DE19507965A1 - Reibungskupplung - Google Patents
ReibungskupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge mit einer Druckplatte, die drehfest, je
doch axial begrenzt verlagerbar mit einem Gehäuse verbunden
ist, wobei zwischen Gehäuse und Druckplatte wenigstens ein
Betätigungsmittel und ein Kraftspeicher vorgesehen sind,
über den die Druckplatte in Richtung einer zwischen dieser
und einer Gegendruckplatte, wie einem Schwungrad, einklemm
baren Kupplungsscheibe beaufschlagbar ist, wobei eine
zumindest den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheibe
kompensierende Nachstellvorkehrung vorhanden ist, welche
eine zwischen Betätigungsmittel oder Kraftspeicher und
Druckplatte vorgesehene Verschleißkompensationseinrichtung
umfaßt, die jeweils eine dem Verschleißzustand der Reibbelä
ge entsprechende axiale Einstellung zwischen Betätigungs
mittel oder Kraftspeicher und Druckplatte einnimmt, wobei
beim Erreichen der dem aktuellen Verschleißzustand der
Reibbeläge entsprechenden Einstellung die Verschleißkom
pensationseinrichtung durch von der Druckplatte getragene
bzw. vorgesehene Mittel in ihrer Nachstellfunktion begrenzt
wird.
Derartige selbstnachstellende Kupplungen sind durch die
DE-OS 43 06 505 vorgeschlagen worden.
Bei diesen bekannten Konstruktionen ist die zwischen
Tellerfeder und Druckplatte vorgesehene Verschleißkom
pensationseinrichtung, welche in vorteilhafter weise einen
Nachstellring umfassen kann, gegenüber den Begrenzungs
mitteln für die Kompensationseinrichtung bzw. den Ver
schleißsensoren radial versetzt angeordnet. Die Verschleiß
sensoren sind somit mit der Kompensationseinrichtung über
einen verhältnismäßig langen Hebelarm bzw. radialen Ausleger
verbunden, wodurch auch eine gewisse axiale Nachgiebigkeit
aufgrund der vorhandenen Spiele bzw. der Elastizität der
Bauteile zwischen den Verschleißsensoren und der Kompensa
tionseinrichtung vorhanden ist. Dadurch besitzt die An
sprechgenauigkeit der zumindest einen Verschleiß der
Reibbeläge der Kupplungsscheibe kompensierenden Nachstell
einrichtung eine bestimmte Streuung.
Bei Ausführungsformen, bei denen die Verschleißsensoren über
einen Reibeingriff an der Druckplatte gehaltert sind und
dieser Reibeingriff verhältnismäßig nahe an den an die
Reibfläche der Druckplatte angrenzenden Bereichen vorgesehen
ist, besteht weiterhin das Problem, daß der Reibeingriff
bzw. die Reibkrafteinstellung, mit der die Sensoren gegen
über der Druckplatte in axialer Richtung gehaltert werden,
infolge der vorhandenen starken Erwärmung einer verhältnis
mäßig großen Streuung unterworfen ist. Es ist also bei einer
derartigen Konstruktion äußerst schwierig, die erforderliche
axiale Verlagerkraft für die Sensoren innerhalb enger
Toleranzen zu halten, und zwar aufgrund der thermischen
Belastung.
Die Genauigkeit der Nachstellung bei den bekannten Kon
struktionen kann weiterhin durch eine infolge von Hitze
einwirkung auftretende Topfung bzw. Verformung der Druck
platte beeinträchtigt werden. Bei momentan auftretenden sehr
hohen thermischen Belastungen der Druckplatte, z. B. infolge
kurzfristiger sehr starker Reibarbeit oder partieller
Erwärmung, kann bei ungünstiger Auslegung der Druckplatte
die Topfung bzw. Tellerung derselben derart groß werden, daß
eine Nachstellung in der Nachstellvorkehrung auftritt, ohne
daß tatsächlich Verschleiß an den Reibbelägen vorhanden ist.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die
Funktionssicherheit der eingangs erwähnten Reibungskupp
lungen bzw. Nachstellvorkehrungen zu verbessern, insbesonde
re die vorerwähnten Störmöglichkeiten zu minimieren.
Weiterhin sollen die Kupplungen einen einfachen Aufbau
besitzen und eine preiswerte Herstellung gewährleisten.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß die
Verschleißkompensationseinrichtung und die eine unzulässige
Nachstellung derselben gewährleistenden Mittel zumindest
annähernd auf gleichem Durchmesser bzw. auf gleicher
radialer Höhe vorgesehen werden. Dabei kann es besonders
vorteilhaft sein, wenn die Kompensationseinrichtung und die
Begrenzungsmittel in axialer Richtung der Kupplung betrachtet
übereinander angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung der gesamten Nachstellvorkehrung kann gewähr
leistet werden, daß eine thermische Verformung der Druck
platte praktisch keine die Funktion der Vorkehrung beein
trächtigende Auswirkung verursacht. Weiterhin kann der
Materialeinsatz für die die Nachstellvorkehrung bildenden
Bauteile verringert werden. Zudem wird durch die konzen
trierte Anordnung der die Nachstellvorkehrung bildenden
Bauteile eine gedrängte Bauweise gewährleistet.
Durch die zwischen den zum Ein- und Ausrücken der Rei
bungskupplung vorgesehenen Betätigungsmitteln und der
Druckplatte oder zwischen dem Kraftspeicher und der Druck
platte wirksame Verschleißkompensationseinrichtung wird eine
praktisch gleichbleibende Kraftbeaufschlagung der Druck
platte durch den Kraftspeicher gewährleistet. Es ist gemäß
der Erfindung eine die Nachstellung der Kompensations
einrichtung über den tatsächlich aufgetretenen Verschleißweg
hinaus verhindernde Vorkehrung an der Druckplatte vor
gesehen, wobei die Verschleißnachstellung und die Begrenzung
dieser Nachstellung während eines Kupplungsausrückvorganges
erfolgen.
Für die Funktion und den Aufbau der Reibungskupplung kann es
besonders vorteilhaft sein, wenn zwischen Gehäuse und Druck
platte eine axial verspannte Tellerfeder vorgesehen ist, die
einen ringförmigen, den Kraftspeicher bildenden Grundkörper
besitzt, von dem radial nach innen hin sich erstreckende
Zungen zur Bildung von Betätigungsmitteln ausgehen, die mit
radial äußeren Bereichen um eine vom Gehäuse bzw. Deckel
getragene ringartige Abstützung verschwenkbar ist und mit
radial weiter innen liegenden Bereichen die Druckplatte
beaufschlagt.
Die Begrenzungsmittel der Kompensationseinrichtung können in
einfacher Weise durch wenigstens einen Verschleißsensor ge
bildet sein, der wenigstens ein gegenüber der Druckplatte
verlagerbares Sensorbauteil besitzt, wobei dieses falls
notwendig durch Anlage an einem axial festen Bauteil auch
den Ausrückweg der Druckplatte limitieren kann. Das axial
feste Bauteil kann dabei durch das Kupplungsgehäuse gebildet
sein. In vorteilhafter Weise ist das Sensorbauteil derart
ausgestaltet und an der Druckplatte angeordnet, daß über die
Lebensdauer der Reibungskupplung ein praktisch gleich
bleibender Ausrückweg der Druckplatte gegenüber dem Gehäuse
erhalten bleibt.
Um einen einwandfreien Ausgleich des Belagverschleißes zu
gewährleisten, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das
Sensorbauteil gegenüber der Druckplatte axial verlagerbar
gehaltert ist. Hierfür kann das Sensorbauteil entweder mit
telbar oder unmittelbar mit der Druckplatte über eine eine
Selbstnachstellung bzw. automatische Nachstelleinrichtung
ermöglichende Verbindung gekoppelt sein, so daß es durch
Anlage an wenigstens einem axial festen Bauteil gegenüber
der Druckplatte entsprechend dem Belagverschleiß verlagert
werden kann. Diese Verlagerung findet zweckmäßigerweise
während eines Einkuppelvorganges statt. Der Anlagebereich
für das Sensorbauteil kann am Kupplungsgehäuse und/oder an
der Gegendruckplätte vorgesehen sein. Durch Anlage des Ver
schleißsensors an dem entsprechenden axial festen Bauteil
kann die Kompensationseinrichtung während eines Ausrückvor
ganges sicher entlastet werden, wodurch bei Vorhandensein
eines Belagverschleißes die Kompensationseinrichtung
nachstellen kann, bis diese Nachstellung durch Zusammen
wirken eines Nachstellelementes der Kompensationseinrichtung
mit dem Sensorbauteil begrenzt wird. Die Begrenzung des
Abhub- bzw. Ausrückweges der Druckplätte kann auch mittels
eines zwischen dieser Druckplatte und dem Gehäuse vor
gesehenen Anschlages erfolgen.
