DE4142124A1 - Reibungskupplung mit abgefederter gegenanpressplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Reibungskupplung der obengenannten Bauart ist beispiels­ weise aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 64 297 bekannt. Bei dieser bekannten Reibungskupplung wird zum Zweck eines besseren Lüftverhaltens beim Auskuppeln die komplette Reibungs­ kupplung bestehend aus dem Kupplungsgehäuse, der Membranfeder, der Anpreßplatte und der fest mit dem Kupplungsgehäuse verbun­ denen Gegenanpreßplatte gegenüber dem Schwungrad axial federnd aber drehfest aufgehängt. Im eingerückten Zustand der Kupplung ist durch die zwischen Schwungrad und Gegenanpreßplatte ange­ ordnete Feder der größtmögliche Abstand zwischen diesen beiden Teilen verwirklicht. Während des Ausrückvorgangs wird die hier angeordnete Feder belastet und die gesamte Kupplung bewegt sich auf das Schwungrad zu infolge der Kraftbeaufschlagung durch das Ausrücksystem. Damit soll sichergestellt werden, daß die Reib­ beläge der Kupplungsscheibe von beiden Seiten her einwandfrei gelüftet werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ganz allgemein das Betriebsverhalten einer Reibungskupplung zu ver­ bessern. Als Schwerpunkte dabei sind anzusehen die Verbesserung des Eingriffsverhaltens und die Realisierung niedrigerer Pedal­ kräfte.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die Verlegung der axialen Fede­ rung innerhalb der Reibungskupplung weg von den Reibbelägen der Kupplungsscheibe in eine entsprechend ausgebildete Gegenanpreß­ platte ist es möglich, in erheblich größerem Umfang Einfluß auf die Federkennung während des Ein- bzw. Ausrückvorganges zu nehmen. So ist es beispielsweise bei den herkömmlichen Feder­ segmenten zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheibe nicht möglich, eine annähernd geradlinige Federkennung, geschweige denn eine degressive Federkennung zu erzeugen. Des weiteren ist es beispielsweise kaum möglich, bei den herkömmlichen Belagfe­ derungen eine gezielte Vorspannung auf die Federsegmente aufzu­ bringen. Durch die Verlagerung der Federeinrichtung zwischen Schwungrad und Gegenanpreßplatte ist es möglich, die Kupplungs­ scheibe sehr einfach auszuführen, sie ist dadurch wesentlich preiswerter in der Herstellung und mit einer geringeren Massen­ trägheit ausgestattet, wodurch die Schaltbarkeit des Getriebes verbessert wird. Der Wegfall der Federsegmente bringt gleich­ zeitig eine Erhöhung der Berstdrehzahl der Kupplungsscheibe mit sich, da die Reibbeläge einfacher und besser befestigt werden können. Gleichzeitig kann das Verschleißvolumen der Reibbeläge vergrößert werden bzw. die umlaufenden Massen nochmals verrin­ gert werden, da die Möglichkeit besteht, die Reibbeläge direkt auf einen ebenen Träger aufzukleben. Durch die verbesserte Federkennung zwischen Schwungrad und Gegenanpreßplatte kann ein besseres Eingriffsverhalten erzielt werden, da die Anpas­ sung der Federkennlinie an die jeweiligen Gegebenheiten des entsprechenden Kraftfahrzeuges besser angeglichen werden kön­ nen. Insgesamt werden niedrigere Pedalkräfte ermöglicht, da die Federkennlinie einen günstigeren Verlauf aufweist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Gegenanpreßplatte im eingerückten Zustand der Reibungs­ kupplung (schwungradnahe Position) einen Restfederweg auf­ weist. Dieser gezielte Restfederweg unterdrückt beispielsweise Geräusche während des Anfahrvorgangs, wobei durch Reibkraft­ unterschiede Taumelbewegungen entstehen können, die durch den Restfederweg ausgeglichen werden.

