nach rechts bewegt, um die Kupplung auszurücken.

Wie die Fig. 2, 3 und 5 am besten zeigen, hat die Muffe 26 allgemein die Gestalt eines hohlen Zylinders. Die Muffe 26 ist vorzugsweise aus einem einzigen Stück geformt, z. B. aus Eisen gegossen. Das vordere Ende der Muffe 26 erstreckt sich in den Deckel 11 hinein und es ist mit der oben genannten Umfangsnut versehen zur Aufnahme der inneren Enden der Hebel 25. Eine Mehr­ zahl von Federsitzen 27 für die Eingriffsfedern ist integral um das vordere Ende der Muffe 26 ausgebildet. Eine Mehrzahl von Fe­ dersitzen 28 für die Hilfsfedern ist ebenfalls integral um das vordere Ende der Muffe 26 ausgebildet.

Das hintere Ende der Muffe 26 erstreckt sich aus der Kupplung 10 heraus. Ein konventionelles Auswerflager 29 ist auf dem hinteren Ende der Muffe 26 zur axialen Bewegung mit dieser befestigt, während es eine relative Drehbewegung erlaubt. Das Lager 29 kann durch ein nicht gezeigtes konventionelles Gestänge erfaßt und axial verschoben werden, damit eine Bedienungsperson selektiv die einzelnen Komponen­ ten der Kupplung 10 zwischen eingerückter und ausgerückter Position bewegen kann.

Eine konventionelle Eingriffsfeder 30 ist zwischen jedem der Feder­ sitze 12 am Deckel 11 und ihrer entsprechenden Federsitze 27 an der Muffe 26 angeordnet. Die Eingriffsfedern 30 drücken die Muffe 26 nach links in den Fig. 2 und 3, wodurch die Druckplatte 15 nach links in ihre Eingriffsposition gedrückt wird gegen die Kraft der Rückhol­ federn 17. Die durch die Federn 30 ausgeübte axiale Kraft ist viel größer als die von den Rückholfedern 17 ausgeübte Kraft. Demzufolge befinden sich die Muffe 26 und die Druckplatte 15 normalerweise in ihren Eingriffspositionen relativ zum Deckel 11.

Wie oben erwähnt, wird die Hülse 26 nach rechts verschoben, um sie zu­ sammen mit der Druckplatte 15 in ihre ausgerückten Positionen zu brin­ gen. Um dies durchzuführen, muß eine axiale Kraft auf die Hülse 26 auf­ gebracht werden, welche die Kraft der Federn 30 überwindet.

Diese Kraft wird auf das Lager 29 aufgebracht durch manuelle Be­ tätigung des mit ihm verbundenen Schalthebels. Um die Stärke die­ ser Kraft zu reduzieren, welche von einer Bedienungsperson aufzu­ bringen ist, ohne merklich die Stärke der Kraft zu reduzieren, welche die Eingriffsfedern 30 aufbringen wenn die Kupplung in Eingriff ist, ist eine Mehrzahl von Hilfsfedern 31 vorgesehen. Die Hilfsfedern 31 sind abgestützt zwischen den Federsitzen 13 am Deckel 11 und den entsprechenden Federsitzen 28 an der Muffe 26. Aufbau und Wirkungsweise der Hilfsfedern 31 und ebenso die Gesamt­ wirkungsweise der Kupplung 10 ist in dem US-Patent No. 47 60 906 beschrieben.

Unter normalen Betriebsbedingungen üben sowohl die Eingriffsfedern 30 als auch die Hilfsfedern 31 Kräfte aus, die radial einwärts ge­ gen die Muffe 26 gerichtet sind. Dies erfolgt unabhängig davon, ob die Muffe 26 in ihrer eingerückten Position, ihrer ausgerückten Position oder irgendwo dazwischen ist. Wenn die Muffe 26 aus der eingerückten Position nach Fig. 2 in die ausgerückte Position nach Fig. 3 ver­ schoben wird, werden die Hilfsfedern 31 aus einer allgemein radialen Richtung in eine Richtung im Winkel hierzu verschoben. Als Folge hier­ von nimmt die Stärke der radial einwärts gerichteten Kraft, die von den Hilfsfedern 31 ausgeübt wird, ab, wenn bzw. während sich die Muf­ fe 26 näher in ihre eingerückte Position bewegt. Gleichzeitig jedoch werden die Eingriffsfedern 30 aus einer stärker geneigten Richtung in eine schwächer geneigte Richtung (relativ zur radialen Richtung) ver­ schoben, wodurch die Stärke der radial einwärts gerichteten Kraft zu­ nimmt, welche durch diese Federn ausgeübt wird, wenn bzw. während sich die Muffe 26 näher in ihre eingerückte Position bewegt.

Die kombinierte Verwendung von Eingriffsfedern 30 und Hilfsfedern 31 sucht daher kontinuierlich die Muffe 26 koaxial relativ zum Deckel 11 zu zentrieren. Unter normalen Betriebsbedingungen reichen diese radial gerichteten Kräfte aus, um die Muffe 26 rotierend mit dem Deckel 11 an­ zutreiben und eine relative Rotation zwischen beiden zu verhindern.