In vorteilhafter Weise können mehrere über den Umfang der
Druckplatte verteilte Verschleißsensoren vorgesehen werden.
Die Sensorbauteile können einen Anlagebereich besitzen, der
mit einem Gegenanlagebereich eines Kompensationsbauteiles
bzw. eines Nachstellelementes der Kompensationseinrichtung
beim Ausrücken der Reibungskupplung zusammenwirkt. Die eine
selbsttätige Nachstellung eines Sensorbauteils ermöglichende
Verbindung kann z. B. mittels eines Reibschlusses zwischen
dem Sensorbauteil und der Druckplatte erzeugt werden, wobei
bei Überschreitung einer bestimmten Kraft während eines Ein
kuppelvorganges der Reibschluß überwunden wird, wodurch das
Sensorbauteil gegenüber der Druckplatte entsprechend dem
angefallenen aktuellen Verschleiß nachgestellt wird. Die
selbsttätig nachstellende Verbindung kann jedoch auch über
eine freilaufähnliche Vorkehrung erfolgen, die während eines
Einkuppelvorganges eine Nachstellung des Sensorbauteils
gegenüber der Druckplatte zuläßt, wohingegen beim Auskuppeln
der Reibungskupplung das Sensorbauteil durch die Verbindung
gegenüber der Druckplatte festgelegt bzw. blockiert wird.
Ein besonders einfacher und funktionssicherer Aufbau einer
Nachstellvorkehrung zum Ausgleich des Belagverschleißes
innerhalb einer Reibungskupplung kann dadurch gewährleistet
werden, daß die Kompensationseinrichtung ein Auflagebauteil
für den Kraftspeicher, wie insbesondere eine Tellerfeder,
umfaßt und zwischen diesem Auflagebauteil und der Druck
platte eine Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, die beim
Ausrücken der Reibungskupplung eine selbsttätige Verschleiß
nachstellung des Auflagebauteils bewirkt und beim Einrücken
der Kupplung selbsthemmend ist. Das bedeutet, daß beim
Entlasten des Auflagebauteils die Ausgleichseinrichtung
freigegeben wird und beim Belasten des Auflagebauteils die
Ausgleichseinrichtung ihre Einstellung beibehält, also
blockiert wird bzw. ist. Hierfür kann es vorteilhaft sein,
wenn das Auflagebauteil axial in Richtung von der Druck
platte weg verlagerbar, in axialer Richtung auf die Druck
platte zu jedoch arretierbar ist. Die Kompensationsein
richtung kann dabei beim Ausrücken der Reibungskupplung
freilaufähnlich wirken, beim Einrücken der Kupplung jedoch
selbsthemmend sein.
Ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau der
Reibungskupplung kann mittels einer Kompensationseinrichtung
erzielt werden, die zwei sich aneinander abstützende
Rampenanordnungen aufweist. Für die Funktion der Rampen
anordnung kann es dabei besonders zweckmäßig sein, wenn die
eine Rampenanordnung gegenüber der Druckplatte drehfest ist,
und die andere Rampenanordnung gegenüber einem von der
Tellerfeder beaufschlagbaren Kompensationsbauteil drehfest
ist, wobei in vorteilhafter Weise dieses Kompensations
bauteil gegenüber der Druckplatte verdrehbar gelagert ist.
Ein besonders einfacher Aufbau der Kompensationseinrichtung
kann durch Verwendung eines ringförmigen Bauteiles zur Bil
dung eines Kompensationsbauteiles gewährleistet werden. In
vorteilhafter Weise kann dieses Kompensationsbauteil durch
das Auflagebauteil für die Tellerfeder gebildet sein. Das
ringförmige Bauteil kann über Rampen gegenüber der Druck
platte abgestützt sein. Diese Rampen können mit Gegenrampen
zusammenwirken, wobei diese Rampenanordnungen in vorteilhaf
ter Weise über wenigstens ein Federelement zueinander
verspannt sein können. Die Rampen können unmittelbar am
ringförmigen, z. B. aus Blech hergestellten Bauteil angeformt
sein. Die Gegenrampen können unmittelbar an der Druckplatte
angeformt sein. Es kann jedoch auch wenigstens eine dieser
Rampengruppen durch einzelne Bauteile, wie z. B. keilartige
Bauteile, gebildet sein, die zwischen der Druckplatte und
dem ringförmigen Bauteil angeordnet sein können.
Um eine selbsttätige Nachstellung der Kompensationsein
richtung zu gewährleisten, können die Gegenrampen in
Richtung der Rampen federbeaufschlagt sein. Diese Feder
beaufschlagung kann mittels zwischen den die Rampen und die
Gegenrampen bildenden Bauteilen verspannten Federn, wie z. B.
Schraubenfedern, erfolgen. Um eine einwandfreie Halterung
und Führung der die Rampen und Gegenrampen verspannenden
Federn zu gewährleisten, kann es vorteilhaft-sein, wenn zu
mindest die Endbereiche dieser Federn durch die die Rampen
und Gegenrampen bildenden Bauteile geführt sind. Hierfür
können die entsprechenden Bauteile Ansätze bzw. Vorsprünge
aufweisen, die sich zumindest in die Endbereiche der vorge
spannten Federn erstrecken und/oder Ausnehmungen besitzen,
in denen die Federn geführt sind.
Durch entsprechende Wahl des Auflaufwinkels der Rampen
und/oder der Gegenrampen sowie des Reibungskoeffizienten
zwischen den Rampen und Gegenrampen kann die Kompensations
einrichtung derart ausgelegt werden, daß eine Selbsthemmung
bei axialer Verspannung erfolgen kann. Hierfür können die
Rampen und/oder Gegenrampen derart ausgebildet werden, daß
sie in axialer Richtung einen Steigungswinkel besitzen, der
zwischen 4° und 20° liegt, vorzugsweise in der Größenordnung
von 4° bis 10°. Es kann also durch eine entsprechende
Auslegung der Kompensationseinrichtung gewährleistet werden,
daß diese während der Einkuppelphase der Reibungskupplung
selbsthemmend ist, so daß keine zusätzlichen Mittel erfor
derlich sind, um eine ungewollte Rückstellung der Kom
pensationseinrichtung zu vermeiden.
Die die Rampen und Gegenrampen verspannenden Kraftspeicher
können derart vorgespannt sein, daß stets beim Auftreten
bzw. Vorhandensein eines Belagverschleißes eine Nachstellung
erfolgt, also die Verschleißnachstellung auch bei rotieren
der Kupplung erfolgen kann. Die Federbeaufschlagung der
Rampen und Gegenrampen kann dabei in vorteilhafter Weise
derart erfolgen, daß die Funktion der übrigen Federn, wie
insbesondere der Betätigungstellerfeder und der die Druck
platte mit dem Gehäuse bzw. Deckel verbindenden Blattfedern,
nicht bzw. praktisch nicht beeinflußt wird.
Für die Nachstellfunktion der Kompensationseinrichtung kann
es besonders vorteilhaft sein, wenn beim Ausrücken der Kupp
lung der Tellerfederweg im Durchmesserbereich der Druckplat
tenbeaufschlagung durch die Tellerfeder größer ist als der
Abhubweg der Druckplatte. Dieser Abhubweg kann durch
Begrenzungsmittel festgelegt werden. Dadurch kann gewähr
leistet werden, daß nach Anlage der Begrenzungsmittel an
einem axial festen Bauteil, z. B. dem Kupplungsdeckel, die
Kompensationseinrichtung entlastet und somit zur Nach
stellung freigegeben wird.
Eine besonders vorteilhafte und gedrängte Bauweise der
Reibungskupplung kann dadurch gewährleistet werden, daß die
Rampenanordnungen, der Verschleißsensor und das Auflagebau
teil für die Tellerfeder axial übereinander angeordnet
werden. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn die Abstützung
zwischen der Tellerfeder und dem an der Druckplatte abge
stützten Auflagebauteil sowie die Abstützung zwischen dem
Auflagebauteil und dem Sensorbauteil zumindest annähernd auf
gleichem Durchmesser erfolgen. Dadurch kann gewährleistet
werden, daß infolge einer Vorformung der Druckplatte keine
ungewollte Verstellung in der Nachstellvorkehrung erfolgt.
