DE3510053A1

DE3510053A1 - Membranfederkupplung mit elastischer abstuetzung der distanzbolzen

Info

Publication number: DE3510053A1
Application number: DE19853510053
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Förster
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1986-09-25
Also published as: JPH0680334B2; GB2172670A; BR8601230A; FR2579279A1; FR2579279B3; US4641736A; GB8605432D0; JPS6246027A; GB2172670B

Description

35 1 0G53

PICHTEL & SACHS AG - SCH W EI II P U RT

ANR 1 001 485 Reg.-Nr. 12 487

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILPSAN^ELDUNG

Membranfederkupplung mit elastischer Abstützung der Distanzbolzen

Beschreib u, ng

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membranfederkupplung, bestehend u. a, aus einem Schwungrad, einem Kupplungsgehäuse, einer zwischen beiden angeordneten Kupplungsscheibe, Anpreßplatte und Membranfeder zum reibschlüssigen Einspannen der Kupplungsscheibe zwischen Schwungrad und Anpreßplatte, wobei die Membranfeder im Bereich ihres Außenumfanges an der Anpreßplatte und in einem mittleren Bereich an Distanzbolzen am Kupplungsgehäuse anliegt und diese Distanzbolzen in entsprechenden öffnungen das Kupplungsgehäuse durchdringen und auf dessen Außenseite von einer Federkraft beaufschlagt sind, die der auf die Federzungen ausgeübten Ausrückkraft entgegengerichtet ist.

Eine Membranfederkupplung der obengenannten Bauart ist beispielsweise aus der DE-OS 1 929 823 bekannt. Bei dieser bekannten Kembranfederkupplung wird jeder Distanzbolzen in einer öffnung des Kupplungsgehäuses axial verschiebbar geführt und durch jeweils eine konzentrisch zum Distanzbolzen angeordnete Tellerfeder in axialer Richtung federbelastet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine f^Tenibr?.n feder kupplung der obengenannten Bauart dahingehend zu verbessern, uncer Beibehaltung der abhubverlustfreien, federnden AbStützung der Ilembranfeder eine kostengünstige Lösung zu finden, welche mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad ausgestattet ist.

BAD ORIGINAL

-X-

Diese Aufgabe wird erf indungsgeniäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch Anordnung einer einzigen Telleroder Membranfeder zur Beaufschlagung sämtlicher Distanzbolzen wird die Anzahl der Einzelteile der Kupplung erheblich reduziert, die Montage wird vereinfacht und durch die Abmessungen der Feder ist eine leichtere Abstimmung bezüglich Federkraft und Federkraft' verlauf möglich. Insbesondere die Möglichkeit der Abstimmung des Federkraftverlaufes in weiten Grenzen macht es möglich, den Wirkungsgrad der Kupplung zu verbessern.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung festgelegt. So werden die Distanzbolzen in der Telleroder Membranfeder vorteilhafterweise vernietet. Dabei liegt die Teller- oder Membranfeder in einem vom Teilkreis der Distanzbolzen abweichenden Durchmesserbereich auf der Außenseite des Kupplungsgehäuses auf ;_x Die Außenkontur des Kupplungsgehäuses und die Teller- oder Membranfeder können zu deren axialen Beweglichkeit geringfügig konisch gegeneinander ausgerichtet seinj es ist jedoch auch möglich, daß sie parallel verlaufen und im Bereich der gegenseitigen Anlage axial gerichtete Auflagestellen vorgesehen sind. Vorteilhafterweise erfolgt die Zentrierung der Distanzbolzen über die Teller- oder Membranfeder, wodurch eine völlig reibungsfreie Bewegungsmöglichkeit für die Distanzbolzen geschaffen ist. Dieses Merkmal ist u, a, für den großen Wirkungsgrad der Membranfederkupplung mit verantwortlich. Die Zentrierung über die Teller- oder Membranfeder kann dabei im Auflagebereich der Feder erfolgen, es ist aber auch möglich, die Teller« oder Membranfeder auf der der Anlage gegenüberliegenden Seite der Distanzbolzen gegenüber dem Kupplungsgehäuse zu zentrieren, Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Beeinflussung der Federkraft der Teller- oder Mertbranfeder ist durch Anordnung wenigstens einer umlaufenden Sicke gegeben. Zur annähernd parallelen Führung der einzelnen Distanzbolzen sind beispielsweise zwei verschiedene LÖsungsmö?jiicuKeicen jegeoen. Zum einen kann im Bereich der Vernietung in der Teller- oder Membranfeder eine Anzahl Freistanzöffnungen vorgesehen werden, zum anderen ist es aber auch möglich, die Vernietungsbereiche als Zungen, die nach radial innen oder nach radial außen über die Kontur der Teller·*· oder liembranfeder hinausreichen, auszubilden.

