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Die
Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung mit automatischem
Verschleißausgleich.
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Herkömmliche
Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen haben ein am Schwungrad der Brennkraftmaschine
befestigtes Kupplungsgehäuse,
das eine relativ zu dem Kupplungsgehäuse und dem Schwungrad drehfest
aber axial verlagerbar geführte Anpressplatte
umschließt.
Eine mit einer Getriebeeingangswelle drehfest verbundene Kupplungsscheibe
greift mit ihren Reibbelägen
zwischen die Anpressplatte und das Schwungrad. Zwischen der Anpressplatte
und dem Kupplungsgehäuse
ist eine Membranfeder abgestützt,
die die Reibbeläge
der Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und dem Schwungrad
einspannt. Je nach dem, ob es sich um eine gezogene oder um eine
gedrückte
Kupplung handelt, kann durch Ziehen oder Drücken der Federzungen der Membranfeder
die Anpressplatte entlastet oder die Kupplung damit ausgekuppelt
werden.
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Die
Reibbeläge
der Kupplungsscheibe und auch die zugeordneten Reibflächen der
Anpressplatte sowie des Schwungrades verschleißen in Betrieb, womit der axiale
Abstand der Anpressplatte vom Schwungrad und dementsprechend der
axiale Abstand der Stützstellen,
an welchen die Membranfeder an der Anpressplatte einerseits und
dem Kupplungsgehäuse
andererseits anliegt, ändert.
Mit der Änderung
des axialen Abstandes der Stützstellen ändert sich
aber die Position der Fe derzungen der Membranfeder in der eingekuppelten
Stellung und auch die Vorspannung der Membranfeder wird verändert. Dies ist
unerwünscht.
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Aus
der
EP-5 68 990 A2 ist
es für
eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung der vorstehend erläuterten
Art bekannt, an der Anpressplatte mehrere, in Umfangsrichtung gegeneinander
versetzte Schiebekeile radial beweglich zu führen und die Membranfeder über die
Schiebekeile an der Anpressplatte abzustützen. Diese Schiebekeile sind
mit ihrem verjüngten
Ende nach radial außen
gerichtet und haben einen für
Selbsthemmung bemessenen Keilwinkel. Verändert sich der Abstand zwischen
dem Schwungrad und der Anpressplatte verschleißbedingt, so werden die Schiebekeile
bei ausgerückter
Kupplung und damit von der Anpressplatte abgehobener Membranfeder
durch Fliehkraft in den sich ergebenen Spalte zwischen der Membranfeder
und der Anpressplatte getrieben. Die Schiebekeile gleichen damit
bei eingerückter
Kupplung den sich vergrößernden
axialen Abstand zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsgehäuse aus.
Die bekannte Reibungskupplung umfasst einen gleichfalls selbsttätig arbeitenden Wegbegrenzungsmechanismus,
der das maximale Spiel, um das sich die Membranfeder im Bereich
der Schiebekeile relativ zur Anpressplatte abheben kann, begrenzt.
Der Wegbegrenzungsmechanismus sorgt dafür, dass die Schiebekeile nur
die verschleißbedingte
Wegänderung
der Anpressplatte ausgleichen, nicht aber den Kupplungsweg der Membranfeder verengen.
Im Fall der aus der
EP-5
68 990 A2 , bekannten Reibungskupplung sind an der Anpressplatte
Spielgeber axial beweglich, jedoch durch Reibung arretierbar geführt. Die
Spielgeber liegen mit Anschlägen
an der Membranfeder an und begrenzen über die Anpressplatte den Nachstellweg
der Schiebekeile. Um die Anpressplatte relativ zu den Spielgebern
verstellen zu können,
sind diesen weitere Anschläge
zugeordnet, die die Bewegung der Spielgeber zum Schwungrad hin begrenzen.
Wie
EP-5 68 990 A2 zeigt,
lassen sich Wegbegrenzungsmechanismen dieser Art sowohl bei gezogenen
als auch bei gedrückten
Kupplungen einsetzen.
