DE4407260A1 - Kupplung mit einer Mehrzahl von Federn zur Erzeugung der Anpreßkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die DE-Gm-Schrift 85 03 516 ist eine Kupplung bekannt, die zum Aufbringen der Anpreßkraft mit zwei jeweils einen ringförmigen Grundkörper aufweisenden Federn, vorzugsweise Tellerfedern, versehen ist. Diese Tellerfedern liegen mit ih­ ren Grundkörpern axial direkt hintereinander und sind mit nach radial innen ragenden Federzungen ausgebildet, von denen jede zwischen zwei benachbarte Federzungen der jeweils anderen Tellerfeder greift, von diesen aber jeweils durch einen radial verlaufenden Spalt getrennt ist. Da die Spitzen aller Feder­ zungen auf im wesentlichen gleicher Ebene enden sollen, müssen die Federzungen, die alle unter dem gleichen Winkel von den Grundkörpern ausgehen, wegen des axialen Versatzes der beiden Federn unterschiedliche Längen aufweisen.

Bei Anordnung der Grundkörper derartiger Federn direkt hin­ tereinander ist der innere Spannungsverlauf zwar günstiger und damit die Lebensdauer höher als bei einer Feder, deren erzielbare Anpreßkraft derjenigen der beiden Federn zusammen entspricht, jedoch kann sich wegen des großen gemeinsamen Kontaktbereiches der beiden Federn ein erheblicher Hystereseeinfluß bemerkbar machen. Außerdem sind, sobald die zum Einbau in die Kupplung vorgesehenen Federn einer vorbe­ stimmten Kennung einmal beschafft sind, die Möglichkeiten ei­ ner Beeinflussung der Verschleißbreite der Kupplung, also desjenigen Bereiches, der vom Neueinbau der Kupplung an bis zum endgültigen Verschleiß der Reibscheiben verbleibt, sehr gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung mit einer Mehrzahl von zur Erzeugung der Anpreßkraft vorgesehenen Federn mit ringförmigen Grundkörpern derart auszubilden, daß Einfluß sowohl auf die Größe der Verschleißbreite als auch auf den Anpreßkraftverlauf innerhalb derselben genommen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen­ teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei Verwendung einer Mehrzahl von zur Erzeugung der Anpreß­ kraft dienenden Federn in einer Kupplung ergibt sich die re­ sultierende Anpreßkraft aus der Überlagerung der Anpreßkräfte der Einzelfedern. Die resultierende Anpreßkraft steigt norma­ lerweise, beginnend vom Neuzustand der Kupplung, bei infolge verschleißbedingt abnehmender Dicke des Kupplungsbelags sich ändernder Einbaulage der Einzelfedern, bis auf einen Maximal­ wert an, um danach abzufallen. Sobald nach einem Rückgang der resultierenden Anpreßkraft ein vorbestimmbarer minimaler Betrag erreicht ist, ist die Kupplung verbraucht, wobei der zwischen Neuzustand und Endzustand liegende Verschleißbereich als Verschleißbreite bezeichnet wird. Um die letztgenannte zu vergrößern und außerdem deren Verlauf zugunsten einer betragsmäßig nur geringen Schwankungen unterworfenen resul­ tierenden Anpreßkraft möglichst flach zu halten, werden die Kennungen der die Anpreßkraft erzeugenden Federn entsprechend aufeinander abgestimmt. Da die Federn selbst nach Fertigstel­ lung keine Änderung ihrer Kennungen mehr erlauben, wird deren gegenseitige Einbaulage in der Kupplung erfindungsgemäß so gewählt, daß die Kennungen der einzelnen Federn und damit die durch diese jeweils erzeugbaren Anpreßkraftverläufe derart gegeneinander verschoben sind, daß bei Addition dieser Ein­ zelverläufe ein resultierender Anpreßkraftverlauf erhalten wird, bei dem die Verschleißbreite sehr groß ist und extrem flach verläuft. Die Vorgabe der gegenseitigen Einbaulage der Federn wird dadurch erzielt, daß zwischen denselben Trennele­ mente vorgesehen werden, die über ihre Abmessungen und ihren radialen Abstand von der Federachse einen zwischen jeweils zwei Federn gebildeten Winkelversatz bewirken. Die Trennele­ mente haben außerdem zur Folge, daß die Kontaktfläche zwischen den einzelnen Federn sehr klein ist und damit das Auftreten einer reibungsbedingten Hysterese so gering als möglich ge­ halten wird.