Die eine ungewollte Nachstellung der Verschleißkompensa
tionseinrichtung verhindernden Mittel können in vorteilhaf
ter Weise im radialen Erstreckungsbereich der Rampenanord
nungen vorgesehen werden. Hierfür kann die Druckplatte im
radialen Erstreckungsbereich der Rampenanordnungen axiale
Vorsprünge aufweisen, auf denen jeweils ein Sensorbauteil
axial verlagerbar aufgenommen ist. Diese axiale Verlager
barkeit erfolgt dabei entgegen einer eine Selbstnachstellung
ermöglichenden Verbindung. Diese Verbindung kann in vor
teilhafter Weise durch eine Reibverbindung gebildet sein.
Die Vorsprünge können durch Stifte gebildet sein, welche in
Bohrungen der Druckplatte aufgenommen sind. Auf diesen Stift
können hülsenartige Sensorbauteile reibend aufgenommen sein.
Diese Sensorbauteile dienen als Anschlag für das druck
plattenseitige Auflagebauteil der Tellerfeder. Die axiale
Vorsprünge der Druckplatte erstrecken sich in vorteilhafter
Weise durch dieses Auflagebauteil, wobei, sofern dieses
Auflagebauteil gleichzeitig eine Rampenanordnung trägt, in
diesem sich in Umfangsrichtung erstreckende Ausnehmungen
vorgesehen sind, die eine Verdrehung dieses Bauteiles bzw.
der Rampen gegenüber der Druckplatte zum Zwecke einer
Nachstellung ermöglichen. Vorteilhaft kann es sein, wenn die
axialen Vorsprünge der Druckplatte sowie die darauf aufge
nommenen Sensorbauteile sich axial durch Ausnehmungen im
Kupplungsdeckel erstrecken. In vorteilhafter Weise weist
auch die Tellerfeder Ausnehmungen auf, durch welche sich die
Sensorbauteile und die Vorsprünge axial erstrecken können.
Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken kann es zweckmäßig
sein, wenn zumindest annähernd ab dem Weg in Ausrückrich
tung, von dem an die Druckplatte die Kupplungsscheibe nicht
mehr oder nur noch unwesentlich beaufschlagt, der Kupplungs
tellerfeder die Kraft eines weiteren Kraftspeichers über
lagert wird. Diese Überlagerung kann dabei in vorteilhafter
Weise derart erfolgen, daß der resultierende Kraft-Wegver
lauf gegenüber dem Kraft-Wegverlauf der Kupplungstellerfeder
egalisiert wird, das bedeutet also, die Kraftabweichung über
den Ausrückweg betrachtet verringert bzw. minimiert wird.
Eine derartige zusätzliche Feder, die ebenfalls durch eine
Tellerfeder gebildet sein kann, kann als Kompensationsfeder
bezeichnet werden. Bezüglich der Wirkungsweise einer
derartigen Kompensationsfeder wird auf die deutsche Patent
anmeldung P 43 17 586.4 verwiesen, deren diesbezüglichen
Offenbarungsinhalt auch als in die vorliegende Erfindung
integriert zu betrachtet ist.
Für die Funktion der Reibungskupplung, insbesondere zur
Minimierung des Ausrückkraftverlaufes bzw. der maximal
erforderlichen Ausrückkraft, kann es weiterhin besonders
vorteilhaft sein, wenn die zwischen Druckplatte und Gegen
druckplatte einklemmbare Kupplungsscheibe Reibbeläge be
sitzt, zwischen denen eine sogenannte Belagfederung, wie sie
beispielsweise durch die DE-OS 36 31 863 bekannt geworden
ist, angeordnet ist. Durch Verwendung einer derartigen Kupp
lungsscheibe wird die Betätigung, insbesondere der Ausrück
vorgang der Reibungskupplung, unterstützt. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß im eingerückten Zustand der Reibungs
kupplung die verspannte Belagfederung auf die Druckplatte
eine Reaktionskraft ausübt, die der von der Anpreßtel
lerfeder bzw. Betätigungstellerfeder auf diese Druckplatte
ausgeübten Kraft entgegengerichtet ist. Beim Ausrückvorgang
wird während der axialen Verlagerung der Druckplatte diese
zunächst durch die federnd verspannte Belagfederung zurück
gedrängt, wobei gleichzeitig, infolge des im Ausrückbereich
vorhandenen verhältnismäßig steil abfallenden Kennlinien
abschnittes der Anpreßtellerfeder, die von dieser auf die
Druckplatte ausgeübte Kraft abnimmt. Mit der Abnahme der von
der Anpreßtellerfeder auf die Druckplatte ausgeübten Kraft
kann auch die von der Belagfederung auf diese Druckplatte
ausgeübte Rückstellkraft abnehmen. Die effektiv zum Aus
rücken der Reibungskupplung erforderliche Kraft ergibt sich
aus der Differenz zwischen Rückstellkraft der Belagfederung
und Anpreßkraft der Anpreßtellerfeder, wobei noch die
Axialkraft der gegebenenfalls zwischen Druckplatte und
Gehäuse verspannten Blattfedern zu berücksichtigen ist. Nach
Entspannung der Belagfederung, also beim Abhub der Druck
platte von den Reibbelägen bzw. Freigabe der Kupplungs
scheibe durch die Druckplatte, wird die erforderliche Aus
rückkraft hauptsächlich durch die Anpreßtellerfeder be
stimmt. Die Kraft-Weg-Charakteristik der Belagfederung und
die Kraft-Weg-Charakteristik der Anpreßtellerfeder sowie die
Kraft-Weg-Charakteristik der Blattfedern können derart
aufeinander abgestimmt sein, daß bei Freigabe der Kupplungs
scheibe durch die Druckplatte die zum Betätigen der An
preßtellerfeder erforderliche Kraft sich auf einem niedrigen
Niveau befindet. Es könnte also durch Annäherung oder gar
Angleichung der Belagfederungscharakteristik an den durch
Anpreßtellerfeder und eventuell vorhandene Blattfedern
gebildete bzw. resultierende Kraftverlauf bis zur Freigabe
der Kupplungsscheibe durch die Druckplatte nur eine sehr
geringe, im Extremfall praktisch überhaupt keine Betäti
gungskraft für die Anpreßtellerfeder erforderlich sein.
Beim Abstimmen der einzelnen Federkräfte muß also die von
den zwischen der Druckplatte und dem Gehäuse wirksamen
Blattfedern aufgebrachte Axialkraft berücksichtigt werden.
Weiterhin ist bei der Auslegung der Kupplung zu beachten,
daß die Verschiebe- bzw. Verstellkraft der Verschleißfühler
bzw. Verschleißsensoren durch den wenigstens einen Anpreß
kraftspeicher, wie insbesondere Tellerfeder, aufgebracht
werden muß und somit dieser Kraftspeicher entsprechend
stärker ausgebildet werden sollte. Weiterhin ist es von
Vorteil, wenn die Verstellkraft der Verschleißsensoren
derart bemessen ist, daß diese mit Sicherheit größer ist als
die durch die Verspannung der Rampen und Gegenrampen
erzeugte resultierende Axialkraft, welche über die Ver
schleißsensoren abgefangen wird.
Anhand der Fig. 1 bis 3 sei die Erfindung näher erläu
tert.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Reibungskupplung im Schnitt,
Fig. 2 einen in Umfangsrichtung betrachteten Schnitt gemäß
der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm mit verschiedenen Kennlinien, aus denen
das Zusammenwirken der einzelnen Feder- und Nachstellele
mente der Reibungskupplung gemäß Fig. 1 zu entnehmen ist.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Reibungskupplung 1
besitzt ein Gehäuse 2 und eine mit diesem drehfest verbunde
ne, jedoch axial begrenzt verlagerbare Druckscheibe 3. Axial
zwischen der Druckscheibe 3 und dem Deckel 2 ist eine
Anpreßtellerfeder 4 verspannt, die um eine vom Gehäuse 2
getragene ringartige Schwenklagerung 5 verschwenkbar ist und
die Druckscheibe 3 in Richtung einer mit dem Gehäuse 2 fest
verbundenen Gegendruckplatte 6, wie zum Beispiel einem
Schwungrad, beaufschlagt, wodurch die Reibbeläge 7 der
Kupplungsscheibe 8 zwischen den Reibflächen der Druckscheibe
3 und der Gegendruckplatte 6 eingespannt werden.