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Es
ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die selbsttätige Nachstelleinrichtung
einer Reibungskupplung so zu gestalten, dass sie mit vergleichsweise
geringen Betätigungskräften auskommt.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die Maßnahmen
entsprechend dem Hauptanspruch. Eine solche Nachstelleinrichtung
kommt wegen der mit ihr verbundenen, geringen Systemreibung mit
vergleichsweise geringen, auf den Geberkolben wirkenden Betätigungskräften aus.
Wird die Fläche
des Geberkolbens darüber
hinaus kleiner bemessen als die Fläche der von diesem Geberkolben
aus druckbelasteten Nehmerkolben, so wird eine Kraftübersetzung erreicht,
die die erforderlichen Betätigungskräfte weiter
verringert. So lange die über
den Geberkolben auf die Nehmerkolben, beispielsweise durch Federvorspannung
ausgeübte
Vorspannkräfte
größer sind
als die von der Membranfeder ausgeübten Gegenkräfte, kann
auf Rückstellventile
in dem das Druckmedium führenden
Weg verzichtet werden. Zweckmäßigerweise
enthält
jedoch der das Druckmedium führende Weg
eine zur Geberzylinder-Anordnung hin schließende Einweg-Ventilanordnung,
um die zur Betätigung
des Geberkolbens erforderlichen Kräfte möglichst gering halten zu können.
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Bei
der Nehmerzylinder-Anordnung kann es sich um einen die Drehachse
konzentrisch umschließenden
Ringzylindertyp handeln. Alternativ können auch mehrere in Umfangsrichtung
gegeneinander versetzte Nehmerzylinder vorgesehen sein, die, um gleichmäßige Druckkräfte in den
Nehmerzylindern zu erreichen, bevorzugt an einen gemeinsamen, das Druckmedium
führenden
Weg angeschlossen sind. Es versteht sich, dass den Nehmerzylindern
aber auch gesonderte Geberzylinder zugeordnet sein können.
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Im
folgenden werden die verschiedenen Aspekte der Erfindung anhand
einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei
zeigt:
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1 Einen Axiallängsschnitt
durch eine Hälfte
einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung
zur allgemeinen Erläuterung
einer selbsttätigen
Nachstelleinrichtung für
den Verschleißausgleich;
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2 einen Ausschnitt eines
Axiallängsschnittes
durch eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung ähnlich 1, deren selbsttätige Nachstelleinrichtung
ein Hydrauliksystem umfasst und
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3–5 Axialansichten
zur Erläuterung
von Varianten des Hydrauliksystems.
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1 zeigt eine gedrückte Kraftfahrzeug-Reibungskupplung
mit einem um eine Drehachse 1 rotierenden, bei 3 angedeuteten
Schwungrad, an welchen in nicht näher dargestellter Weise ein Kupplungsgehäuse 5 befestigt
ist. Das Kupplungsgehäuse 5 umschließt eine
Anpressplatte 7, die in nicht näher dargestellter Weise drehfest
aber axial verlagerbar an dem Kupplungsgehäuse 5 oder ggf. dem Schwungrad 3 geführt ist.
Axial zwischen sich gegenüber
liegenden Anlageflächen
der Anpressplatte 7 und des Schwungrades 3 sind
Reibbeläge 9 einer Kupplungsscheibe 11 angeordnet.
Die Kupplungsscheibe 11 ist drehfest mit einer nicht dargestellten Eingangswelle
eines Getriebes des Kraftfahrzeugs verbunden, während das Schwungrad 3 an
der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist. 13 bezeichnet
eine Membranfeder, von deren Ringscheibenkörper 15 eine Vielzahl
Federzungen 17 radial nach innen abstehen. Die Membranfeder 13 wird
im Fußbereich
ihrer Federzungen 17 durch Befestigungsbolzen 19 kippbeweglich
an dem Kupplungsgehäuse 5 gehalten.
Im Bereich ihres Außenumfanges
stützt
sich die Membranfeder 13 über einen dem Außenumfang
konzentrisch folgenden Drahtring 21 an einer Nachstelleinrichtung 25 ab.