Die Erfindung wird anschließend an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Pig, 1 den Teillängsschnitt einer Membranfederkupplung;;

Fig. 2 und 3 die Teilansicht einer Teller*- oder Membranfederj

Fig. 4 bis 6 Teillängsschnitte von unterschiedlichen Ausführungsformen hinsichtlich Zentrierung und gegenseitiger Auflage^

Fig. 7 und 8 den Teillängsschnitt und die Teilansicht einer Ausführung mit Freistanzöffnungen in der Teller** oder Membranfeder,

Die Fig. 1 zeigt^xe,inen Teillängsschnitt einer Hembranfederkupplung. Diese besteht aus dem Schwungrad 5_? welches mit der nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine fest verbunden ist. Am Schwungrad 5 ist ein Kupplungsgehäuse 4 befestigt. Im Kupplungsgehäuse 4 sind mehrere am Umfang verteilte Distanzbolzen 7 angeordnet, die durch entsprechende Öffnungen 12 das Kupplungsgehäuse 4 durchdringen. Sie sind auf einem Teilkreis D angeordnet. Auf der Außenseite des Kupplungsgehäuses 4 ist eine Teller- oder Membranfeder 13 angeordnet, die sämtliche Distanzbolzen 7 untereinander verbindet, Die Distanzbolzen 7 sind mit dieser Feder 13 vernietet. Eine Teilansicht dieser Feder 13 ist in Fig, 2 wiedergegeben, Die Feder 13 weist in ihrem radial inneren Bereich auf einem Teilkreisdurchmesser D die einzelnen Distanzbolzen 7 auf, mit ihrem radial äußeren Bereich liegt die Teller- oder Membranfeder 13 auf einem Wulst 18 des Kupplungsgehäuses 4 unter Vorspannung auf. Die Distanzbolzen 7 erstrecken sich durch entsprechende Öffnungen 12 im Kupplungsgehäuse 4 nach innen und bilden dort das Widerlager für die Ilembranfeder 1 mit ihren nach radial innen weisenden rederzungen 11, Zur bildung dieses Widerlagers weisen die Distanzbolzen 7 an ihrem dem Vernietun^sbereich entgegengesetzten Endbereich jeweils einen Bund 8 auf. Dieser kann entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Drahtringes 6 als Auflage für die ^enbranfeder 1 fungieren. Zwischen Hembranfeder 1 und Kupplungsgehäuse 4 ist ebenfalls ein

Drahtring 3 zur Einspannung vorgesehen, wobei an dieser Stelle auch ein entsprechender Wulst im Kupplungsgehäuse 4 herangezogen werden kann. Die Membranfeder 1 stützt sich an ihrem Außenumfang an der Anpreßplatte 2 ab, die drehfest, aber axial verschiebbar innerhalb des Schwungrades 5 und des Kupplungsgehäuses 4 angeordnet ist. Zwischen Anpreßplatte 2 und Schwungrad 5 ist die Kupplungsscheibe 10 durch die Vorspannkraft der Jiembranf eder 1 einspannbar. Ein Ausrücker 9 ist vorgesehen, um auf die radial inneren Enden der Membranfederzungen 11 eine Ausrückkraft aufzubringen, die in Richtung auf das Schwungrad 5 gerichtet ist. Die Kupplung mit ihren Einzelteilen dreht sich bei Betrieb um die Drehachse 27, Sämtliche dargestellten und beschriebenen Telleroder Membranfedern sind konzentrisch zur Drehacn.se 27 angeordnet. Die Funktion der dargestellten I'lembranfederkupplung ist folgende;