Die Druckscheibe 3 ist mit dem Gehäuse 2 über in Umfangs
richtung bzw. tangential gerichtete Anlenkmittel in Form von
Blattfedern drehfest verbunden. Bei dem dargestellten Aus
führungsbeispiel besitzt die Kupplungsscheibe 8 sogenannte
Belagfedersegmente 10, die einen progressiven Drehmomentauf
bau beim Einrücken der Reibungskupplung gewährleisten, indem
sie über eine begrenzte axiale Verlagerung der beiden
Reibbeläge 7 in Richtung aufeinander zu einen progressiven
Anstieg der auf die Reibbeläge 7 einwirkenden Axialkräfte
ermöglichen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die
Tellerfeder 4 einen die Anpreßkraft aufbringenden ringförmi
gen Grundkörper 4a, von dem radial nach innen hin ver
laufende Betätigungszungen 4b ausgehen. Die Tellerfeder 4
ist dabei derart eingebaut, daß sie mit radial weiter außen
liegenden Bereichen um die Schwenklagerung 5 kippbar ist und
mit radial weiter innen liegenden Bereichen die Druckscheibe
3 beaufschlagt. Die Schwenklagerung 5 umfaßt eine Schwenk
auflage 11, die hier durch einen am Gehäuse 2 zentrierten
Drahtring gebildet ist. Die Betätigungstellerfeder 4 ist
gegenüber dem Gehäuse 2 zentriert und gegen Verdrehung
gesichert.
Die Kupplung 1 besitzt eine den axialen Verschleiß an den
Reibflächen der Druckscheibe 3, der Gegendruckplatte 6 sowie
der Reibbeläge 7 kompensierende Nachstellvorkehrung 12, die
aus einer zwischen Anpreßtellerfeder 4 und Druckscheibe 3
vorgesehenen Verschleißkompensationseinrichtung 13 sowie aus
einer einen Verschleiß feststellenden Sensoreinrichtung 14
besteht. Die beiden Einrichtungen 13 und 14 sind zumindest
annähernd auf gleichem Durchmesser vorgesehen. Weiterhin
sind die Einrichtungen 13 und 14 axial übereinander
angeordnet.
Die als Verschleißfühler wirksame Einrichtung 14 besitzt
eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichmä
ßig verteilten Verschleißsensoren 15. Die Verschleißsensoren
15 besitzen jeweils ein axial verlagerbares Element 16, das
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Buchse
bzw. Hülse 16 gebildet ist. Eine solche als Sensorbauteil
dienende Hülse 16 ist auf einem axialen Vorsprung der
Druckplatte 3, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch einen Stift 17 gebildet ist, aufgenommen. Der Stift 17
erstreckt sich axial und ist in einer Bohrung 18 der
Druckplatte 3 fest aufgenommen. Die Hülse 16 ist über eine
Reibverbindung mit dem Stift 17 gekoppelt. Hierfür kann die
Hülse 16 in Längsrichtung geschlitzt sein und radial federn,
wobei im entspannten Zustand der Hülse 16 deren Innendurch
messer kleiner ist als der Außendurchmesser des Stiftes 17,
so daß die Hülse 16 radial verspannt auf dem Stift 17
aufgenommen ist, wodurch zwischen der Hülse 16 und dem Stift
17 ein durch die Vorspannung der Hülse 16 bestimmter
Reibwiderstand in axialer Richtung gegeben ist. Die Hülse 16
besitzt einen durch einen radialen Bund gebildeten Anschlag
19, der zumindest bei an den Reibbelägen 7 auftretendem
Verschleiß sich axial am Gehäuse 2 abstützt. Der Anschlag
bund 19 ist auf der der Druckplatte 3 abgekehrten Seite des
Gehäuses 2 vorgesehen. Der Stift 17 und die Hülse 16 er
strecken sich durch eine im Bodenbereich des Deckels 2
vorgesehene Öffnung 20. Weiterhin erstreckt sich der Stift
17 sowie in vorteilhafter Weise auch die Hülse 16 durch eine
in der Tellerfeder 4 vorgesehene Öffnung 21. Beim Einrücken
der Reibungskupplung und vorhandenem Verschleiß an den
Reibbelägen 7 kommt das Sensorbauteil 16 mit seinem Anschlag
19 am Gehäuse 2 zur Anlage, wodurch gewährleistet wird, daß
die Druckscheibe 3 entsprechend dem vorhandenen Belagver
schleiß gegenüber dem Sensorbauteil 16 axial verlagert wird.
Die Verschleißkompensationseinrichtung 13 besitzt ein von
der Tellerfeder 4 beaufschlagtes Kompensationsbauteil in
Form eines im Querschnitt U-artig ausgebildeten Blechringes
22. Der Blechring 22 wird im eingerückten Zustand der
Reibungskupplung 1 durch die Tellerfeder 4 beaufschlagt und
überträgt die von der Tellerfeder 4 aufgebrachte axiale
Kraft auf die Druckscheibe 3. Radial innen besitzt der
Blechring 22 einen ringförmigen, sich in axialer Richtung
erstreckenden Randbereich. Radial außen besitzt der Blech
ring 22 ebenfalls einen sich in axialer Richtung zur Druck
scheibe 3 hin erstreckenden Randbereich 23.
Zwischen dem Kompensationsring 22 und der Druckscheibe 3 ist
eine Ausgleichseinrichtung 24 vorgesehen, die beim Ausrücken
der Reibungskupplung 1 und vorhandenem Belagverschleiß eine
selbsttätige Nachstellung des Kompensationsringes 22
ermöglicht und beim Einrücken der Kupplung selbsthemmend,
also blockierend, wirkt. Dadurch wird gewährleistet, daß
während der Einrückphase der Reibungskupplung 1 der Ring 22
eine definierte axiale Lage gegenüber der Druckscheibe 3
beibehält. Diese definierte Lage kann sich nur während eines
Ausrückvorganges und entsprechend dem auftretenden Belag
verschleiß verändern.
Die Nachstelleinrichtung 24 umfaßt mehrere, vorzugsweise
über den Umfang gleichmäßig verteilte Paare von Rampen 25,
26 (Fig. 2), die sich in Umfangsrichtung erstrecken und -
in axialer Richtung der Reibungskupplung 1 betrachtet -
einen Höhenunterschied überbrücken. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die eine Rampenanordnung 25 un
mittelbar am ringförmigen Bauteil 22 angeformt. Hierfür ist
der äußere sich axial erstreckende Randbereich 23 des Ringes
22 mit entsprechenden Anformungen bzw. Ausschnitten ver
sehen. Die zweite Rampenanordnung 26 ist unmittelbar an der
Druckscheibe 3 angeformt. Diese Rampenanordnung 26 ist durch
Nocken bzw. axiale Vorsprünge 27 gebildet, die auf der dem
Deckel 2 zugewandten Seite der Druckscheibe 3 vorgesehen
sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stützen sich
die paarweise zugeordneten Rampen 25, 26 unmittelbar anein
ander ab. Die Auflauframpen 25, 26 sind gegeneinander
verspannt. Hierfür sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist,
Kraftspeicher in Form von Schraubenfedern 28 vorgesehen, die
in Umfangsrichtung der Reibungskupplung 1 betrachtet,
zwischen dem Ausgleichsring 22 und der Druckscheibe 3
verspannt sind. Zur Halterung bzw. zur Führung der Federn 28
sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einzelnen
Nocken 27 Bohrungen vorgesehen, in denen die Federn 28
zumindest teilweise aufgenommen sind. Vorzugsweise sind
wenigstens zwei derartige Federn 28 gleichmäßig in Umfangs
richtung verteilt angeordnet.
Der Kompensations- bzw. Nachstellring 22 ist gegenüber der
Druckscheibe 3 verdrehbar, und zwar derart, daß bei einer
derartigen Verdrehung die Rampenanordnungen 25 und 26
aufeinander auflaufen. Um eine derartige Verdrehung des
Ringes 22 zu ermöglichen, sind in diesem sich in Umfangs
richtung erstreckende, längliche Ausnehmungen 28 vorgesehen,
durch welche sich die Stifte 17 axial hindurcherstrecken.