Diese Nachstelleinrichtung 25 ist nicht Gegenstand der
vorliegenden Erfindung, sie dient lediglich dazu, das Prinzip der selbsttätigen Nachstellung
zu verdeutlichen. Die im Normalzustand vorgespannte Membranfeder 13 ist damit
zwischen der Anpressplatte 7 und dem Kupplungsgehäuse 5 eingespannt
und belastet die Anpressplatte 7 über die Reibbeläge 9 der
Kupplungsscheibe 11 zum Schwungrad 3 hin. Bei
entlasteten Federzungen 17 ist die Reibungskupplung damit
eingerückt.
Werden die Federzungen 17 in Richtung eines Pfeils 27 von
einem nicht näher
dargestellten Ausrücksystem
der Reibungskupplung zum Schwungrad 3 hin bewegt, verschwenkt
der Außenumfang
des Ringscheibenkörpers 15 der
Membranfeder 13 um die Befestigungsbolzen 19 von
dem Schwungrad 3 weg, wodurch die Anpressplatte 7 und damit
die Kupplungsscheibe 11 entlastet werden; die Reibungskupplung
ist damit ausgekuppelt.
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Bei
Verschleiß der
Reibbeläge 9 nähert sich die
Anpressplatte 7 im eingekuppelten Zustand dem Schwungrad 3 an.
Ohne die Nachstelleinrichtung 25 würde der Außenumfang der Membranfeder 13 gleichfalls
zum Schwungrad 3 hin verlagert mit der Folge, dass die
Ruheposition des Ausrücksystems und
auch die Vorspannung der Membranfeder 13 sich verändern würde. Die
Nachstelleinrichtung 25 gleicht den verschleißbedingt
sich ändernden
axialen Abstand der Anpressplatte 7 zum Kupplungsgehäuse 5,
das heißt
den Befestigungsbolzen 19 der Membranfeder 13,
selbsttätig
aus, so dass die Ruhestellung der Federzungen 17 und die
Vorspannkraft der Membranfeder 13 auch bei Verschleiß unverändert bleiben.
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Die
Nachstelleinrichtung 25 hat einen die Drehachse 1 zentrisch
umschließenden,
als Blechformteil ausgebildeten Führungsring 29, der
mit mehreren Befestigungselementen, beispielsweise Kerbnägeln oder
dergleichen, an einer ringförmigen,
konischen Auflagefläche 33 der
Anpressplatte 7 aufliegend befestigt ist. Der Führungsring 29 hat
mehrere Führungsaussparungen
für Schiebekeile 23,
die konisch, sich nach radial außen verjüngend ausgebildet sind und
radial verschiebbar angeordnet sind. Der Führungsring 29 ist
mit axial zur Membranfeder 13 hin abgebogenen Flanschschultern 41 versehen,
die axial an dem Drahtring 21 vorbeigreifen und den Drahtring 21 radial
führen.
Die Schiebekeile sitzen in Führungsaussparungen
des Führungsringes 29,
so dass sie bei ausgekuppelter Reibungskupplung und damit entlasteter
Anpressplatte 7 durch die in Betrieb auftretenden Fliehkräfte in einen
verschleißbedingt evtl.
zwischen der Anlagefläche 33 und
dem Drahtring 21 sich ergebenden Spalt eingetrieben werden, bis
das verschleißbedingt
entstandene Spiel ausgeglichen ist. Der Keilwinkel der Schiebekeile 23 ist
im Übrigen
so bemessen, dass die Schiebekeile durch Selbsthemmung zwischen
der Anlagefläche 33 und dem
Drahtring 21 fixiert sind.
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Um
zu verhindern, dass sich beim Ausrücken der Reibungskupplung der
Spalt zwischen der Auflagefläche 33 und
dem Drahtring 21 sich zu weit öffnet. sind der Anpressplatte 7 Spielgeber 45 zugeordnet, die
das Bewegungsspiel der An pressplatte 7 relativ zum Kupplungsgehäuse unabhängig von
der momentanen axialen Position der Anpressplatte 7 auf ein
vorgegebenes Maß begrenzen.
