DE2641379B2 - Trockenreibscheibenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trockenreibscheibenkupplung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1, die beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendbar ist.

Eine Reibscheibenkupplung der genannten Bauart mit Vorkehrungen zur Einführung von Luft zwischen die korrespondierenden Reibflächen ist aus der GB-PS 13 66 610 bekannt. Dort sind in der ringförmigen Reibfläche des Schwungrades achsparallele Luflkanäle vorgesehen, die bei eingekuppelter Mitnehmerscheibe von derem Reibbelag verschlossen sind, wodurch bei gegenseitigem Anhaften der Reibflächen nur eine dem Durchmesser dieser Kanäle entsprechende Angriffsfläche für die Luft wirksam ist.

Ferner ist aus der GB-PS 6 69 982 eine Naßscheibenkupplung bekannt, deren miteinander koresspondierende Reibscheiben etwa radial verlaufende schlitzförmige Aussparungen zur Ableitung bzw. Einleitung der sie umgebenden Flüssigkeit haben, die zugleich eine Trennwirkung infolge der dem flüssigen Medium erteilten Zentrifugalkraft ausüben sollen. Dort sind die Schlitze auf den miteinander korrespondierenden Reibscheiben aber gegensinnig, nämlich an der einen Scheibe vom inneren Umfang her bis in den Mittelbereich und an der anderen Scheibe vom äußeren Umfang her bis in den Mittelbereich angeordnet, wobei im Mittelbereich ein ringförmiger Überlappungsabschnitt vorgesehen ist. Eine solche Anordnung kann aber nur für Flüssigkeiten wirksam sein.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Verbesserung der baulichen Ausbildung der Trockenreibscheibenkupplung der eingangs definierten Art. Die hierzu vorgeschlagene Lösung ist im Kennzeichen des Anspruches 1 definiert. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dem Anspruch 2 zu entnehmen.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausgestaltungen und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es bedeutet

Fig. 1 ist ein Querschnitt, der entlang der Mittelachse einer erfindungsgemäß gestalteten Kupplung aufgenommen ist.

F i g. 2 zeigt die Vorderseite einer Mitnehmerscheibe.

F i g. 3 zeigt die Vorderseite einer Puffer-Blattfeder.

F i g. 4 zeigt die Pufferfeder von F i g. 3 von der Seite F i g. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Mitnehmerscheibe in einem vergrößerten Detail.

Fig.6a-6f zeigen seitliche Schnitte verschiedener Formen von Taschen, die in die ringförmigen Reibflächen eingelassen sein können.

Fig.7 a-7 f zeigen Längsschnitte verschiedener Formen von Taschen, die in die ringförmigen Reibflächen eingelassen sein können.

F i g. 8 a und 8 b zeigen Vorderansichten verschiedener Taschen,

F i g. 9 zeigt einen Längsschnitt durch eine in einer Reibfläche vorgesehene Tasche und veranschaulicht die Wirkungsweise von in die Tasche eintretenden Luftströmen.

F i g. 10 zeigt einen seitlichen Querschnitt durch eine Reibfläche und eine Arbeitsfläche des Schwungrades und veranschaulicht die Wirkungsweise der sowohl in eine Tasche als auch in eine keilförmige Spalte eingeführten Luftströmung.

F i g. 11 zeigt auf der Innenseite des Schwungrades vorgesehene Flügel in perspektivischer Darstellung.

Fig. 12 zeigt auf der Innenseite des Schwungrades vorgesehene Flügel in Vorderansicht.

Fig. 13-16 zeigen Anordnungen und Ausgestaltungen von Flügeln zur Führung von Luftströmungen.

Fig. 17 zeigt eine modifizierte Mitnehmerscheibe in Vorderansicht.

Fig. 18-21 sind Diagramme und zeigen Reibeigenschaften verschiedener Mitnehmerscheiben.

Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleichartige Teile über alle Figuren hinweg mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist in F i g. 1 und 2 ein Schwungrad 2 gezeigt, welches mit Bolzen an der Kurbelwelle 1 eines Motors befestigt ist. Das Schwungrad 2 ist mit einer ringförmigen Reibkontakt- oder Arbeitsfläche 3 versehen. Weiterhin sind unweit des Mittelpunktes des Schwungrades 2 dieses durchdringende Lufteinlässe 2a eingelassen. Das Schwungrad weist auf seiner Innenseite eine geschwungene Fläche Ib auf, welche von dessen zentralem Abschnitt in den radialen Innendurchmesser der ringförmigen Arbeitsfläche 3 übergeht und in welche Flügel oder Flossen 33 eingeformt sind.

In koaxialer Ausrichtung bezüglich der Kurbelwelle ist eine Eingangswelle 4 für ein Getriebe vorgesehen, welche von einem Lager innerhalb der Kurbelwelle angelenkt ist, so daß sich beide Wellen unabhängig voneinander drehen können. Die Eingangswelle 4 für das Getriebe ist mit axialen Keilnuten 6 versehen, und eine Nabe 7 einer Mitnehmerscheibe 30 weist hierzu komplementäre Axialnuten auf, wobei die Nabe 7 derart in die Axialnuten 6 der Eingangswelle 4 eingepaßt ist, daß sie bezüglich derselben in Axialrichtung verschieblich ist.

In einem Flansch 8 der Nabe 7 sind in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung verteilt mehrere öffnungen 9 vorgesehen, in welche zylindrische Federn 10 (Gummi oder Schraubenfedern) eingepaßt sind. Auf den sich gegenüberliegenden Seiten des Flansches 8 dei Nabe 7 befinden sich eine ringförmige Supportplatte 11 bzw. eine ringförmige Seitenplatte 12, die durch Stifte 13 gegenseitig befestigt sind. Sowohl die ringförmige Supportplatte 11 als auch die Seitenplatte 12 sind mi öffnungen 14 bzw. 15 versehen, in welche die Federn K eingreifen, wodurch die Nabe 7 in Umfangsrichtung mi der Supportplatte 11 gekoppelt ist.

Entlang dem Umfang der Supportplatte 11 befindei sich mehrere an dieser befestigte rechteckige Pufferfe

iern 50 (F i g. 3 und 4), welche sich in Umfangsrichtung ;rstreckende Ansätze 51 aufweisen. Die Pufferfedern 50 iind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen verteilt jnd mittels Nieten an der Supportpiatte 11 befestigt. Die Federn 50 haben einen im wesentlichen S-förmig gestalteten Querschnitt; sie dienen einem weichen Eingreifen der Kupplung und ermöglichen eine mittlere Einkupplung. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind mittels Nieten 54 ringförmige Reibflächen 16 und 17 an vorstehenden Abschnitten 52, 53 der Pufferfeder-Platten 50 befestigt, wobei die vorstehenden Abschnitte 52, 53 in einander gegensinnigen Richtungen vorspringen. Wie in F i g. 5 übertrieben dargestellt, sind die Reibflächen 16, 17 in ihrer Umfangsrichtung leicht gewellt, was aus der vorerwähnten Anordnung der Reibflächen und der Federplatten resultiert.

Eine ringförmige Druckplatte 18 bringt die Mitnehmerscheibe 30 gegen die ringförmige Arbeitsfläche 3 des Schwungrades 2.

Die ringförmige Druckplatte 18 ist axial bewegbar abgestützt mittels eines Kupplungsdeckels, der an dem Schwungrad 2 befestigt ist. Eine ringförmige Membranfeder 20 mit sich radial erstreckenden Einschnitten liegt gegen einen vorspringenden Abschnitt 21 der Druckplatte 18 an mittels rückgreifender Federn 20a, welche mit dem äußeren Durchmesser der Feder 20 zusammenwirken, wobei ein Mittelabschnitt derselben mittels eines Nietes 22 an dem Kupplungsdeckel 19 gesichert ist.