Der Keilwinkel bzw. der Steigungswinkel 29 der Auflauframpen
25, 26 gegenüber einer zur Rotationsachse der Reibungskupp
lung senkrechten Ebene ist derart gewählt, daß die beim
Aufeinanderpressen der Auflauframpen 25, 26 entstehende
Reibung ein Verrutschen zwischen diesen Rampen verhindert.
Je nach Werkstoffpaarung im Bereich der Auflauframpen 25, 26
kann der Winkel 29 im Bereich zwischen 4 und 15°, vorzugs
weise in der Größenordnung zwischen 4 und 8° liegen. Die
Auflauframpen 25, welche mit dem Ring 22 drehfest sind, sind
derart angeordnet, daß die Spitze des Steigungswinkels
dieser Rampen 25, in die eine Nachstellung der Kompensa
tionseinrichtung 13 bewirkende Drehrichtung 30 des Ringes 22
gegenüber der Druckscheibe 3 zeigt.
Die Verspannung durch die Kraftspeicher 28 der Auflauframpen
25, 26 sowie der Steigungswinkel 29 sind derart abgestimmt,
daß die auf den Nachstellring 22 einwirkende resultierende
Axialkraft kleiner ist als die erforderliche Verschiebekraft
für die Verschleißsensoren 15.
Sofern zwischen der Druckscheibe 3 und einem axial festen
Bauteil, wie insbesondere dem Gehäuse 2, keine die Aus
rückbewegung der Druckscheibe 3 begrenzende Anschläge
vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, wenn die vorerwähnte
resultierende Axialkraft, welche auf den Nachstellring 22
einwirkt, in bezug auf die die Druckscheibe 3 mit dem
Gehäuse 2 drehfest, jedoch axial verlagerbar verbindenden
Blattfederelemente derart bemessen ist, daß die Nachstell
funktion der Kompensationseinrichtung 13 gewährleistet ist.
Hierfür kann es zweckmäßig sein, wenn die zwischen dem
Gehäuse 2 und der Druckscheibe 3 vorgesehenen Blattfeder
elemente im ausgerückten Zustand der Reibungskupplung 2
praktisch keine axiale Vorspannkraft mehr aufweisen bzw. die
dann noch vorhandene axiale Vorspannkraft dieser Blatt
federelemente geringer ist als die auf den Nachstellring 22
einwirkende axiale Nachstellkraft.
Für die meisten Anwendungsfälle ist es jedoch zweckmäßig,
wenn die Ausrückbewegung bzw. der Ausrückweg der Druck
scheibe 3 durch wenigstens einen Anschlag auf vorzugsweise
einen konstanten Weg begrenzt wird. Dieser Anschlag wird
entsprechend dem auftretenden Verschleiß gegenüber der
Druckscheibe 3 ebenfalls verlagert. Dieser Anschlag kann
dabei unmittelbar in die Sensoreinrichtung 14 integriert
sein. Dies kann z. B. durch Vorsehen einer Anschlagkontur am
Sensorbauteil bzw. der Hülse 16 erfolgen, welche beim
Ausrücken der Reibungskupplung 1 am Deckel 2 nach einem
definierten Weg anschlägt. In Fig. 1 ist ein derartiger
Anschlag schematisch dargestellt und mit den Bezugszeichen
31 versehen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kommt ein
solcher Anschlag 31 nach einem Ausrückweg von ca. 2 bis 3 mm
der Druckscheibe 3 an den an eine Öffnung 20 angrenzenden
Bereichen des Kupplungsdeckels 2 zur Anlage. Je nach
Anwendungsfall kann der durch Anschläge 31 zulässige
Ausrückweg der Druckscheibe 3 auch einen kleineren oder
einen größeren Betrag aufweisen. Weiterhin können die
Anschlagmittel, welche den Ausrückweg der Druckscheibe 3
begrenzen, durch eigene Mittel gebildet sein. Derartige
Mittel sind beispielsweise durch die US-PS 4,207,972 bekannt
geworden.
Weiterhin muß bei der Auslegung der Tellerfeder 4 berück
sichtigt werden, daß die von dieser aufzubringende Anpreß
kraft für die Druckscheibe 3 um die erforderliche Ver
schiebekraft für den Verschleißfühler 16 und um die Ver
spannkraft der zwischen Deckel und Druckscheibe 3 eventuell
verspannten Blattfedern erhöht werden muß. Derartige
Blattfederelemente bzw. Drehmomentübertragungsmittel
zwischen Gehäuse 2 und Druckscheibe 3 sind beispielsweise
durch die US-PS 4,615,424 bekannt geworden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Verschleißsensoren
15 in einem Bereich der Reibungskupplung 1 angeordnet, die
gegenüber der Reibfläche 3a der Druckscheibe 3 verhältnis
mäßig weit entfernt ist, so daß die thermische Belastung
dieser Verschleißsensoren 15 auf ein Minimum reduziert wird.
Auch findet in dem Bereich, in dem die Verschleißsensoren 15
angeordnet sind, eine Kühlung durch zirkulierende Luft
statt. Durch diese Anordnung ist eine einwandfreie Funktion
der Verschleißsensoren 15 gewährleistet.
Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit an den verschiedenen
Auflagestellen zwischen den einzelnen Bauteilen der Nach
stellvorkehrung 12 können zumindest die sich in Kontakt
befindlichen Bereiche dieser Bauteile mit einer verschleiß
festen Schicht versehen sein. Diese Schicht kann beispiels
weise durch eine Chrom-, Nickel- oder Molybdänschicht
gebildet sein. Es können jedoch auch im Bereich der Kon
taktstellen besondere verschleißfeste Bauteile vorgesehen
werden.
Vorzugsweise sind die zwischen der Druckscheibe 3 und dem
Gehäuse 2 vorhandenen Drehmomentübertragungselemente, wie
insbesondere Blattfedern, in axialer Richtung derart
vorgespannt, daß sie beim Ausrücken der Reibungskupplung 1
die Druckscheibe 3 in Richtung des Gehäuses 2 verlagern.
Dadurch kann gewährleistet werden, daß praktisch über die
gesamte Ausrückphase bzw. bis zum Wirksamwerden der eventu
ell vorhandenen Begrenzungsmittel 31 der Ring 22 an der
Tellerfeder 4 in Anlage bleibt. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen
ist, ist die Nachstellvorkehrung 12 derart ausgebildet, daß
die Kontaktbereiche zwischen den Rampen 25 und 26, der
ringartige Abstützbereich zwischen dem Ausgleichsbauteil 22
und der Tellerfeder 4, sowie die Abstütz- bzw. Berührungs
stellen zwischen dem Ausgleichsbauteil 22 und den Sensorbau
teilen 16 - in axialer Richtung betrachtet - zumindest
annähernd übereinander angeordnet sind bzw. zumindest
annähernd auf einem gleichen Durchmesser vorgesehen sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind auch die
Anschlagbereiche 19 und 31 der Sensorbauteile 16 zumindest
annähernd auf dem vorerwähnten Durchmesser vorgesehen.
Bei Verwendung von Anschlag- bzw. Wegbegrenzungsmitteln 31
wird der Ausrückweg der Kupplung im Bereich der Zungen
spitzen 4c vorzugsweise derart gewählt, daß bei ausgerückter
Kupplung die Tellerfeder 4 um einen geringen Betrag von dem
Ring 22 abhebt. Dies bedeutet also, daß beim Ausrücken der
Reibungskupplung 1 der Tellerfederweg im Durchmesserbereich
der Druckscheibenbeaufschlagung durch die Tellerfeder 4
größer ist als der durch die Wegbegrenzungsmittel 31 fest
gelegte Abhubweg 32 der Druckscheibe 3.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Relativposition der
einzelnen Bauteile entspricht dem Neuzustand der Reibungs
kupplung. Bei axialem Verschleiß, insbesondere der Reibbelä
ge 7, verlagert sich die Position der Druckscheibe 3 in
Richtung der Gegendruckplatte 6, wodurch zunächst eine
Veränderung der Konizität und somit auch der von der
Tellerfeder im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1
aufgebrachten Anpreßkraft entsteht, und zwar vorzugsweise im
Sinne einer Zunahme. Diese Veränderung bewirkt, daß die
Druckscheibe 3 ihre axiale Position gegenüber den sich am
Gehäuse 2 axial abstützenden Verschleißfühlern 16 ändert.