Erfindungsgemäß wird die Feder vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet. Es ist zwar ohne weiteres möglich, andere Feder­ elemente zu verwenden, die Tellerfeder ist jedoch infolge ihrer typischen Federkennlinie besser geeignet, den unterschiedlichen Anforderungen angepaßt zu werden. So ist es ohne weiteres mög­ lich, mit der Tellerfeder sowohl eine geradlinige Federkennung zu erzielen als auch beispielsweise eine degressive oder eine progressive. Dies ist wichtig für die Abstimmung im jeweiligen Fahrzeug.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die schwungradferne Position der Gegenanpreßplatte durch feste Anschläge gesichert ist. Durch diese Maßnahme ist einmal der exakte Federweg der Gegenanpreßplatte festgelegt und diese kann beispielsweise im Leerlaufbetrieb nicht unkontrolliert Axialbe­ wegungen ausführen und zum anderen kann auf diese Weise eine axiale Mindestvorspannung sichergestellt werden. Mit dieser axialen Mindestvorspannung kann eine Federwegbegrenzung erzielt werden, die den Ausrückweg insgesamt entweder verkürzt oder bei gleichem Ausrückweg eine gesamte parallele Absenkung der Aus­ rückkräfte ermöglicht.

Anschläge zur Erzielung der Mindestvorspannung sind in den Unteransprüchen näher umrissen.

Die drehfeste Anbindung der Gegenanpreßplatte erfolgt vorzugs­ weise über Tangentialblattfedern. Diese Befestigungsart ist be­ sonders sicher und es können die gleichen Elemente wie bei der Anpreßplatte verwendet werden. Trotzdem ist es durchaus mög­ lich, auch andere drehfeste Verbindungen vorzusehen, falls dies besser in die Gesamtkonstruktion hineinpaßt. So sind beispiels­ weise umfangsmäßige Führungen in Form von radial an der Gegen­ anpreßplatte abstehende Nasen möglich, die in axial verlaufen­ den Aussparungen des Kupplungsgehäuses verlaufen.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispie­ len näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Reibungskupplung mit federnd aufgehängter Gegenanpreßplatte;

Fig. 2 und 3 zeigen Ansicht "A" gemäß Fig. 1 bzw. einen Teilschnitt im Bereich einer axialen Wegbegrenzung;

Fig. 4 zeigt die obere Hälfte eines Längsschnitts einer Variante von Fig. 1;

Fig. 5 und 6 zeigen Ansicht "B" gemäß Fig. 4 bzw. einen Ausschnitt einer Variante der axialen Wegbegrenzung;

Fig. 7 zeigt den prinzipiellen Weg-Kraftverlauf am Kupplungs­ pedal in Verbindung mit einer Membranfeder als Kupp­ lungshauptfeder;

Fig. 8 zeigt den Weg-Kraftverlauf von herkömmlichen Reib­ belagfedersegmenten in Gegenüberstellung mit einer Federkennung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Reibungskupplung 1 zeigt einen all­ gemein üblichen Aufbau einer Druckplatte 11, die fest am Schwungrad 5 einer Brennkraftmaschine angebracht ist. Die Druckplatte 11 besteht hierbei aus dem Kupplungsgehäuse 23, das über Befestigungsschrauben 22 mit dem Schwungrad 5 verschraubt ist. Innerhalb des Kupplungsgehäuses 23 ist die Membranfeder 13 angeordnet, die sich einmal am Kupplungsgehäuse 23 abstützt und zum anderen an der Anpreßplatte 24, die axial verlagerbar ist und drehfest über Tangentialblattfedern 16 am Kupplungsgehäuse 23 befestigt ist. Anschließend an die Anpreßplatte 24 ist die Kupplungsscheibe 14 angeordnet, die radial außen ihre Reibbelä­ ge 15 trägt und die nach radial innen hin über die Nabe 35 drehfest aber axial verschiebbar auf der nicht dargestellten Getriebewelle angeordnet ist. Die Reibbeläge 15 stützen sich in Achsrichtung an einer Gegenanpreßplatte 7 ab, die über Tangentialblattfedern 17 drehfest mit dem Schwungrad 5 verbun­ den ist und die durch eine Federeinrichtung, hier aus mehreren am Umfang verteilten Schraubenfedern 9, vom Schwungrad 5 weg­ weisend beaufschlagt ist in Richtung auf die Druckplatte 11 zu. Das Schwungrad 5 seinerseits ist über Befestigungsschrauben 21 an einer Übertragungsscheibe 18 befestigt, die wiederum über Befestigungsschrauben 20 direkt an der Kurbelwelle 3 fest an­ geordnet ist. Sämtliche Teile der Reibungskupplung 1 sind zu­ sammen mit der Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine konzen­ trisch um eine Drehachse 4 angeordnet und rotieren im Betrieb um diese Drehachse 4. Im radial äußeren Bereich trägt die Übertragungsscheibe 18 den Anlasserzahnkranz 19.