In Anspruch 2 ist eine bevorzugte Position für die Anordnung des erfindungsgemäßen, entsprechend Anspruch 3 oder 4 ausge­ bildeten Trennelementes angegeben. Da die Federzungen einer Feder gegenüber denjenigen der anderen Federn in Umfangsrich­ tung versetzt sind, finden diese bei durch den Ausrücker ein­ geleiteter Kraft keine Abstützmöglichkeit an anderen Feder­ zungen, sondern werden an dem Grundkörper der in Richtung der Kraftwirkung benachbarten Feder eine Anlage findend, radial innerhalb desselben in Achsrichtung ausgelenkt, was zu einer Abhubverluste verursachenden Kippbewegung der betreffenden Feder gegenüber der die Anlage bildenden Feder führt. Diesem Problem kann durch entsprechende Abstützungen gemäß Anspruch 5 entgegengewirkt werden. In den Ansprüchen 6 und 7 sind vor­ teilhafte Lösungen für derartige Abstützungen genannt, wobei durch die Klammern nach Anspruch 6 ebenso wie durch die mit einem Widerlager zusammenwirkenden Blattfedern die Federn an ihren radial äußeren Rändern aneinander in Anlage gehalten werden.

In Anspruch 8 ist eine vorteilhafte Ausbildung der Federn an­ gegeben, durch die es ermöglicht wird, trotz des axialen Ver­ satzes der Federn deren Zungen in der gleichen Ebene enden zu lassen, wobei die Federzungen gleiche Längen aufweisen. Durch Verbreiterung der Federzungen nach Anspruch 9 an ihren Enden wird eine Relativdrehung der Federn gegeneinander ebenso wie eine radiale Berührung außerhalb der Enden verhindert. Außer­ dem entsteht eine nahezu unterbrechungsfreie Federzungenfläche zum Angreifen des Ausrückers.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch die untere Hälfte einer Kraftfahrzeug-Reibscheibenkupplung;

Fig. 2 Schnitt wie Fig. 1, wobei allerdings im wesentlichen nur die Anpreßplatte, die Federn im Kupplungsgehäuse sowie ein zwischen den Federn angeordnetes Trennelement dargestellt sind;

Fig. 3 ein Schaubild zur Darstellung der Anpreßkraftverläufe der einzelnen Federn sowie des resultierenden Anpreßkraftverlaufes;

Fig. 4 wie Fig. 3, aber mit gegeneinander verschobenen Anpreßkraftverläufen;

Fig. 5 wie Fig. 3, aber mit nochmals verschobenen Anpreßkraftverläufen der einzelnen Federn;

Fig. 6 wie Fig. 2, aber mit einer Sicke als Trennelement;

Fig. 7 wie Fig. 2, aber mit einer die Federn am radial äußeren Rand zusammenhaltenden Abstützung in Form von Klammern;

Fig. 8 wie Fig. 7, aber mit einer Abstützung in Form einer Blattfeder;

Fig. 9 wie Fig. 2, aber mit zwei aneinander liegenden Membranfedern mit auf einander zu gekröpften Federzungen;

Fig. 10 ausschnittweise Darstellung der Federzungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug-Reibscheibenkupplung umfaßt ein Schwungrad 1, welches mittels einer Blechscheibe 3 an einem Flansch 5 einer um eine Drehachse 7 rotierenden Kur­ belwelle 9 einer Brennkraftmaschine gleichachsig befestigt ist. Das Schwungrad 1 trägt in bekannter und daher nicht dar­ gestellter Weise ein im wesentlichen ringförmiges Kupplungs­ gehäuse 11, welches an der der Kurbelwelle 9 abgewandten Seite des Schwungrades 1 eine im wesentlichen ringscheibenförmige Anpreßplatte 13 umschließt. Die Anpreßplatte 13 ist in Um­ fangsrichtung drehfest, aber axial verschiebbar an dem Kupp­ lungsgehäuse 11 geführt. Axial zwischen dem Schwungrad 1 und der Anpreßplatte 13 ist gleichachsig mit der Drehachse 7 eine Kupplungsscheibe 17 angeordnet, die in üblicher Weise axial verschiebbar, aber drehfest mit einer Eingangswelle 19 eines nicht näher dargestellten Getriebes gekuppelt ist. Diese Kupplungsscheibe 17 trägt Reibbeläge 21 und kann einen Torsi­ onsschwingungsdämpfer 23 sowie nicht näher dargestellte Reib­ schwingungsdämpfer umfassen. Zwischen dem Kupplungsgehäuse 11 einerseits und der Anpreßplatte 13 andererseits ist eine Mem­ branfeder 25 und eine Tellerfeder 26 eingespannt, die die An­ preßplatte 13 über die Reibbeläge 21 der Kupplungsscheibe 17 gegen das Schwungrad 1 federnd vorspannen. Die Membranfeder 25 liegt hierbei im Bereich ihres ringförmigen Grundkörpers 27, von dem aus Federzungen 28 nach radial innen verlaufen, an Ansätzen 29 der Anpreßplatte 13 an. Die Tellerfeder 26 stützt sich dagegen mit ihrem ebenfalls ringförmigen Grundkörper 30 im Bereich ihres Außenumfangs über einen Drahtring 32 am Kupplungsgehäuse 11 ab. Mittels eines an einem Führungsrohr 33 des Getriebes axial verschiebbar geführten Ausrückers 34, welcher an den radial inneren Enden der Federzungen 28 der Membranfeder 25 angreift, kann die Anpreßplatte 13 von der Anpreßkraft der Federn 25 und 26 entlastet und die Kupplung ausgerückt werden.