Infolge der auf den Ring 22 einwirkenden Tellerfederkraft
folgt dieser Ring 22 der durch Belagverschleiß verursachten
Axialverschiebung der Gegendruckplatte 3, wodurch die
Anschlagbereiche 33 des Ringes 22 axial von den als Gegen
anschlag dienenden Bereichen 34 des Verschleißfühlers 16
abheben, und zwar um einen Betrag, der im wesentlichen dem
Belagverschleiß entspricht. Der Ausgleichsring 22 behält
seine axiale Lage während eines Einkuppelvorganges gegenüber
der Druckscheibe 3 bei, weil er durch die Tellerfeder 4 in
Richtung der Druckscheibe 3 beaufschlagt wird und die
Verschleißkompensationseinrichtung 13 während des Einkuppel
vorganges selbsthemmend ist, also als axiale Sperre wirkt.
Beim Ausrücken der Reibungskupplung 1 wird die Druckscheibe
z. B. durch axial verspannte Blattfedern in Richtung des
Gehäuses 2 beaufschlagt und so lange verlagert, bis die
Wegbegrenzungsmittel 31 am Gehäuse 2 zur Anlage kommen. Bis
zu diesem Ausrückweg, die dem Abhubweg der Druckscheibe 3
entspricht, bleibt die axiale Position des Ringes 22 gegen
über der Druckscheibe 3 erhalten. Bei Fortsetzung des
Ausrückvorganges bleibt die Druckscheibe 3 axial stehen,
wohingegen der Ring 22 durch Rotation axial der Ausrückbewe
gung der Tellerfeder im Bereich des Beaufschlagungsdurch
messers folgt, und zwar so lange, bis die Anschlagbereiche 33
des Ringes 22 an den Gegenanschlagbereichen 34 der Ver
schleißfühler 16 wieder zur Anlage kommen. Wird die Tel
lerfeder 4 weiterhin in Ausrückrichtung verschwenkt, so hebt
diese vom Nachstellring 22 ab, da letzterer, wie bereits
beschrieben, durch die Verschleißfühler 16 gegenüber der
Druckscheibe 3 axial zurückgehalten wird. Ein derartiger,
zumindest geringfügiger Abhub der Tellerfeder 4 gegenüber
dem Nachstellring 22 während eines Ausrückvorganges ist für
die Funktion des Nachstellsystems 12 besonders vorteilhaft.
Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Nachstellvorkehrung
wird gewährleistet, daß auch bei Überweg im Bereich der
Ausrückmittel 4b bzw. 35 oder bei Axialschwingungen der
Druckplatte 3 keine Verstellung der Nachstellvorkehrung 12
erfolgen kann.
Wie bereits erwähnt, sind Abhubbegrenzungsmittel 31 für die
Druckscheibe 3 bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der
Nachstellvorkehrung 12 nicht unbedingt erforderlich, da
durch entsprechende Abstimmung des axialen Nachstellwider
standes der Sensorbauteile 16 in bezug auf die auf das
Ausgleichsbauteil 22 einwirkende Axialkraft und die auf die
Druckscheibe 3 einwirkende, z. B. durch Blattfederelemente
aufgebrachte Abhubkraft eine einwandfreie Funktion der
Nachstellvorkehrung 12 gewährleistet werden kann. Der durch
die Sensoreinrichtung 14 bzw. die Sensorbauteile 16 erzeugte
axiale Verschiebewiderstand muß größer sein als die auf das
Ausgleichsbauteil bzw. den Ring 22 einwirkende axiale
Nachstellkraft, welche wiederum im ausgerückten Zustand der
Reibungskupplung 1 größer sein muß als die auf die Druck
scheibe 3 ausgeübte Abhubkraft. Diese Abhubkraft kann, wie
bereits erwähnt, durch die zwischen dem Gehäuse bzw. Deckel
2 und der Druckscheibe 3 vorgesehenen Blattfederelemente
aufgebracht werden. Diese Blattfederelemente sollen also im
ausgerückten Zustand der Reibungskupplung 1 eine verhält
nismäßig geringe axiale Vorspannkraft aufbringen, so daß
diese Kraft durch die zwischen dem Ring 22 und der Druck
scheibe 3 wirkende Axialkraft, die durch die Kraftspeicher
28 erzeugt wird, überwunden werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Nachstellvorkehrung 12 wird
gewährleistet, daß über die gesamte Lebensdauer der Kupplung
die Tellerfeder praktisch über den gleichen Kennlinienbe
reich arbeitet und im eingerückten Zustand der Reibungskupp
lung 1 eine praktisch konstant bleibende Verspannlage
aufweist und somit auch eine praktisch gleichbleibende
Anpreßkraft auf die Druckscheibe 3 aufbringt. Dadurch wird
es möglich, eine Tellerfeder mit einer degressiven Kraft
kennlinie über den Ausrückweg einzusetzen, und zwar vorzugs
weise in Kombination mit einer Kupplungsscheibe, deren
Beläge 7 über Federsegmente 10 gegeneinander abgefedert
sind, wodurch die effektiv aufzubringende Ausrückkraft auf
ein verhältnismäßig niedriges Niveau gebracht werden kann
und über die Lebensdauer der Kupplung, sofern sich die
Belagfederkennlinie über die Lebensdauer der Kupplung nicht
wesentlich verändert, praktisch konstant gehalten werden
kann.
Die Reibungskupplung 1 besitzt einen zusätzlichen Kraft
speicher 36, der durch ein tellerfederartiges Bauteil
gebildet ist. Das tellerfederartige Bauteil 26 besitzt einen
ringförmigen Grundkörper, von dem radial innen Ausleger in
Form von Zungen 37 ausgehen. Das tellerfederartige Bauteil
36 ist radial außen am Deckel 2 schwenkbar gehalten.
Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß im montierten Zustand der
Reibungskupplung 1 ein axialer Abstand bzw. ein Spiel 38
zwischen der Tellerfeder 4 - welche sich in einer dem
eingerückten Zustand der Reibungskupplung 4 entsprechenden
Position befindet - und dem tellerfederartigen Bauteil 36 -
das sich in seiner entspannten Lage befindet - vorhanden
ist. Der Abstand 36 soll vorzugsweise derart bemessen sein,
daß bei einem Ausrückvorgang der Reibungskupplung 1 die um
die Schwenklagerung 5 verschwenkte Tellerfeder 4 erst nach
einem Verschwenkwinkel bzw. einem Ausrückweg das tellerfe
derartige Bauteil 36 beaufschlagen kann, der zumindest
annähernd einer Freigabe der Kupplungsscheibe 8 entspricht.
Unter Freigabe der Kupplungsscheibe 8 bzw. der Reibbeläge 7
ist der Betätigungszustand der Reibungskupplung 1 zu
verstehen, bei dem die Reibbeläge 7 praktisch nicht mehr
zwischen den Reibflächen der Druckscheibe 3 und der Gegen
druckscheibe 6 eingespannt sind, also der Zustand der
Reibungskupplung 1, bei dem praktisch kein Drehmoment von
der Gegendruckplatte 6 auf die Kupplungsscheibe 8 übertragen
werden kann. In diesem Betätigungszustand der Reibungskupp
lung 1 sind die Belagfedersegmente 10 entspannt. Der Abstand
38 kann vorzugsweise derart bemessen sein, daß die Tel
lerfeder 4 an dem tellerfederartigen Bauteil 36 kurz nach
Freigabe der Reibbeläge 7 zur Anlage kommt. Das tellerfeder
artige Bauteil 36 dient als Kompensationsfeder, die den
Ausrückkraftverlauf der Reibungskupplung 1 nach Freigabe der
Kupplungsscheibe 8 an die gewünschte Weg-Kraft-Charak
teristik anpaßt. Durch entsprechende Auslegung der Kom
pensationsfeder 36 kann im nach der Freigabe der Reibbeläge
7 verbleibenden Ausrückweg der Ausrückkraftverlauf "lineari
siert" werden, das bedeutet, daß über diesen verbleibenden
Restausrückweg die aufzubringende Ausrückkraft praktisch
konstant gehalten werden kann oder aber zumindest die
Veränderung zwischen Maximum und Minimum der Ausrückkraft
über diesen Weg wesentlich verringert werden kann.
Im Zusammenhang mit den in das Diagramm gemäß Fig. 3
eingetragenen Kennlinien für den Einsatzfall bei einem
Lastkraftwagen sei nun die Funktionsweise der vorbeschriebe
nen Reibungskupplung 1 näher erläutert.