Die am Umfang der Anpressplatte 7 verteilt angeordneten
Spielgeber 45 sind mittels eines im Wesentlichen axial
verlaufenden Schiebebolzens 47 axial beweglich geführt. Die Schiebebolzen 47 erstrecken
sich radial außerhalb der
Reibbeläge 9 bis
an einer Anschlagfläche 49 des Schwungrades 3 heran,
an der sie bei eingekuppelter Reibungskupplung anliegen. Eine zwischen
dem Schiebebolzen 47 und der Anpressplatte 7 eingespannte
Feder 51 stellt den Anlagekontakt zur Anlagefläche 49 her.
Auf der dem Schwungrad 3 abgewandten Seite steht von dem
Schiebebolzen 47 ein Betätigungshebel 53 ab,
der den Axialweg, um den sich der Drahtring 21 von der
Anpressplatte 7 axial entfernen kann, begrenzt. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
liegt der Betätigungshebel 53 hierzu auf
der dem Drahtring 21 axial abgewandten Seite der Membranfeder 23 auf.
Bei der Ausrückbewegung der
Membranfeder nimmt diese den Betätigungshebel 53 und
damit den Schiebebolzen 47 mit. Die Abhebebewegung verkantet
den in einer Führungsbohrung 55 der
Anpressplatte 7 sitzenden Schiebebolzen 47 um
einen virtuellen Schwerpunkt 57, so dass durch Selbsthemmung
des Schiebebolzens 47 in der Bohrung 55 auch die
Anpressplatte 7 die Lüftbewegung
der Membranfeder 13 zwangsweise mitmacht. Eine zwischen
dem Betätigungshebel 53 und
der Anpressplatte 7 angeordnete Vorspannfeder 59 unterstützt das
von dem Betätigungshebel 53 ausgeübte, die
Selbsthemmung bewirkende Schwenkmoment um den Schwenkpunkt 57.
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Im
Normalbetrieb wird durch Betätigen
der Federzungen 17 in Richtung des Pfeils 27 die
Kupplung ausgerückt,
wobei die Membranfeder über
die Spielgeber 45 die Anpressplatte 7 zwangsweise
vom Schwungrad 3 axial wegbewegt. Verringert sich auf Grund
von Verschleiß die
axiale Dicke der Reibbeläge 9,
so sorgt die Vorspannkraft der Membranfeder 13, die die
Kraft der Federn 51 und 59 überwiegt, dass die Anpressplatte 7 trotz
der an der Anlagefläche 49 anstoßenden Scheibebolzen 47 bis
in Kupplungskontakt mit den Reibbelägen 9 zum Schwungrad 3 hin
gedrückt
wird. Zugleich vergrößert sich
verschleißbedingt
der Abstand der Betätigungshebel 53 von
der Anpressplatte 7. Beim nächsten Auskuppelvorgang entlastet
die Membranfeder 13 zunächst
die Anpressplatte 7, bevor sie die se über die Spielgeber 45 erneut
mitnimmt. Die Schiebekeile 23 können damit in den zwischen
der Anlagefläche 29 und
den Drahtring 21 ergebenden Spalt eindringen und gleichen
das verschleißbedingt
entstandene Spiel aus. Beim späteren
Einkuppelvorgang wird die Ruheposition der Membranfeder 13 erneut
durch die Spielgeber 45 und damit durch die Anlagefläche 49 festgelegt.
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Bei
der vorangegangenen erläuterten
Reibungskupplung handelt es sich um eine gedrückte Kupplung. Die Nachstelleinrichtung
25 wie
auch die Spielgeber
45 können auch bei gezogenen Reibungskupplungen
eingesetzt werden, wie dies beispielsweise in der
EP-568 990 A2 läutert ist.
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Der
Gegenstand der Erfindung wird nun anschließend an den Beispielen der 2 bis 5 näher erläutert.