F i g. 1 zeigt einen Zustand, in welchem auf ein (nicht gezeigtes) Kupplungspedal Fußdruck ausgeübt wird, so daß sich die Kupplung in ausgekuppeltem Zustand befindet. Die Druckplatte 18 erscheint in der in Fig. 1 gezeigten Pos'tion, wobei sie von dem Schwungrad abgerückt ist mittels der rückgreifenden Federn 20a, welche mit der Außenkante der Membranfeder 20 zusammenwirken.

Wenn der Fußdruck von dem Kupplungspedal weggenommen wird, bewegt sich die innere Kante der Membranfeder 20 mittels eines (nicht gezeigten) Ausrücklagers einer (nicht gezeigten) Ausrückgabel mit Bezug auf F i g. 1 nach rechts, so daß die Membranfeder 20 um einen Drehpunkt, beispielsweise den Niet 22 angelenkt rückwärts bewegt wird, wodurch die äußere Kante der Membranfeder 20 nach links bewegt wird, und die Druckplatte 18 über deren vorstehenden Abschnitt 21 nach links mitgenommen wird. Als Ergebnis werden die Reibflächen 16,17 der Mitnehmerscheibe 30 zwischen der ringförmigen Arbeitsfläche 3 des Schwungrades 2 und der Druckplatte 18 unter einen bestimmten Druck gesetzt. Als Folge kann von der Kurbelwelle 1 über das Schwungrad 2 und die Mitnehmerscheibe 30 ein Drehmoment auf die Eingangswelle 4 des Getriebes übertragen werden.

In der Oberfläche der ringförmigen Reibfläche 16 sind mehrere flache Taschen 25 derart eingelassen, daß sie sich von dem inneren Umfang der Reibfläche bis kurz vor den äußeren Umfang derselben erstrecken, wobei deren Weite im seitlichen Querschnitt der Reibfläche zum Boden der Rillen hin abnimmt. Die Taschen 25 sind in Umfangsrichtung der Oberfläche der Reibfläche in gleichen Abständen verteilt angeordnet. Die Form der Taschen 25 kann im seitlichen Querschnitt ein gleichseitiges Trapez (F i g. 6 a) sein, ein Trapez mit konkav gebogenen Seiten (F i g. 6 b), ein gleichschenkliges Dreieck (F i g. 6 c), ein nicht gleichseitiges Dreieck (F i g. 6 d), ein nicht gleichseitiges Trapez (F i g. 6 e) oder bogenförmig (F i g. 6 I).

Weiterhin kann die Form einer Tasche im Längsschnitt entlang der Rillenlänge von konstanter Tiefe mit rechtwinkligen Ende sein (Fig.7a), eine konstante Tiefe mit schrägem Ende (Fig. 7 b) aufweisen, eine konstante Tiefe mit rundem Ende haben (F i g. 7 c), eine zum Kopfende hin abnehmende Tiefe mit rechtwinkligen Ende haben (Fig. 7 d), eine zum Kopfende hin abnehmende Tiefe mit schrägem Ende aufweisen (F i g. 7 e), eine zum Kopfende hin abnehmende Tiefe mit rundem Ende haben (F i g. 7 f), dreieckig gestaltet sein (F i g. 7 g) oder eine zum Kopfende hin abnehmende Tiefe mit rechtwinkligem Ende und schräg angeschnittener Anfangswand aufweisen (F i g. 7 h).

Ferner kann eine Längsachse der Tasche mit dem Radius der Reibfläche zusammenfallen oder diesem gegenüber unter einem bestimmten Winkel in der Drehrichtung des Schwungrades 2 geneigt verlaufen, wie in F i g. 8 b durch einen Pfeil angedeutet ist.