Wie der Fig. 2 besser entnehmbar ist, ist im Bereich des In­ nenumfangs der Grundkörper 27 und 30 der beiden Federn 25, 26 zwischen denselben ein Trennelement 35 in Form eines die Federachse umgebenden Ringes 36 angeordnet, durch welches die beiden Federn winklig zueinander ausrichtbar sind und dadurch ihre Einbaulage innerhalb des Kupplungsgehäuses 11 verändern. Hierdurch wird folgendes erreicht: In Fig. 3 sind beispielhaft die von der jeweiligen Kennung der Federn 25, 26 abhängigen Kurvenverläufe der Anpreßkraft F in Zuordnung zum Verschleiß­ zustand V der Reibbeläge 21 der Kupplung und damit von der Einbaulage der Federn 25, 26 aufgetragen, wobei die mittlere Kurve den Anpreßkraftverlauf der Membranfeder 25 und die un­ tere Kurve den Anpreßkraftverlauf der Tellerfeder 26 dar­ stellt. Die beiden Kurven werden zu der den resultierenden Anpreßkraftverlauf repräsentierenden, darüber liegenden Kurve summiert. Die Verschleißbreite gibt hierbei an, bei welchem Verschleißzustand der Kupplung die Anpreßkraft im Punkt 2 nach einem dazwischenliegenden steilen Anstieg auf einen Maximal­ wert wieder auf den dem im Neuzustand betragsmäßig entspre­ chenden Wert, der im Punkt 1 angegeben wird, abgesunken ist. Durch Änderung der gegenseitigen Einbaulage der Federn 25, 26 im Kupplungsgehäuse 11 mittels des Trennelementes 35 sind die Kennungen der beiden Federn 25 und 26 und damit die Kurven der Anpreßkraftverläufe gegeneinander verschiebbar, so daß nach Fig. 4 eine besonders große Verschleißbreite oder, nach Fig. 5, ein besonders flacher Verlauf der Anpreßkraft inner­ halb der Verschleißbreite erhalten wird. Bei optimaler Aus­ richtung der Federn 25, 26 gegeneinander ist ein resultierender Anpreßkraftverlauf mit großer Verschleißbreite bei möglichst flachem Verlauf innerhalb derselben erzielbar.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführung des Trennelementes 35 dargestellt, wobei an einer der Federn 25, 26, nämlich an der Feder 26, an deren der Feder 25 zugewandten Seite ein Vor­ sprung 37 ausgebildet ist, der vorzugsweise ringförmig um die Federachse geführt ist.

Wenn der Ausrücker 34 gemäß Fig. 1 die Federzungen 28 der Membranfeder 25 zum Lösen der Kupplungsverbindung nach rechts zieht, hat der Grundkörper 27 der Membranfeder 25 das Bestre­ ben, sich im radial äußeren Bereich von dem Grundkörper 30 der Tellerfeder 26 abzuheben, wodurch Verluste entstehen würden. Aus diesem Grund sind entsprechend Fig. 7 Abstützungen 38 im Bereich des Außenumfangs der Federn 25, 26 in Form von Klam­ mern 39, die beide Federn umgreifen, vorgesehen. Die Klammern verhindern ein Abheben der Membranfeder 25 von der Tellerfe­ der 26 ebenso wie die Abstützung 38 gem. Fig. 8, wonach an der dem Drahtring 32 gegenüberliegenden Seite der Federn 25, 26 Blattfedern 40 an der Membranfeder 25 im Bereich deren Außen­ umfangs zu Anlage kommen, die mit dem Kupplungsgehäuse 11 durch je einen Niet 41 verbunden sind.