Diese schwimmende Antriebsanordnung ist erwünscht, weil hier keine häufige oder kontinuierliche mechanische Verbindung zwischen dem Deckel 11 und der Muffe 26 vorhanden ist. Eine solche Verbindung ist, wie oben erwähnt, unerwünscht, weil sie zum Verschleiß dieser Kompo­ nenten führen kann und weil sie die Wirkungsweise der Kupplung 10 beeinträchtigen kann.

In bestimmten unüblichen Situationen jedoch können die kombinierten radial gerichteten Kräfte, die von den Federn 30 und den Federn 31 ausgeübt werden, nicht ausreichen, um eine relative Drehung zwischen dem Deckel 11 und der Muffe 26 zu verhindern. Eine solche Situation kann auftreten, wenn das Lager 29 sich festfrißt oder auch bei ande­ ren Fehlfunktionen. Wenn eine solche Situation auftritt, würde die Muffe 26 relativ zum Deckel 11 sich drehen, entweder bis eine oder einige der Federn 30 oder 31 so zusammengedrückt sind, daß die Win­ dungen aneinanderliegen oder bis die Federn 30 oder 31 soweit abge­ dreht werden bis sie von ihren Federsitzen sich lösen. Keine dieser Folgen ist erwünscht, da sie die Kupplung extrem beschädigen können.

Es ist daher ein Sicherheitsmechanismus vorgesehen, um eine zu starke Drehung der Muffe 26 relativ zum Deckel 11 bei abnormalen Situationen, wie sie oben beispielsweise beschrieben wurden, zu verhindern. Dieser Sicherheitsmechanismus umfaßt eine Mehrzahl von Vorsprüngen 35, die integral am Schaft der Muffe 26 ausgebildet sind. Diese Vorsprünge 35 erstrecken sich radial nach außen von der Muffe 26 aus in entsprechende Ausnehmungen 36 hinein, die im Deckel 11 ausgebildet sind.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Ausnehmungen 36 merklich größer ausgebildet als die Vorsprünge 35. Die letzteren sind somit in den Ausnehmungen 36 aufgenommen, treten jedoch unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit den Seitenwänden der Ausnehmungen in Eingriff. Bei einer abnormalen Situation jedoch stoßen die Vorsprünge 35 an den Seiten der Ausnehmungen 36 an, wenn sich die Muffe 26 um einen vorgegebenen Betrag relativ zum Deckel 11 gedreht hat. Vorzugsweise treten die Vorsprünge 35 mit den Aus­ nehmungen in Eingriff nach einer relativen Drehung von etwa 4-5°, obwohl auch ein größerer Bewegungsbereich in manchen Fällen erwünscht und vorgesehen sein kann. Auf diese Weise wird ein zwangsweiser An­ schlag geschaffen, um ernsthafte Beschädigungen der Kupplung zu ver­ hindern.

Claims (6)

1. Kupplung, insbesondere Reibungskupplung, mit einem Deckel, einer Druckplatte, Einrichtungen zum Verbinden der Druck­ platte mit dem Deckel zur Drehung mit diesem, aber zur axialen Bewegung zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Position relativ zum Deckel, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um selektiv die Druckplatte zwischen der eingerückten und der ausgerückten Position zu bewegen;
ersten elastischen Einrichtungen, die sich zwischen dem Deckel und diesen Einrichtungen zum selektiven Bewegen erstrecken, um eine relativ große Kraft auszuüben, um die Druckplatte in die eingerückte Position zu drücken;
zweiten elastischen Einrichtungen, die allgemein radial zwischen dem Deckel und dieser Einrichtung für die selektive Bewegung angeordnet sind, um eine relativ kleine Kraft auszuüben, um die Druckplatte in die ausgerückte Position zu drängen wenn sie aus der eingerückten Position herausbewegt wird und um normalerweise zu bewirken, daß die Einrichtung für die selek­ tive Bewegung mit dem Deckel rotiert;
und durch Einrichtungen, die am Deckel und an der Einrichtung für die selektive Bewegung ausgebildet sind, um eine übermäßige relative Drehung zwischen diesen beiden Elementen zu verhindern.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zum Verhindern einer zu großen relativen Drehung wenig­ stens eine Aussparung im Deckel sowie einen Vorsprung an der Ein­ richtung für die selektive Bewegung umfaßt, wobei der Vorsprung sich in die Aussparung hineinerstreckt.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung größer ist als der Vorsprung, um eine begrenzte Bewegung einer relativen Drehung zwischen dem Deckel und dieser Einrichtung für die selektive Bewegung zuzulassen.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe dieser relativen Drehung etwa 5° beträgt.

5. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die relative Bewegung eine Muffe umfaßt, und daß der Vorsprung integral an dieser Muffe angeformt ist.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Vorsprüngen an der Muffe angeformt ist, und daß jeder Vorsprung sich in eine entsprechende Ausnehmung im Deckel erstreckt.