Die Linie 40 stellt den sich in Abhängigkeit der Konizi
tätsveränderung der Tellerfeder 4 und unter Berücksichtigung
der auf die Druckscheibe 3 eventuell einwirkenden Abhub
mittel, wie insbesondere Blattfederelemente, ergebenden
resultierenden Axialkraftverlauf dar, und zwar bei Ver
formung der Tellerfeder 4 zwischen zwei Abstützungen, deren
radialer Abstand dem radialen Abstand zwischen der Schwenk
lagerung 5 und dem radial weiter innen liegenden Abstütz
durchmesser 33 an der Druckscheibe 3 entspricht. Auf der
Abszisse ist der relative Axialweg zwischen den beiden
Auflagen und auf der Ordinate die von der Tellerfeder 4 und
den zwischen Deckel 2 und Druckscheibe 3 eventuell vorhande
nen Blattfederelementen erzeugte resultierende Kraft darge
stellt. Der Punkt 41 repräsentiert die Einbaulage der Tel
lerfeder 4 bei geschlossener Kupplung 1, also die Lage, bei
der die Tellerfeder 4 für die entsprechende Einbaulage die
maximale Anpreßkraft auf die Druckscheibe 3 ausübt. Der
Punkt 41 kann durch Änderung der konischen Einbaulage der
Tellerfeder 4 entlang der Linie 40 nach oben oder nach unten
verschoben werden.
Die Linie 42 stellt die von den Belagfedersegmenten 10
aufgebrachte axiale Spreizkraft, welche zwischen den beiden
Reibbelägen 7 wirkt, dar. In dieser Kennlinie sind wei
terhin alle Federwirkungen, die gleichartig wie die Belagfe
derung wirksam sind, enthalten, wie z. B. Deckelelastizität,
Elastizität der Schwenklagerung oder gegebenenfalls elasti
sche Mittel zwischen Tellerfeder und Druckplattenauflage
oder dergleichen. Diese axiale Spreizkraft wirkt der von der
Tellerfeder 4 auf die Druckscheibe 3 ausgeübten Axialkraft
entgegen. Vorteilhaft ist es, wenn die für die maximal
mögliche elastische Verformung der Federsegmente 10 erfor
derliche Axialkraft wenigstens der von der Tellerfeder 4 auf
die Druckscheibe 3 in eingerücktem Zustand der Reibungskupp
lung 1 ausgeübten Kraft entspricht. Beim Ausrücken der
Reibungskupplung 1 entspannen sich die Federsegmente 10, und
zwar über den Weg 43. Über diesen auch einer entsprechenden
axialen Verlagerung der Druckscheibe 3 entsprechenden Weg 43
wird der Ausrückvorgang der Kupplung 1 unterstützt, das
bedeutet also, daß eine geringere maximale Ausrückkraft
aufgebracht werden muß, als diejenige, welche dem Ein
baupunkt 41 bei Nichtvorhandensein der Belagfedersegmenten
10 entsprechen würde. Bei Überschreitung des Punktes 44
werden die Reibbeläge 7 freigegeben, wobei aufgrund des
degressiven Kennlinienbereiches der Tellerfeder 4 die dann
noch aufzubringende Ausrückkraft erheblich verringert ist
gegenüber der, welche dem Punkt 41 entsprechen würde. Die
Ausrückkraft für die Kupplung 1 würde ohne die Kompensa
tionsfeder 36 so lange abnehmen, bis der auf der Abszissen
achse befindliche Punkt 45 erreicht ist. Bei Überschreitung
des Minimums bzw. des Talpunktes 45 der sinusartigen Kenn
linie 40 während eines Ausrückvorganges der Reibungskupplung
1 nimmt die von der Tellerfeder 4 aufgebrachte Kraft wieder
zu.
Wie aus dem durch die Punkte 44, 45, 46 verlaufenden Linien
abschnitt zu entnehmen ist, ist ohne die Zusatzfeder 36 nach
Freigabe der Reibbeläge 7 durch axiales Abheben der Druck
scheibe 3 eine wesentliche Kraftveränderung im Ausrückkraft
verlauf vorhanden. Diese Veränderung ist nachteilig, da eine
genaue Dosierung des Ein- und Ausrückweges in diesem
Bereich, insbesondere aufgrund der unterschiedlichen
Kraftveränderungen beidseits des Minimums 45, schwierig ist,
dies sowohl bei fußbetätigten als auch insbesondere bei über
einen Stellmotor betätigten Reibungskupplungen. Um diesen
Nachteil zu vermeiden bzw. um einen gewünschten Ausrück
kraftverlauf über den erforderlichen maximalen Lüftweg 47
der Druckscheibe 3 zu erhalten, ist das tellerfederartige
Bauteil 36 vorgesehen, welches bei dem dargestellten Aus
führungsbeispiel eine Kraft-Weg-Kennlinie gemäß der strich
lierten Linie 48 bewirkt (unter Berücksichtigung der
Hebelverhältnisse). Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist,
besitzen zumindest innerhalb des Lüftweges 47 die Tel
lerfeder 4 und das tellerfederartige Bauteil 36 einen
gegensinnigen Kraft-Weg-Verlauf. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist das tellerfederartige Bauteil 36
über den gesamten Bereich des Lüftweges 47 wirksam. Unter
Lüftweg ist der Weg zu verstehen, welcher die Druckscheibe
3 nach Freigabe der Reibbeläge 7 bei Betätigung der Rei
bungskupplung noch axial zurücklegt bzw. zurücklegen kann.
Der Kräfteverlauf, der sich durch Überlagerung bzw. Addition
der Federkennlinien 40 und 48 ergibt, ist mit 49 gekenn
zeichnet. Dieser Verlauf 49 setzt beim Punkt 44 ein.
Der Einsatzpunkt für das tellerfederartige Bauteil 36 wird
bestimmt durch den axialen Abstand 38 zwischen der Tel
lerfeder 4 und dem tellerfederartigen Bauteil 36.
Der im Bereich der Zungenspitzen 4c bzw. des Anlagedurch
messers, z. B. für ein Ausrücklager 35, erforderliche Aus
rückweg für die Reibungskupplung 1 ist gegenüber dem aus
Fig. 3 entnehmbaren möglichen axialen Verlagerungsweg 50
der Druckscheibe 3 um die Hebelübersetzung der Tellerfeder
4 entsprechend vergrößert. Diese Tellerfeder - bzw. Hebel
übersetzung entspricht dem Verhältnis des radialen Abstandes
zwischen Schwenklagerung 5 und Betätigungs- bzw. Anlage
durchmesser 4d zum radialen Abstand zwischen der Schwenk
lagerung 5 und Abstützdurchmesser 33 zwischen Tellerfeder 4
und Druckscheibe 3 bzw. Ring 22. Dieses Übersetzungsverhält
nis liegt in den meisten Fällen in einer Größenordnung
zwischen 3 : 1 bis 6 : 1, kann jedoch für manche Anwendungsfälle
auch größer oder kleiner sein. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 liegt dieses Übersetzungs
verhältnis in der Größenordnung von 6.
Der Verlauf der Ausrückkraft über den Lüftweg 47, bezogen
auf den Betätigungsdurchmesser 4d im Bereich der Zungen
spitzen 4c, ist ebenfalls entsprechend dem vorerwähnten
Übersetzungsverhältnis gegenüber dem in Fig. 3 dargestell
ten verringert.
In Fig. 3 ist weiterhin der Verlauf 51 der zum Ausrücken
der Reibungskupplung 1 über den Entspannungsweg 43 der
Federelemente 10 im Bereich des Kontaktdurchmessers 33
zwischen Druckscheibe 3 und Tellerfeder 4 aufzubringenden
Kraft dargestellt. Der Verlauf 51 entspricht der Differenz
des Kraftverlaufes der Linie 40 zwischen den Punkten 41 und
44 und dem Kraftverlauf 42 der Federsegmente 10. Der Kraft
verlauf im Bereich des Betätigungsdurchmessers 4d der Tel
lerfederzungen 4c ist gegenüber dem Kraftverlauf 51 der
Fig. 3 entsprechend der Hebelübersetzung der Tellerfeder 4
kleiner, wobei jedoch der im Bereich des Betätigungsdurch
messers 4d erforderliche axiale Weg gegenüber dem Ent
spannungsweg 43 der Federsegmente 10 um dieses Übersetzungs
verhältnis entsprechend größer ist. Bei einer Auslegung der
Reibungskupplung 1 entsprechend den Fig. 1 bis 3 wird
also über einen Teil des Ausrückweges nur die Betätigungs- bzw.