Fig. 2 zeigt die Ansicht "A" gemäß Fig. 1, wobei hier die dreh­ feste aber axial bewegliche Anbindung von Anpreßplatte 24 und Gegenanpreßplatte 7 dargestellt ist. In der Ansicht "A" ist einerseits das Schwungrad 5 mit dem Anlasserzahnkranz 19 zu sehen sowie das Kupplungsgehäuse 23. Im Kupplungsgehäuse 23 ist eine Aussparung 38 umfangsmäßig an mehreren Stellen vorgesehen, indem der radial verlaufende Bund 25 des Kupplungsgehäuses 23 in diesem Bereich von der Auflagefläche am Schwungrad 5 beab­ standet ist. In diesen Bereich hinein verlaufen radial abste­ hende Nasen 36 bzw. 37 der Anpreßplatte 24 bzw. der Gegenan­ preßplatte 7. Diese Nasen sind jeweils über Tangentialblattfe­ derpakete 16 bzw. 17 mit dem Kupplungsgehäuse 23 drehfest ver­ bunden, so daß eine Axialbeweglichkeit erhalten bleibt. Mehrere am Umfang verteilte Befestigungsschrauben 22 halten sowohl das Kupplungsgehäuse 23 an der Anpreßplatte 5 als auch beispiels­ weise die Tangentialblattfedern 17 in ihrer Position.

Die prinzipielle Funktion einer Reibungskupplung gemäß den Fig. 1 und 2 ist folgende: In dem in Fig. 1 dargestellten ein­ gerückten Zustand wird das volle Drehmoment von der Kurbelwel­ le 3 kommend über die Anpreßplatte 5 und die Gegenanpreßplatte 7 sowie die Anpreßplatte 24 gleichmäßig auf die Reibbeläge 15 der Kupplungsscheibe 34 übertragen und von dort über die Nabe 35 auf die nicht dargestellte Getriebeeingangswelle. In dem dargestellten Zustand ist die Gegenanpreßplatte 7 in einer schwungradnahen Position, d. h. sie liegt entweder direkt am Schwungrad auf oder sie weist noch einen geringen Restfeder­ weg auf. Während des Ausrückvorganges, bedingt durch den Angriff eines nicht dargestellten Ausrücksystems auf die Feder­ zungen der Membranfeder 13 wird diese um ihre Abstützung am Kupplungsgehäuse 23 geschwenkt, so daß die Anpreßplatte 24 vom Schwungrad 5 wegbewegt wird. Gleichzeitig wird die Gegenanpreß­ platte 7 durch die Vorspannkraft der Federn 9 vom Schwungrad 5 wegbewegt, bis Axialanschläge zur Wirkung kommen, die bei­ spielsweise in Fig. 3 dargestellt sind. Diese Axialanschläge werden durch radial abstehende Nasen 26 der Gegenanpreßplatte 7 dargestellt, die am Flansch 25 des Kupplungsgehäuses 23 zur An­ lage kommen. Von dem Moment an, bei dem die Gegenanpreßplatte durch diese Anschläge in Achsrichtung gehalten wird, können die Reibbeläge 15 durch weiteres Betätigen der Membranfeder 13 vollkommen freigestellt werden, so daß kein Drehmoment mehr übertragen wird. Beim Einkuppeln wird dieser Vorgang in umge­ kehrter Richtung ablaufen.

