DE19716396B4

DE19716396B4 - Einscheibenkupplung für Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE19716396B4
Application number: DE19716396A
Authority: DE
Inventors: Günter Strauss
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2017-04-19
Also published as: DE19716396A1

Abstract

Einscheibenkupplung für Schaltgetriebe, umfassend
a) einen mit der Schwungscheibe eines Verbrennungsmotors drehfest verbindbaren Kupplungskorb,
b) einen mit dem Kupplungskorb drehfest, aber begrenzt axial beweglich verbundenen Druckring,
c) eine zwischen dem Druckring und der Schwungscheibe angeordnete und mit einer Getriebewelle drehfest, aber axial verschiebbar verbindbare Mitnehmerscheibe, und
d) eine mit dem Kupplungskorb verbundene Tellerfeder, deren äußerer Umfangsbereich gegen den Druckring drückt und mit deren innerem Umfangsbereich ein Ausrücklager in Eingriff bringbar ist, wobei die ringförmigen Berührungsflächen des Druckrings und der Tellerfeder zur Drehachse des Druckrings geneigt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Berührungsflächen des Druckrings (12, 12') und der Tellerfeder (16, 16') konkav gekrümmt ist und dass die andere Berührungsfläche konvex gekrümmt ist, sowie dass die konkave Berührungsfläche ein Teilbereich einer Kugelfläche ist, deren Mittelpunkt auf der Drehachse des Druckrings (12, 12') liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einscheibenkupplung für Schaltgetriebe, umfassend einen mit der Schwungscheibe eines Verbrennungsmotors drehfest verbindbaren Kupplungskorb, einen mit dem Kupplungskorb drehfest, aber begrenzt axial beweglich verbundenen Druckring, eine zwischen dem Druckring und der Schwungscheibe angeordnete und mit einer Getriebewelle drehfest, aber axial verschiebbar verbindbare Mitnehmerscheibe, und eine mit dem Kupplungskorb verbundene Tellerfeder, deren äußerer Umfangsbereich gegen den Druckring drückt und mit deren innerem Umfangsbereich ein Ausrücklager in Eingriff bringbar ist, wobei die ringförmigen Berührungsflächen des Druckrings und der Tellerfeder zur Drehachse des Druckrings geneigt sind.

Eine Einscheibenkupplung dieser Bauart ist in der DE 41 42 124 A1 offenbart. Bei dieser bekannten Einscheibenkupplung ist die ringförmige Berührungsfläche der Tellerfeder ein Teilbereich einer Kegelfläche, deren Mittelpunkt auf der Drehachse des Druckrings liegt. Die Berührungsfläche des Druckrings ist zu seiner Drehachse geneigt.

Eine derartige Einscheibenkupplung kommt insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz, die mit einem sogenannten Zweimassenschwungrad ausgerüstet sind. Dabei erfolgt die Kraftübertragung vom Verbrennungsmotor auf die Eingangswelle des Getriebes dadurch, dass die zu Beginn der Anfahrt stehende Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad und der Druckplatte eingeklemmt wird und hierdurch Drehmomente übertragen werden, wobei die Kupplungsscheibe in Rotation versetzt wird. Beim Einkuppeln kann es zu Schwankungen des übertragenen Dreh moments kommen, was zu einer als Kupplungsrupfen bezeichneten Erscheinung führt. Ursache für derartige Drehmomentschwankungen beim Einkuppeln sind unter anderem geometrische Störungen der Kupplungsbauteile im Reibkontakt zwischen Druckplatte, Kupplungsscheibe und Schwungrad. Bisher wurde versucht, diese Drehmomentschwankungen durch die Einengung der Toleranzen einzelner Bauteile zu verringern. Nachteilig hierbei ist, dass die Einengung der Toleranzen deutliche Mehrkosten verursacht und zudem die technischen Grenzen einer prozesssicheren Fertigung bereits erreicht sind. Zudem können bei einer ungünstigen Kombination zeichnerisch einwandfrei gefertigter Einzelbauteile immer noch unzulässig hohe Drehmomentschwankungen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Einscheibenkupplung dahingehend zu verbessern, dass unabhängig von den Einzeltoleranzen ein schiefes Abheben des Druckrings von der Mitnehmerscheibe ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine der beiden Berührungsflächen des Druckrings und der Tellerfeder konkav gekrümmt ist und dass die andere Berührungsfläche konvex gekrümmt ist, sowie dass die konkave Berührungsfläche ein Teilbereich einer Kugelfläche ist, deren Mittelpunkt auf der Drehachse des Druckrings liegt.