Bei eingerückter" Kupplung bewirkt die Vorspannkraft der Membranfeder 1 eine Einspannung der Kupplungsscheibe 10 zwischen Anpreßplatte 2 und Schwungrad 5. Dabei stützt sich die Membranfeder 1 mit ihrer Reaktionskraft über den Drahtring 3 am Kupplungsgehäuse 4 ab, Zum Ausrücken der Kupplung wird der Ausrücker 9 nach links in Richtung auf das Schwungrad 5 zu bewegt, wodurch die Federzungen 11 der Membranfeder 1 eine entsprechende Schwenkbewegung durchführen. Dadurch wird die Auflagekraft der Membranfeder 1 am Kupplungsgehäuse 4 allmählich abgebaut und eine Auflagekraft an den Bunden 8 der Distanzbolzen 7 über den Drahtring 6 aufgebaut, Um in allen Betriebszuständen während dieses Auflagewechsels eine spielfreie Einspannung der Membranfeder 1 zu gewährleisten, ist die Teller- oder Membranfeder 13 derart vorgespannt, daß sie sämtliche Distanzbolzen 7 nach rechts vorspannt, und zwar in einem Maße, welches ein Abheben der Membranfeder 1 vom Kupplungsgehäuse 4 im Bereich des Drahtringes 3 verhindert, Während aes Ausrückvorganges schwenkt nun die Membranfeder 1 um den Drahtring 6 als Kippkreis mit ihrem äußeren Bereich nach rechts und xUi'tet so uie Ar.preßplatte 2 und hebt die Reibeinspannung der Kupplungsscheibe 10 auf, Der Einrückvorgan- erfolgt in umgekehrter Richtung,

Bei entsprechender Vorspannkraft der Teller- oder Membranfeder 13 ist somit eine spielfreie Schwenklagerung für die I'embranfeder 1

gewährleistet. Bei entsprechender Ausbildung der Federkennlinie dieser Feder 13 kann nun ganz gezielt das Verschlexßverhalten einmal an der Einspannstelle der Membranfeder 1 und andererseits im Bereich der Reibbeläge der Kupplungsscheibe 10 berücksichtigt werden. Dabei ist immer davon auszugehen, daß zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades der Kupplung die Einspannkraft durch die Feder 13 nicht beliebig hoch angesetzt werden kann, Die Telleroder Membranfeder 13 kann einmal so ausgelegt werden, daß eine im wesentlichen progressive Kennlinie erzeugt wird. Bei Verschleiß im Auflagebereich der Membranfeder 1 gegenüber den Drahtringen und 6 sowie dem Bund 8 und dem Kupplungsgehäuse 4 wandert jeder Distanzbolzen 7 durch die Vorspannkraft der Feder 13 entsprechend nach außen. Dadurch verringert sich die Vorspannkraft der Feder 13. Sie muß also unter Berücksichtigung dieses Verschleißes von vornherein höher^ vorgespannt sein, Andererseits hat eine solche progressive Kennlinie den Vorteil, daß die Hysterese während des Ein- und Auskuppelyorganges der Kupplung sehr gering gehalten wird, Dies ist darin begründet, daß durch die Vorspannkraft der Membranfeder 1 im eingerückten Zustand der Kupplung das Kupplungsgehäuse 4 im Bereich radial innerhalb des Drahtringes 3, von der Anpreßplatte 2 wegweisend, elastisch verformt wird. Dagegen bleibt der Bereich um den Wulst l8 mit der Auflage der Feder 13 in axialer Richtung im wesentlichen stabil, Bedingt durch ' diese elastische Verschiebung, verringert sich die Vorspannkraft der Feder 13. Eine geringe Hysterese ist somit gewährleistet,

Es ist jedoch auch möglich, die Kennlinie der Teller- oder Membranfeder 13 zu überhöhen, wie es normalerweise auch bei der "enbranfeder 1 durchgeführt wird. Bei einer solchen Auslegung für beide Federn 1 und 13 kann somit der Anstieg der Federkraft der Membranfeder 1 mit zunehmendem Verschleiß der Reibbelag der Kupplungsscheibe 10 auch die Federkraft der Teller- oder Mer.branfeder 13 angehoben werden, da ja der Verschleif: an der Kupplungsscheibe 10 mit; dem Verschleiß an den Auflagestellen der .-lembranfeder 1 einhergeht. Somit kann über den Verschleiß an den Auflagestellen der Membranfeder 1 die Anpreßkraft der Feder 13 entsprechend dem Anstieg der Anpreßkraft der Membranfeder 1 durch Verschleiß an der Kupplungsscheibe 10 nachgeregelt werden.

_BAD

Die Beeinflussung der Federkennlinie ist ζ, B, durch Verändern des Verhältnisses von Höhe der Feder zu deren Dicke oder durch bestimmte Formgebung wie beispielsweise Anordnen von konzentrisch verlaufenden Sicken in der Tellerfeder leicht zu erreichen.