Die sich aus dieser Konstruktion ergebenden vorteilhaften Wirkungen sind insbesondere in Verbindung mit den Darstellungen gemäß den Fig. 7 und 8 leicht erklärbar. In Fig. 7 ist über dem Weg S des Kupplungspedals die Pedalkraft P aufgetragen. Dabei zeigt die Kurve I den prinzipiellen Verlauf einer Kraftentwick­ lung einer Membran- oder Tellerfeder. Dieser prinzipielle Ver­ lauf tritt dabei sowohl direkt an der Feder auf als auch am Kupplungspedal (mit entsprechender Übersetzung). Die Kurve II zeigt den Pedalkraftverlauf beim Fehlen jeder axialen Federung zwischen Anpreßplatte und Schwungrad. Ausgehend vom eingerück­ ten Zustand gemäß E wird während des Ausrückvorgangs mit zuneh­ mendem Pedalweg S die Pedalkraft vom Wert 0 zügig und im we­ sentlichen in einer geradlinigen Kennlinie nach oben gehen, wo­ bei in diesem Bereich sämtliche vorhandenen Elastizitäten der Betätigungseinrichtung aufgebraucht werden. Zu diesen Elasti­ zitäten gehört beispielsweise auch die Durchbiegung der Teller­ federzungen der Membranfeder 13. Die Kurve II mündet ziemlich direkt in die Kurve I, die üblicherweise bei Reibungskupplungen über dem restlichen Pedalweg S einen abfallenden Zweig auf­ weist. Dieser abfallende Zweig wird bis zum ausgekuppelten Be­ triebszustand gemäß A benutzt. Beim Einkuppeln bewegt man sich in der umgekehrten Richtung auf der soeben beschriebenen Kurve II. Die Kurve III zeigt den Verlauf der Pedalkraft über dem Pedalweg beim Vorhandensein einer üblichen Axialfederung zwi­ schen den Reibbelägen 15. Es ist zu erkennen, daß das Kraftma­ ximum gegenüber der Kurve II insgesamt leicht abgesenkt werden kann. Diese Absenkung ergibt sich aus der Tatsache, daß während des Einrück- bzw. Ausrückvorganges die Belagfederung gegen die Kraft der Membranfeder wirksam ist und somit quasi den Ausrück­ vorgang durch Absenken der maximalen Pedalkraft erleichtert. Die allenfalls geringfügige Pedalkraftabsenkung hängt z. B. da­ mit zusammen, daß gemäß Fig. 8 die Federkennlinie III- für die herkömmlichen Belagfedern stark progressiv verläuft. In Fig. 8 ist über dem Belagfederweg f die Federkraft F aufgetragen. Im eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung ist der maximale Belagfederweg f realisiert und somit auch die höchste Feder­ kraft F vorhanden. Im ausgerückten Zustand sind Belagfederweg und Federkraft 0. Durch die besonders günstige Einflußnahme auf die Federkennlinie bei der axial gefederten Gegenanpreßplatte ist es möglich, Federkennlinien entsprechend IV- zu erzielen, die wesentlich geradliniger verlaufen als die Federkennlinien III-, die sogar bei Bedarf degressiv verlaufen können, wodurch gegenüber den herkömmlichen Belagfederungen gemäß Fig. 7 ein Pedalkraftverlauf nach IV erzielt werden kann. Dieser Pedal­ kraftverlauf ist nochmals deutlich in seinem Maximum gegenüber der Kurve III abgesenkt, und zwar zusätzlich über einen größe­ ren Wegbereich. Dadurch ist eine deutliche Erleichterung beim Bedienen der Reibungskupplung erzielbar. Da zwischen dem Schwungrad 5 und der Gegenanpreßplatte 7 auch andere als Schraubenfedern eingesetzt werden können, ist es möglich, den jeweiligen Gegebenheiten im Fahrzeug eine Federkennlinie zu realisieren, die die bereits genannten Vorteile gegenüber den herkömmlichen Belagfedern erzielen. Dadurch kann ein besseres Eingriffsverhalten der Reibungskupplung erzielt werden. Durch die in "steifere Federkennung gemäß IV-" kann die Pedalkraft deutlich abgesenkt werden und durch das Wegfallen der Belagfe­ derung kann die Kupplungsscheibe für höhere Drehzahlen ausge­ legt werden, wobei durch die geringere Masse gleichzeitig ein verbessertes Schaltverhalten des Getriebes erzielt werden kann.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine Reibungskupplung 2 dargestellt, die gegenüber den Fig. 1 bis 3 konstruktive Unterschiede auf­ weist. Der Aufbau der Druckplatte 12 ist im wesentlichen iden­ tisch mit der bereits beschriebenen Druckplatte 11, wobei im Kupplungsgehäuse 23 die Membranfeder 13 angeordnet ist, die Anpreßplatte 24, sowie die Kupplungsscheibe 14 mit den Reibbe­ lägen 15. Die Gegenanpreßplatte 8 ist im vorliegenden Fall über radial abstehende Nasen 30 sowie über entsprechende Ausspa­ rungen 31 im Schwungrad 6 drehfest aber axial verschiebbar ge­ führt. Die Federkraftbeaufschlagung der Gegenanpreßplatte 8 er­ folgt über eine Membranfeder 10, die sich in besonderer Weise für diesen Zweck eignet, da ihr Federkraftverlauf im großen Umfang beeinflußt werden kann. Das Schwungrad 6 ist hier auch über Befestigungsschrauben 21 an einer Übertragungsscheibe 18 befestigt, die ihrerseits über Befestigungsschrauben 20 an der Kurbelwelle 3 befestigt ist. Im vorliegenden Fall ist das Kupp­ lungsgehäuse 23 am Schwungrad 6 durch eine Schweißnaht 29 be­ festigt. Beide Teile sind mit einem zylindrischen Bereich 27 bzw. 39 versehen, die radial ohne Spiel axial übereinander ge­ schoben sind. Dabei bildet die Stirnseite 28 des zylindrischen Bereiches 27 des Kupplungsgehäuses 23 den Axialanschlag für die Gegenanpreßplatte 8, die hier mit ihren radial abstehenden Nasen 30 im ausgerückten Zustand der Reibungskupplung 2 zur An­ lage kommen kann. Eine Variante dieser Axialwegbegrenzung für die Gegenanpreßplatte 8 ist in Fig. 6 dargestellt. Für den Fall, daß im radial äußeren Bereich diese Wegbegrenzung nicht angeordnet werden kann, ist hier vorgesehen, daß im inneren Durchmesserbereich der Gegenanpreßplatte 8 im Schwungrad 6 mehrere am Umfang verteilte Nietbolzen 32 angeordnet sind, die jeweils eine Bundhülse 33 halten, die mit ihrem Bund einen Bund 34 der Gegenanpreßplatte 8 hintergreifen. Die Funktion der Konstruktion gemäß den Fig. 4 bis 6 läßt sich in gleicher Weise an den Fig. 7 und 8 erklären. Es ergeben sich hieraus die gleichen Vorteile.