Infolge dieser Ausbildung der Berührungsflächen kann der Druckring bei einer ungleichmäßigen Reaktionskraft in Bezug auf die Tellerfeder eine pendelartige Bewegung ausführen. Diese Pendelbewegung des Druckrings bewirkt einen selbsttätigen Ausgleich bei einer Schiefstellung, so dass der Druckring zur Mitnehmerscheibe stets parallel angeordnet ist. Die fertigungsbedingten Toleranzen der einzelnen Bauteile der Kupplung können daher auf einfache Weise ausgeglichen werden, und ein gleichmäßiges Anlegen und Abheben der drei Reibpartner Schwungscheibe, Druckring und Mitnehmerscheibe kann gewährleistet werden. Wenn der Druckring zur Mitnehmerscheibe einmal parallel angeordnet ist, dann bleibt er in dieser Position, bis durch einen Verschleiß neue Abweichungen entstehen, die in Verbindung mit einer Pendelbewegung des Druckrings zu einem erneuten Ausrichten in Bezug auf die Mitnehmerscheibe führen.

Der erfindungsgemäße Gedanke kann in der Weise verwirklicht werden, dass die Berührungsfläche des Druckrings konkav gekrümmt und die Berührungsfläche der Tellerfeder konvex gekrümmt ist. Es ist aber auch das umgekehrte Prinzip anwendbar, dass die Berührungsfläche des Druckrings konvex und die Berührungsfläche der Tellerfeder konkav gekrümmt ist.

In jedem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die konkave Berührungsfläche ein Teilbereich einer Kugelfläche ist, deren Mittelpunkt auf der Drehachse des Druckrings liegt. Dabei ist der Krümmungsradius der konvexen Berührungsfläche vorteilhafterweise kleiner als derjenige der konkaven Berührungsfläche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigt:
1 einen Querschnitt durch die wesentlichen Bestandteile einer Einscheibenkupplung,
2 in größerem Maßstab eine Einzelheit von 1, und
3 eine Darstellung ähnlich wie 2, die aber eine andere Ausführungsform zeigt.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Einscheibenkupplung für ein Schaltgetriebe, wobei die Mitnehmerscheibe und das Ausrücklager der Einfachheit halber weggelassen sind.
Ein Kupplungskorb 10 ist mit einer (nicht gezeigten) Schwungscheibe eines Verbrennungsmotors starr verbunden. Ein Druckring 12 ist über mehrere Blattfedern 14 (von denen nur eine angedeutet ist) mit dem Kupplungskorb 10 drehfest, aber begrenzt axial bewegbar verbunden. Mit dem Kupplungskorb 10 ist ferner eine Tellerfeder 16 verbunden. Genauer gesagt, der Innenrand der ringförmigen Tellerfeder ist zwischen zwei Ringen 18 festgelegt, die mit Bolzen 20 mit dem Kupplungskorb 10 vernietet sind. Die Tellerfeder 16 hat die Aufgabe, den Druckring 12 nach unten gegen eine (nicht gezeigte) Mitnehmerscheibe vorzuspannen, die auf einer Getriebewelle drehfest, aber axial verschiebbar gelagert ist. Von der Tellerfeder 16 ragen mehrere Finger 22 radial nach innen, die mit einem (nicht gezeigten) Ausrücklager zusammenwirken. Zum Auskuppeln werden die Finger 22 von dem Ausrücklager nach unten gedrückt, mit der Folge, daß der äußere Umfangsrand der zwischen den Ringen 18 festgelegten Tellerfeder 16 vom Druckring 12 weg nach oben bewegt wird.
Die vorstehend beschriebene Ausbildung einer Einscheibenkupplung ist herkömmlicher Art, so daß eine weitere Erläuterung entfallen kann.
Der äußere Umfangsrand der Tellerfeder 16 ist konkav gekrümmt, wogegen die entsprechende Berührungsfläche des Druckrings 12 konvex gekrümmt ist. Genauer gesagt, die konkave Berührungsfläche der Tellerfeder 16 ist ein Teilbereich einer Kugelfläche, deren Mittelpunkt auf der Drehachse des Druckrings 12 liegt. Wie aus 2 hervorgeht, ist der Krümmungsradius der konvexen Berührungsfläche des Druckrings 12 kleiner als derjenige der konkaven Berührungsfläche der Tellerfeder 16. Zwischen der Tellerfeder 16 und dem Druckring 12 kommt es daher zu einer Linienberührung.
Wenn zum Auskuppeln in bekannter Weise mit dem Ausrücklager auf die radial inneren Enden der Finger 22 der Tellerfeder 16 eine zum Druckring 12 hin gerichtete Axialkraft ausgeübt wird, dann wird die Tellerfeder 16 verformt, wobei die Ringe 18 den Drehpunkt bilden. Der auf dem Druckring 12 aufliegende äußere Umfangsbereich der Tellerfeder 16 wird daher vom Druckring weg bewegt. Als Folge von sich aufsummierenden Fertigungstoleranzen besteht dabei die Möglichkeit, daß der äußere Umfangsrand der Tellerfeder 16 bei dieser Verformung zu der Ebene des Druckrings 12 bzw. der (nicht gezeigten) Mitnehmerscheibe nicht mehr parallel ist. In diesem Fall kann der Druckring 12 infolge der ungleichen Reaktionskräfte der Tellerfeder 16 gegenüber dieser eine Pendelbewegung ausführen, bis wieder eine gleichförmige Belastung hergestellt ist. Durch diese Pendelbewegung des Druckrings 12 erfolgt daher ein selbsttätiger Ausgleich bei einer ungleichmäßigen Belastung infolge eines Winkelfehlers. Es ist daher auch im Falle eines schiefen Abhebens der Tellerfeder gewährleistet, daß eine gleichförmige Andrückkraft auf den Druckring 12 ausgeübt wird, so daß das unerwünschte Kupplungsrupfen beim Ein- und Auskuppeln vermieden wird.
In 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der die Anordnung der konkaven und konvexen Berührungsflächen vertauscht ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Berührungsfläche des Druckrings 12' konkav gekrümmt, wogegen die Berührungsfläche der Tellerfeder 16' konvex gekrümmt ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Druckring 12' in Bezug auf die Drehachse der Tellerfeder 16' eine Pendelbewegung ausführen. Diese Pendelbewegung wird auch dadurch ermöglicht, daß die Tellerfeder 16' gegenüber den Ringen 18 und den Bolzen 20 eine begrenzte Radialbewegung ausführen kann und auch der Druckring 12' gegenüber dem Kupplungskorb 10 in geringem Maße radial verschiebbar ist. Die Pendelbewegung des Druckrings 12' führt zu einem selbsttätigen Ausgleich von Winkelfehlern, so daß von der Tellerfeder 16' auf den Druckring 12' über den gesamten Umfang eine gleichförmige Andrückkraft ausgeübt wird.