Durch hochgestellte Randstücke sind den Luftstrom leitende Flügel 34 gebildet, die am Eingang einer jeden Rille unter rechtem Winkel zu der Oberfläche der Supportplatte 11 an der Oberfläche derselben befestigt sind. Wie in Fig. 13 bis 16 gezeigt, kann die Gestaltung der Flügel oder Leitbleche 34 den Erfordernissen entsprechend modifiziert werden.

In F i g. 17 ist die Frontansicht einer Mitnehmerscheibe gezeigt, welche Taschen aufweist, deren Längsachse in Drehrichtung der Mitnehmerscheibe geneigt ist, sowie Schlitze 25', die sich von dem inneren Umfang der Reibfläche 16 zu deren äußerem Umfang erstrecken, wodurch Auslaßöffnungen für das Pulver gebildet sind, welches durch Verschleiß oder Abrieb der Reibflächen anfällt. Die Schlitze 25' sind ebenfalls in Drehrichtung der Mitnehmerscheibe geneigt.

Wenn sich das Schwungrad 2, der Kupplungsdeckel 19 und andere Teile im Betrieb in Richtung des Pfeiles A drehen, wird, wie in F i g. 1 und 2 angedeutet, innerhalb des Kupplungsdeckels 19 Luft durch die Lufteinlässe 2 radial auswärts in der durch Pfeile angedeuteten Richtung fließen infolge der Zentrifugalkraft und der Wirkung der Luftflügel oder Flossen 33. Genauer gesagt wird die in dem Raum zwischen dem Schwungrad 2 und der Mitnehmerscheibe 30 befindliche Luft durch eine Spalte zwischen der ringförmigen Arbeitsfläche 3 und der dieser gegenüberstehenden Reibfläche 16 radial auswärts fließen.

Wenn die Kupplung durch Anlegen der Fußkraft auf das Kupplungspedal ausgekuppelt und die Kraft von der ringförmigen Druckplatte 18 weggenommen wird, fließt durch die Lufteinlässe 2a eintretende Luft radial auswärts in die Taschen 25 in der Oberfläche der Reibfläche 16 und dann von den äußeren Enden der Taschen auswärts, wie durch den Pfeil B in F i g. 9 angedeutet. Hierbei wird infolge der Richtungsänderung der Luftströmung eine Reaktionskraft R erzeugt Die Reaktionskraft R unterstützt die Trennung dei Reibfläche 16 von dem Schwungrad 2.

Die Taschen 25 können auch in der Oberfläche dei Reibfläche 17 angeordnet sein, welche der Druckplatu 18 gegenübersteht. Eine von Luftströmungen erzeugt» Reaktionskraft kann aber hier eine für die Trennung de Reibfläche 16 von dem Schwungrad 2 geeignete Kraf liefern, weil die Luftdichte bis auf den Fall hohe Drehzahlen des Schwungrades zu gering ist Weil dii Taschen 25. wie in Fig. 10 gezeigt, in eine ii Umfangsrichtung leicht gewellte Oberfläche der Reib fläche 16 eingelassen sind, wie zuvor beschrieben wurd« treten die aus den Taschen kommenden Luftströme i:

keilförmige Spalten 60 ein, die sich zwischen dem Schwungrad 2 und der Reibfläche 16 befinden. In diesem Zusammenhang wird ein Druck R' erzeugt, dessen Stärke dem Quadrat der Breite des Spaltes 60 umgekehrt proportional, aber dem Quadrat der Umfangslänge des keilförmigen Spaltes 60 proportional ist, wie sich aus der von Yoshimasa Furuyain »Hydrodynamics II« herausgebrachten Gleitlager-Theorie ergibt. Dieser Druck und die vorerwähnte Reaktionskraft können die Trennung der Reibfläche von dem Schwungrad unterstützen.