In Fig. 3 ist die Teilansicht einer Teller- oder Membranfeder wiedergegeben bei welcher die Vernietungsbereiche für die Distanzbolzen 7 in Form von nach radial innen abstehenden Zungen ausgeführt sind, dadurch wird eine in gewissen Grenzen biegeweiche Aufhängung der Distanzbolzen 7 erreicht, die einer rein axial gerichteten Verschwenkung der Distanzbolzen dienlich ist.

Fig, 4 zeigt einen Teillängsschnitt einer Membranfederkupplung, bei welcher im Gegensatz zu Fig, 1 der Platz für die axiale Beweglichkeit der Feder 13 dadurch gegeben ist, daß das Kupplungsgehäuse 4 in diesemvBereich leicht konisch ausgeführt ist, Desweiteren ist eine Zentrierung der Feder 13 und somit auch der Distanzbolzen 7 dadurch gegeben, daß die Feder 13 mit ihrem radial äußeren Umfang von einem Zentrierbund 21 des Kupplungsgehäuses geführt ist. Dieser Zentrierbund 21 ist beispielsweise durch Prägen während der Herstellung des Kupplungsgehäuses 4 entstanden. Durch, die Führung der Distanzbolzen 7 über eine Zentrierung der Feder 13 können die öffnungen .12 im Kupplungsgehäuse 4 größer ausgeführt werden, so daß an dieser Stelle keine Reibung entstehen kann. Eine Kupplung mit derart zentrierten Distanzbolzen 7 weist einen besonders hohen Wirkungsgrad auf,

In Fig, 5 ist im Gegensatz zu Fig, 4 die Zentrierung der Distanzbolzen 7 über die Teller- oder Jlembranfeder 15 derart hergestellt, daß die Feder 15 im Bereich ihres Innenumfanges auf einem Zentrierbund 22 des Kupplungsgehäuses 4 geführt ist, Dabei ist der Zeiitrierbund 22 aurch axiales Umlegen des radial inneren Randes des Kupplungsgehäuses 4 hergestellt. Dadurch wird gleichzeitig ti;.e ;:-jhere Steifigkeit des Kupplungsgehauses 4 erzielt. Auch in diesen: Falle erfolgt die Freistellung der Feder 15 im Bereich der Distanzbolzen 7 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 4 dadurch, daß dieses Kupplungsgehäuse 4 in diesem Bereich leicht konisch ausgeführt ist, Die Feder 15 weist eine umlaufende Sicke 25 aufj diese dient der Erhöhung der realisierbaren Federkraft,

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In Fig. 6 erfolgt die Freistellung der Teller- oder Membranfeder 16 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 4 dadurch, daß die Feder 16 im Bereich ihres radial äußeren Umfanges einen Rand 19 aufweist, der auf das Kupplungsgehäuse 4 zu abgebogen ist und dort auf dem Kupplungsgehäuse 4 aufliegt. Dadurch kann sowohl das Kupplungsgehäuse 4 als auch die Feder 16 in einer Ebene senkrecht zur Drehachse verlaufen, Die radiale Führung der Distanzbolzen 7 und der Feder 16 erfolgt im vorliegenden Falle durch einen Zentrierrand 20 im radial inneren Bereich der Feder 16, und zwar innerhalb des Teilkreises der Distanzbolzen 7. Dieser Zentrierrand 20 wird gegenüber einem Zentrierrand 24 im radial inneren Bereich des Kupplungsgehäuses 4 geführt, Der Zentrierrand 20 der Feder 16 kann natürlich auch aus einzelnen, axial umgebogenen Lappen bestehen.

Die Figuren 7 und 8 zeigen einen Teillängsschnitt und eine Teilansicht eine*¹ bevorzugten Ausführungsform, Hierbei ist die Teller« oder Membranfeder 17 derart angeordnet, daß sie im Bereich ihres Innenumfanges am Kupplungsgehäuse 4 aufliegt und der Teilkreisfür die Distanzbolzen 7 einen größeren Durchmesser aufweist, Die Zentrierung der Distanzbolzen 7 und der Feder 17 erfolgt über einen Zentrierrand 23 im Kupplungsgehäuse 4 gegenüber dem Innendurchmesser der Feder 17· Im vorliegenden Falle sind wie insbesondere aus Fig, 8 ersichtlich ~ Freistanzöffnungen 28 in der Feder 17 vorgesehen, welche die Distanzbolzen 7 etwa halbmondförmig umgeben, Sie sind dabei auf der nach radial innen weisenden Seite der Distanzbolzen 7 angeordnet und erstrecken sich etwa bis zum Teilkreis D, Diese Freistanzöffnungen 28 bewirken in gewissen Grenzen eine biegeweiche Aufhängung der Bolzen zur Gewährleistung einer im wesentlichen axialen Schwenkbewegung bei Verschleiß an den Auflagestellen zwischen Iiembranfeder 1 und Kupplungsgehäuse 4, Ss ist natürlich auch möglich, anstelle der Freiatanzoffnungen 26 an der Feder 17 nach radial außen v;eisende Zungen vorzusehen, in welchen die Distanzbolzen 7 vernietet sind, -,er ,Qi'ieii einex¹ ivusx'ührung gemäib cien Figuren J und ä ist beispielsweise darin zu sehen, daß die Feder 17 ΐ:τι Bereich eines kleineren Durchmessers angeordnet und somit preiswerter herzustellen ist,