10: Kupplungskorb
12, 12': Druckring
14: Blattfedern
16, 16': Tellerfeder
18: Ringe
20: Bolzen
22: Finger

Claims

Einscheibenkupplung für Schaltgetriebe, umfassend a) einen mit der Schwungscheibe eines Verbrennungsmotors drehfest verbindbaren Kupplungskorb, b) einen mit dem Kupplungskorb drehfest, aber begrenzt axial beweglich verbundenen Druckring, c) eine zwischen dem Druckring und der Schwungscheibe angeordnete und mit einer Getriebewelle drehfest, aber axial verschiebbar verbindbare Mitnehmerscheibe, und d) eine mit dem Kupplungskorb verbundene Tellerfeder, deren äußerer Umfangsbereich gegen den Druckring drückt und mit deren innerem Umfangsbereich ein Ausrücklager in Eingriff bringbar ist, wobei die ringförmigen Berührungsflächen des Druckrings und der Tellerfeder zur Drehachse des Druckrings geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Berührungsflächen des Druckrings (12, 12') und der Tellerfeder (16, 16') konkav gekrümmt ist und dass die andere Berührungsfläche konvex gekrümmt ist, sowie dass die konkave Berührungsfläche ein Teilbereich einer Kugelfläche ist, deren Mittelpunkt auf der Drehachse des Druckrings (12, 12') liegt.
Einscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsfläche des Druckrings (12) konvex gekrümmt und die Berührungsfläche der Tellerfeder (16) konkav gekrümmt ist.
Einscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsfläche des Druckrings (12') konkav gekrümmt und die Berührungsfläche der Tellerfeder (16') konvex gekrümmt ist.
Einscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der konvexen Berührungsfläche kleiner ist als derjenige der konkaven Berührungsfläche.