In der Praxis aber ergibt sich die Wellung der Reibfläche 16 aus der Vorkehrung der Puffer-Blattfedern 50, sowie durch den nicht gleichmäßigen Druck auf der Oberfläche der Reibfläche, Unterschiede in der Bearbeitung, Abweichungen in der Kühlung, durch Drehspäne hervorgerufene Ungleichmäßigkeiten im Material u. dgl., so daß keilförmige Spalte zwischen der Reibfläche und dem Schwungrad entstehen. Dünne Luftschichten in den keilförmigen Spalten tragen dazu bei, die Trennung der Reibfläche von dem Schwungrad zu unterstützen.

Übergehend auf die F i g. 11 und 12 können die Flügel oder Flossen 33 durch Gießen einstückig mit dem Schwungrad hergestellt sein oder mittels einer Presse aus einem Metallblech gewonnen werden, welches an dem Schwungrad befestigt wird.

F i g. 13 bis 16 zeigt die Anordnung und Ausgestaltungen der Flügel 34, welche an dem Eingang einer jeden Tasche 25 angeordnet sind. Wie gezeigt, können verschiedene Formen von Flügeln benutzt werden, um die Luftströme in die Taschen 25 zu leiten. In F i g. 13 ist ein solcher Flügel 34 in Form einer einfach gebogenen Platte dargestellt, der zu einer der Wände der Tasche 25 ausgerichtet ist. Fig. 14 zeigt einen Flügel 34, der auch gebogen ist und eine Barriere für die Luftströme bildet, so daß diese nicht an dem Eingang der Tasche vorbei können. Fig. 15 zeigt einen Flügel 34, der in eine halbzylindrische Form gepreßt ist und Fig. 16 zeigt einen Flügel 34, der V-förmig gebogen ist, um eine Leitfläche für die Luftströme zu bilden.

Fi g. 17 zeigt die Vorderseite einer Mitnehmerscheibe, bei welcher in der Oberfläche der Leitfläche mehrere in die Drehrichtung der Mitnehmerscheibe abgewinkelte Schlitze 25' vorgesehen sind, ähnlich den Taschen 25, welche ebenso in die gleiche Richtung wie die Schlitze 25' abgewinkelt sind. Die Schlitze 25' dienen als Austrittsöffnungen für das Pulver von den Reibflächen 16, 17, welches durch deren Abrieb oder Verschleiß entsteht.

Fig. 18 bis 21 sind Diagramme und zeigen den Zusammenhang zwischen dem scheinbaren Reibkoeffizienten und dem auf die Reibfläche ausgeübten Druck. F i g. 18 bezieht sich auf den Fall, daß in der Oberfläche der Reibfläche 16 keine Rillen vorgesehen sind. F i g. 19 und 20 beziehen sich auf die Fälle, in welchen Taschen der in Fig.8 gezeigten Art in der Oberfläche der Reibfläche 16 vorgesehen sind. Hierbei unterscheiden sich die in Fig. 19 und in Fig.20 gezeigten Fälle hinsichtlich des verwendeten Materials. Fig.21 betrifft einen Fall, in welchem in der Oberfläche der Reibfläche 16 Taschen vorgesehen sind, die sich von dem innerer Umfang der Reibfläche bis zu deren äußerem Umfang erstrecken. Ein Vergleich von F i g. 18 mit F i g. 19 bis T zeigt unterschiedliche Verbesserungswirkungen hin sichtlich der Trenneigenschaften einer Kupplung.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Trockenreibscheibenkupplung mit einem Schwungrad mit ringförmiger Reibfläche, einer Druckplatte mit ringförmiger Reibfläche und einer zwischengefügten, axial auf der Antriebswelle verschiebbaren Mitnehmerscheibe mit Reibflächen auf beiden Seiten, wobei jeweils nur eine der einander zugeordneten Reibflächen Aussparungen zur Luftführung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in Form von Taschen (25) in der oder den Reibflächen der Mitnehmerscheibe (30) vorgesehen sind, welche an den:, inneren Umfang der Reibfläche beginnen und sich bis kurz vor deren äußeren Umfang erstrecken.

2. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einleiten des Luftstromes in die Taschen (25) Leitglieder (2a; 33; 34) vorgesehen sind.