Die Axialwegbegrenzung der Gegenanpreßplatte kann verbunden werden mit einer Restvorspannkraft der Feder, wodurch die Federkennlinie IV- gemäß Fig. 8 nicht bis zum Nullpunkt herun­ terreicht. Diese Federwegbegrenzung durch eine gezielte Vor­ spannkraft ermöglicht es, den gesamten Kupplungsbetätigungsweg um das Maß des nicht genutzten Belagfederweges zu verkürzen. Der gewonnene Betätigungsweg kann jedoch auch für eine günsti­ gere Übersetzung zwischen der Kupplungsbetätigung und der Kupplung genutzt werden, wobei die Betätigungskraft über den gesamten Betätigungsweg abgesenkt werden kann.

Claims (8)

1. Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Schwungrad der Brennkraftmaschine und Getriebeein­ gangswelle, umfassend ein an der Kurbelwelle befestigtes Schwungrad, eine Gegenanpreßplatte, die drehfest aber axial verlagerbar an dem Schwungrad auf der der Kurbelwelle ab­ gewandten Seite gehalten ist, wobei eine Feder zwischen Schwungrad und Gegenanpreßplatte diese in Richtung auf die schwungradferne Position belastet, eine Druckplatte mit Kupplungsgehäuse, umfassend eine drehfest aber axial verla­ gerbare Anpreßplatte, eine Membran- oder Tellerfeder zwi­ schen Anpreßplatte und Kupplungsgehäuse zur Belastung der Anpreßplatte in Richtung Schwungrad sowie eine Kupplungs­ scheibe zwischen Druckplatte und Gegenanpreßplatte, die drehfest auf einer Getriebeeingangswelle aufgesetzt ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

• a) das Kupplungsgehäuse (23) ist direkt mit dem Schwung­ rad (5, 6) fest verbunden;
• b) die Gegenanpreßplatte (7, 8) ist in eingerückter Stellung der Reibungskupplung (1, 2) durch die Kupp­ lungshauptfeder (13) unter Zwischenschaltung der An­ preßplatte (24) und der Kupplungsscheibe (14) in einer schwungradnahen Position gehalten.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenanpreßplatte (7, 8) in eingerücktem Zustand der Reibungskupplung (1, 2) in ihrer schwungradnahen Posi­ tion einen Restfederweg aufweist.

3. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Feder vorzugsweise als Tellerfeder (10) ausgebildet ist.

4. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die schwungradferne Position der Gegenan­ preßplatte (7, 8) durch feste Anschläge (25, 26; 28, 30; 33, 34) sichergestellt ist.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge von Kupplungsgehäuse (Flansch 25, Stirn­ seite 28) und von Nasen (26, 30) an der Gegenanpreßplatte (7, 8) gebildet sind.

6. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge von im Schwungrad (6) angebrachten Niet­ bolzen (32, 33) und einem Bund (34) der Gegenanpreßplatte (8) gebildet sind.

7. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gegenanpreßplatte (7) vorzugsweise über Tangentialblattfedern (17) am Schwungrad (5) befe­ stigt ist.

8. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschläge (25, 26; 28, 30; 33, 34) eine Mindestvorspannung der Feder (9, 10) bei ausgerückter Reibungskupplung (1, 2) sicherstellen.