Anstatt mit der Tellerfeder 26 kann die Membranfeder 25 nach Fig. 9 auch mit einer zweiten Membranfeder 45 kombiniert sein, von deren Grundkörper 46 aus sich Federzungen 47 nach radial innen bis in den Wirkungsbereich des in dieser Figur nicht gezeigten Ausrückers 34 hinein erstrecken. Um trotz des axi­ alen Versatzes der beiden Membranfedern 25 und 45 die Enden der Federzungen 28, 47 in einer gemeinsamen Ebene verlaufen zu lassen und dennoch keine Federzungen ungleicher Länge zu er­ halten, sind die Federzungen 28, 47 jeder Membranfeder 25, 45 jeweils in Richtung zu der benachbarten Membranfeder gekröpft, so daß sie in eine zwischen den beiden Membranfedern 25, 45 verlaufende Ebene gelangen. Um eine Drehung der beiden Mem­ branfedern 25, 45 relativ zueinander zu verhindern, sind die freien Enden 50 der Federzungen 28, 47 beider Membranfe­ dern 25, 45 gemäß Fig. 10 in Umfangsrichtung verbreitert, so daß an jedem Ende 50 einer Federzunge 28, 47 die Enden der zu beiden Seiten derselben angeordneten Federzungen der jeweils anderen Membranfeder zur Anlage kommen.

Claims (9)

1. Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend ein Kupplungsgehäuse, eine Anpreßplatte in demselben, die gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehfest - aber axial verlagerbar - angeordnet ist, eine Mehrzahl von Federn mit ringförmigem Grundkörper, die zwischen Kupplungsge­ häuse und Anpreßplatte zur Kraftbeaufschlagung der letz­ teren vorgesehen sind, wobei zumindest eine Feder nach radial innen weisende, durch Schlitze voneinander ge­ trennte Federzungen aufweist, deren Spitzen in einer vorbestimmbaren Ebene in Anlage mit einem Ausrücker bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Federn (25, 26; 25, 45) über wenigstens ein deren gegensei­ tige Einbaulage im Kupplungsgehäuse (11) bestimmendes ringförmiges Trennelement (35), dessen Abmessungen sowie dessen radialer Abstand zur Federachse vorbestimmbar sind, in Wirkverbindung miteinander stehen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (35) vorzugsweise im radial inneren Bereich der ringförmigen Grundkörper (27, 30; 27, 46) der zugeord­ neten Federn (25, 26; 25, 45) angeordnet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (35) als zwischen den beiden Fe­ dern (25, 26; 25, 45) verlaufender Ring (36) ausgebildet ist.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (35) als Vorsprung (37) an wenigstens einer der beiden Federn (25, 26; 25, 45) vorgesehen ist.

5. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (25, 26; 25, 45) eine dieselben in Anlage miteinander haltende Abstützung (38) aufweisen.

6. Kupplung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (38) durch eine Mehrzahl von die bei­ den Federn (25, 26; 25, 45) radial umgreifende Klammern (39) gebildet wird.

7. Kupplung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (38) durch am Kupplungsgehäuse (11) befestigte Blattfedern (40) gebildet wird, durch welche die Federn (25, 26; 25, 45) in Richtung zu einem an der Ge­ genseite derselben angeordneten Widerlager (Draht­ ring 32) preßbar sind.

8. Kupplung nach Anspruch 1, bei der eine weitere Feder nach radial innen weisende, durch Schlitze voneinander ge­ trennte Federzungen aufweist, die in Umfangsrichtung versetzt zu den Federzungen der ersten Feder angeordnet sind und, in Bezug zu diesen, in der gleichen senkrecht zur Achse der Federn verlaufenden Ebene enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (28, 47) der Fe­ dern (25, 45) aufeinander zu gekröpft sind.

9. Kupplung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (28, 47) beider Federn (25, 45) jeweils im Bereich ihrer freien Enden (50) in Umfangsrichtung verbreitert sind und beidseitig in Anlage mit den En­ den (50) der benachbarten Federzungen (28, 47) der jeweils anderen Feder (25, 45) stehen.