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In
den 2 und 3 ist eine Ausführungsform dargestellt,
bei der die Nachjustierung hydraulisch erfolgt. Die Nachstelleinrichtung 25e umfasst
einen gleichachsig zur Drehachse 1e der Reibungskupplung
angeordneten, ringzylindrischen Nehmerzylinder 95 mit einem
in Richtung der Drehachse 1e verschiebbaren Ringkolben 97 sowie
wenigstens einen, hier 2, diametral sich gegenüber liegende
Geberzylinder 99, von denen jeder über ein zum Nehmerzylinder 95 hin öffnendes
Einwegventil 101 mit dem gemeinsamen Nehmerzylinder 95 verbunden
ist. Die Geberzylinder 99 haben radial zur Drehachse 1e bewegliche
Kolben 103, die bei Betätigung
den Ringkolben 97 des Nehmerzylinders zur Membranfeder 13e hin
ausschieben. Die Membranfeder 13e stützt sich an einer den Drahtring
der vorstehend erläuterten Ausführungsformer
setzenden Schneide 105 ab. Es versteht sich, dass anstelle
der Schneide gleichfalls ein Drahtring zur Abstützung der Membranfeder 13e vorgesehen
sein kann.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
der 2 sind die Kolben 103 der
Geberzylinder 99 auf der zur Drehachse 1e zugewandten
Seite der Geberzylinder-Druckräume angeordnet.
Die Kolben 103 bilden Fliehgewichte, die in Betrieb die
Geberzylinder 99 betätigen.
Die Kolben 103 werden zusätzlich durch Stellfedern 107 belastet.
Es versteht sich, dass die Stellfedern 107 ggf. auch entfallen
kön nen,
und weiterhin kann die Betätigung
der Geberzylinder 99 auch durch die Stellfedern 107 allein
erfolgen, wobei dann die Geberzylinder 99 auch anders als
dargestellt in der Anpressplatte 7e angeordnet werden können.
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Die
Einwegventile 101 sorgen dafür, dass die Kraft der Membranfeder 13e die
Nachstelleinrichtung 25e nicht dejustieren kann. Die Gesamtfläche des Ringkolbens 97 ist
zweckmäßigerweise
größer bemessen
als die Gesamtfläche
der Kolben 103 der Geberzylinder 99, so dass sich
eine Kraftübersetzung
ergibt. Als Hydraulikmedium kann nicht nur eine Hydraulikflüssigkeit
eingesetzt werden, sondern auch pulverförmiges Hydraulikmedium oder
dergleichen.
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4 zeigt eine Variante der
Nachstelleinrichtung aus 2,
bei welcher anstelle eines ringzylindrischen Nehmerzylinders mehrere
in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Nehmerzylinder 95f mit
gesonderten, achsparallel zur Drehachse 1f verschiebbaren
Kolben 97f in der Anpressplatte 7f vorgesehen
sind. Die Membranfeder stützt
sich, ggf. wiederum über
einen Drahtring, an den einzelnen Kolben 97f ab. Jedem
Nehmerzylinder 95f ist ein gesonderter Geberzylinder 99f zugeordnet,
der in der anhand der 2 und 3 erläuterten Weise durch Fliehkraft
oder/und Federkraft betätigt
wird, und über ein
gesondertes Einwegventil an den Nehmerzylinder 95f angeschlossen
ist.
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5 zeigt eine Variante der
Ausführungsform
nach 4, bei welcher
die in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt in der Anpressplatte 7g angeordneten
Nehmerzylinder 95g durch einen gemeinsamen Hydraulikverbindungskanal 109 miteinander
verbunden sind, so dass sie ein kommunizierendes, hydraulisches
System bilden, an das wenigstens ein, hier mehrere, Geberzylinder 99g angeschlossen
sind. Die Geberzylinder 99g werden wiederum durch Fliehkraft
oder Federkraft betätigt.
Der Hydraulikverbindungskanal 109 sorgt für gleichmäßige Druckbelastung
der die Membranfeder stützenden,
gleichachsig zur Drehachse 1g beweglichen Kolben 97g der
Nehmerzylinder 95g.