04.03.1985
FRP-2 Ho/whm-

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Claims

; I N F UR'

FICHTEL & SACHS AG - SCHWE

ANR 1 001 485 Reg.-Nr. 12 487

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG ■■embranfederkupplung mit elastischer Abstützung der Distanzbolzen

Patentansprüche

1. Kembranfederkupplung, bestehend u. a. aus einem Schwungrad, einem Kupplungsgehäuse, einer zwischen beiden angeordneten Kupplungsscheibe, Anpreßplatte und Membranfeder zum reibschlüssigen Einspannen der Kupplungsscheibe zwischen Schwungrad und Anpreßplatte, wobei die Membranfeder im Bereich ihres Außenumfanges an der Anpreßplatte und in einem mittleren Bereich an Distanzbolzen am Kupplungsgehäuse anliegt und diese Distanzbolzen in entsprechenden öffnungen das Kupplungsgehäuse durchdringen und auf dessen Außenseite von einer Federkraft beaufschlagt sind, die der auf die Federzungen ausgeübten Ausrückkraft entgegengerichtet ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine konzentrisch zur Drehachse (27) der Membranfederkupplung angeordnete Teller- oder Membranfeder (13 bis 17) vorgesehen ist, welche sämtliche Distanzbolzen (7) beaufschlagt,

2. Menbranfederkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzbolzen (7) in der Teller- oder üeribranfeder (15 bis 17) vernietet sind.

j, ..c-..üi'ui._'e^.e:'icupplj.ng nach aen Ansprüchen 1 una 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teller- oder I-'.embranfeder (13 bis 17) in einem von Teilkreis (D) der Distanzbolzen (7) abweichenden Durchmesserbereich auf der Außenseite des Kupplungsgehäuses (4) aufliegt,

BAD

4. Membranfederkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teller- oder Membranfeder (13, 16) und Kupplungsgehäuse (4) im gegenseitig überdeckenden Bereich im wesentlichen parallel verlaufen und Feder und/oder Gehäuse im Bereich der gegenseitigen Anlage axial gerichtete Auflagen (18, 19) aufweisen.

5. Membranfederkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teller- oder Membranfeder (.13, 15, 17) und Kupplungsgehäuse (4) im gegenseitig überdeckenden Bereich konisch verlaufen,

6. Membranfederkupplung nach den Ansprüchen .1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Distanzbolzen (7) über die Teller- oder Membranfeder (13, 15, 16, 17), und zwar Vorzugs* weise an 'deren*.Auflage gegenüber dem Kupplungsgehäuse (4), erfolgt.

7. Membranfederkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung am Kupplungsgehäuse (4) über vorzugsweise angeprägte Zentrierränder (21, 23) erfolgt,

8. Membranfederkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Anlage zwischen Telleroder Membranfeder (17) und Gehäuse (4) auf einem Durchmesser erfolgt, der vorzugsweise kleiner als der Teilkreis (D) der Distanzbolzen (7) ist,

9. Membranfederkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8,. dadurch gekennzeichnet, daß die Teller- oder Membranfeder (15) zur Erhöhung der Federsteifigkeit mit einer umlaufenden Sicke (25) versehen ist,

u, .;ei;iüi'aru'eaerkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sur annähernd parallelen Führung aller Distanzbolzen (7) untereinander die Teller- oder Membranfeder (17) teilweise um den Vernietungsbereich der Distanzbolzen (7) herum Freistanzöffnungen (28) aufweist,

COPV

11. Membranfederkupplung nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Freistanzöffnungen (28) etwa halbkreisförmig ausgebildet und auf der der gegenseitigen Auflage zwischen Kupplungsgehäuse (4) und Teller*· oder Membranfeder (17) zugewandten Seite der Distanzbolzen (7) angeordnet sind.

04.03.1985
FRP-2 Ho/whm-

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