Haupttellerfeder 4 verschwenkt, und zwar solange, bis
die Tellerfeder 4 an der Zusatz- bzw. Kompensationsfeder 36
zur Anlage kommt. Danach wird die Haupttellerfeder 4 mit der
Kompensationsfeder 36 gemeinsam verschwenkt, wobei die
Kraft-Weg-Verläufe dieser beiden Federn sich überlagern und
einen resultierenden Verlauf 49 erzeugen, der sich zu
mindest über einen Teilbereich des Lüftweges 47 erstreckt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann das Kraftminimum 45
der Tellerfeder 4 sehr nieder gewählt werden und, falls
erforderlich, auch negative Werte annehmen, so daß das
Minimum 45 auch unterhalb der Abszisse zu liegen kommen
kann. Im letzteren Fall bildet die Tellerfeder 4 eine
sogenannte Schnappfeder, die eine verspannte Lage aufweist,
in der sie ohne äußere Krafteinwirkung verbleiben kann. Die
Kompensationsfeder 36 wirkt zumindest in den dem Minimum 45
der Haupttellerfeder 4 benachbarten Bereichen.
Die Kompensationsfeder 36 bewirkt, daß zumindest in Teilbe
reichen des Lüftweges 47 der Verlauf der zum Ausrücken der
Reibungskupplung 1 erforderlichen Kraft angehoben wird, so
daß die auftretende Variation im Ausrückkraftverlauf
erheblich verringert werden kann gegenüber derjenigen,
welche in dem sich über den Lüftweg 47 erstreckenden Kenn
linienbereich des Kraft-Weg-Verlaufes 40 der Tellerfeder 4
auftreten würde.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie
benen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch
Varianten, die durch Kombination von einzelnen in Verbindung
mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Merk
malen bzw. Elementen gebildet werden können. Weiterhin
können einzelne, in Verbindung mit den Figuren beschriebene
Merkmale bzw. Funktionsweisen für sich alleine genommen eine
selbständige Erfindung darstellen.
Claims (25)
1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
einer Druckplatte, die drehfest, jedoch axial begrenzt
verlagerbar mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei zwi
schen Gehäuse und Druckplatte wenigstens ein Betäti
gungsmittel und ein Kraftspeicher vorgesehen sind, über
den die Druckplatte in Richtung einer zwischen dieser
und einer Gegendruckplatte, wie einem Schwungrad,
einklemmbaren Kupplungsscheibe beaufschlagbar ist, wobei
eine zumindest den Verschleiß der Reibbeläge der Kupp
lungsscheibe kompensierende Nachstellvorkehrung vorhan
den ist, welche eine zwischen Betätigungsmittel oder
Kraftspeicher und Druckplatte vorgesehene Verschleißkom
pensationseinrichtung umfaßt, die jeweils eine dem
Verschleißzustand der Reibbeläge entsprechende axiale
Einstellung zwischen Betätigungsmittel oder Kraftspei
cher und Druckplatte einnimmt, wobei beim Erreichen der
dem aktuellen Verschleißzustand der Reibbeläge ent
sprechenden Einstellung die Verschleißkompensations
einrichtung durch von der Druckplatte getragene Mittel
in ihrer Nachstellfunktion begrenzt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschleißkompensationsein
richtung und die Mittel zumindest annähernd auf gleichem
Durchmesser vorgesehen sind.
2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen Gehäuse und Druckplatte eine axial
verspannte Tellerfeder vorgesehen ist, die einen ring
förmigen Grundkörper zur Bildung des Kraftspeichers
besitzt, von dem radial nach innen hin sich erstreckende
Zungen ausgehen, die Tellerfeder mit radial äußeren
Bereichen um eine vom Gehäuse getragene ringartige
Abstützung verschwenkbar ist und mit radial weiter innen
liegenden Bereichen die Druckplatte beaufschlagt.
3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Begrenzungsmittel für die Kompensa
tionseinrichtung durch wenigstens einen Verschleißsensor
gebildet sind, der ein gegenüber der Druckplatte verla
gerbares Sensorbauteil besitzt.
4. Reibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sensorbauteil axial verlagerbar
ist und mit der Druckplatte über eine, eine Selbstnach
stellung ermöglichende Verbindung gekoppelt ist und
durch Anlage an wenigstens einem axial festen Bauteil,
wie dem Gehäuse nachstellbar ist.
5. Reibungskupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das verlagerbare Sensorbauteil einen Anla
gebereich aufweist, der mit einem Gegenanlagebereich
eines Kompensationsbauteils der Kompensationseinrichtung
beim Ausrücken der Reibungskupplung zusammenwirkt.
6. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung
ein Auflagebauteil für den Kraftspeicher umfaßt und zwi
schen diesem Auflagebauteil und der Druckplatte eine
Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, die beim Ausrücken
der Reibungskupplung eine selbsttätige Verschleißnach
stellung des Auflagebauteils bewirkt und beim Einrücken
der Kupplung selbsthemmend ist.
7. Reibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß das Auflagebauteil beim Ausrücken der Kupplung
axial in Richtung von der Druckplatte weg verlagerbar
ist, beim Einrücken der Kupplung in axialer Richtung auf
die Druckplatte zu jedoch arretierbar ist.
8. Reibungskupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensations
einrichtung zwei sich aneinander abstützende Rampen
anordnungen aufweist.
9. Reibungskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß eine der Rampenanordnungen gegenüber der
Druckplatte drehfest ist und die andere Rampenanordnung
gegenüber einem vom Kraftspeicher beaufschlagbaren
Kompensationsbauteil drehfest ist, wobei das Kompensa
tionsbauteil gegenüber der Druckplatte verdrehbar ist.
10. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung
ein durch ein ringförmiges Bauteil gebildetes Kompensa
tionsbauteil aufweist.
11. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsbauteil
gleichzeitig das Auflagebauteil für die Tellerfeder
bildet.
12. Reibungskupplung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil über Rampen
gegenüber der Druckplatte abgestützt ist.
13. Reibungskupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Rampen mit Gegenrampen zusammenwirken.
14. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß Rampen und Gegenrampen bzw.
die Rampenanordnungen über Federn zueinander verspannt
sind.
15. Reibungskupplung nach Anspruch 8 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gegenrampen unmittelbar der Druck
platte angeformt sind.
16. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrampen in Umfangs
richtung gegen die Rampen federbeaufschlagt sind.
17. Reibungskupplung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich
net, daß die Federbeaufschlagung mittels zwischen den
die Rampen und die Gegenrampen bildenden Bauteilen
verspannten Federn, wie z. B. Schraubenfedern, erfolgt.
18. Reibungskupplung, insbesondere nach einem der Ansprüche
1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausrücken der
Kupplung der Tellerfederweg im Durchmesserbereich der
Druckplattenbeaufschlagung durch die Tellerfeder größer
ist als der Abhubweg der Druckplatte.
19. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenanordnungen, der
Verschleißsensor und das Auflagebauteil für die Tel
lerfeder axial übereinander angeordnet sind.
20. Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung zwischen
der Tellerfeder und dem an der Druckplatte abgestützten
Auflagebauteil sowie die Abstützung zwischen dem Aufla
gebauteil und dem Sensorbauteil zumindest annähernd auf
gleichem Durchmesser erfolgen.
21. Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß im radialen Erstreckungs
bereich der Rampenanordnungen die Druckplatte
axiale Vorsprünge aufweist, auf denen jeweils ein
entgegen einer eine Selbstnachstellung ermöglichenden
Verbindung axial verlagerbares Sensorbauteil aufgenommen
ist.
22. Reibungskupplung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich
net, daß sich die Vorsprünge und das Sensorbauteil durch
Ausnehmungen im Kupplungsdeckel erstrecken.
23. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge und die
darauf vorgesehenen Sensorbauteile sich durch in der
Tellerfeder vorgesehenen Ausnehmungen erstrecken.
24. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest annähernd ab dem
Weg in Ausrückrichtung, von dem an die Druckplatte die
Kupplungsscheibe nicht mehr oder nur noch unwesentlich
beaufschlagt, der Tellerfeder die Kraft eines weiteren
Kraftspeichers überlagert wird und daß der daraus
resultierende Kraft-Wegverlauf gegenüber dem
Kraft-Wegverlauf der Tellerfeder egalisiert ist.
25. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe zwi
schen ihren Reibbelägen eine in axialer Richtung wirksa
me Federung aufweist.
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