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Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeuge mit Wechselgetriebe Die Erfindung
bezieht sich :auf eine Kupplungsreibscheib-e für Kraftfahrzeuge mit Wechselgetrieben,
bei der die im Abstand von der zugehörigen Nabe konzentrisch um diese angeordneten
Reibbelage durch eine Scheibe getragen werden.
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Beim Schalten des Fahrzeuggetriebes .auf einen schnelleren Gang muß
die Getriebewelle zunächst auf einen Bruchteil ihrer Geschwindigkeit verlangsamt
werden, um einen Gleichlauf der Getrieberäder des schnelleren Ganges zu bewirken.
Da die Getriebewelle in möglichst reibungsfreien. Lagern gelagert ist, muß die kinetische
Energie dieser Welle und der mit ihr umlaufenden Teile teils durch die Viscosität
des Schmiermittels undteils durch den anfänglichen Einsgriff der Getrieberäder bzw.
bei Synchrongetrieben durch den ,anfänglichen Schlupfeingriff der Synchronisierkupplungsringe
,aufgenommen werden. Die sich dabei ergebende Abnutzung der Getriebeteile beeinträchtigt
die Lebensdauer des Getriebes erheblich und ist insbesondere deshalb unerwünscht,
weil ein Getriebe nicht so leicht wie eine Kupplung auseinandergebaut werden kann.
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Auch der Zeitverlust beim Schalten infolge der zur Verlangsamung der
umlaufenden Teile erforderlichen Zeit ist ein Problem von großer Tragweite für Kraftfahrzeugfabrikanten,
da die Forderung nach einer schnellen und rucklosen Getriebeschaltung immer dringender
wird. Dieses Problem erhält noch größere Bedeutung im Zusammenhang mit der neuzeitlichen
Entwicklung und Verbreitung von selbsttätigen. Getrieben, bei denen. .es nicht mehr
dem Fahrer überlassen bleibt, die Kupplung so lange ausgerückt zu halten, bis er
merkt, däß die Getrieberäder synchron laufen.
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Bei den mit der Getriebewelle umlaufenden Teilen ist der größte Teil
des Trägheitsmomentes
auf das getriebene Kupplungsglied zurückzuführen.
Die Zahnräder auf der Getriebewelle haben nur etwa ein Drittel des Durchmessers
des getriebenen Kupplungsgliedes, und infolgedessen ist ihr Trägheitsmoment sowie
dasjenige der Welle relativ u11-bedeutend.
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Bisher war es ,allgemein üblich, die getriebene Kupplungsscheibe sich
mit ihrer vollen Stärke zwischen die Reibbelage bis etwa zum äußeren Umfang der
Benage erstrecken zu lassen und entweder den zwischen den Belügen gelegenen Scheibenteil
als eine Anzahl federnder Polster für die Belagc auszubilden oder an ihm getrennte,
aus Federstahl bestehende Polster zui befestigen. Dabei ist das Trägheitsmoment
des Teiles der getriebenen Scheibe im -äußeren Drittel des Halbmessers so viel größer
als das Trägheitsmoment des inneren Scheibenteiles, daß durch Verminderung des Gewichtes
des äußeren Drittels auf die Hälfte unter Beibehaltung der vollen Stärke der inneren
zwei Drittel das gesamte Trägheitsmoment der ganzen Scheibe etwa auf die Hälfte
herabgesetzt werden kann.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Scheibe ,aus zwei
konzentrischen Teilen besteht, von denen der innere, mit der Nabe verbundene Teil
aus dem zu übertragenden Drehmoment entsprechend starkem, wenig federndem Blech
besteht und sich bis nahe an die Innenkante der Belage, ,aber nicht über diese Kante
hinaus erstreckt, während die sich an diesen Teil anschließende, ein geringes Trägheitsmoment
aufweisende Außenzone aus die Benage tragenden, federnden Einzelpolstern besteht,
die erheblich dünner und leichter pro Flächeneinheit sind als der innere Teil und
sich in den Zwischenraum zwischen den Benagen erstrecken. Ein vorteilhaftes Merkmal
dieser Bauart besteht darin, daß, obwohl das Trägheitsmomnent der Scheibe im wesentlichen
auf die Hälfte herabgesetzt ist, das Drehmomentübertragungsvermögen der ganzen Scheibe
keineswegs vermindert ist. Im inneren Teil der Platte, ,auf den sich die Beanspruchungen
infolge des Drehmomentes konzentrieren, hat die Platte die ;gleiche Stärke wie bei
den gebräuchlichen Kupplungen und infolgedessen das gleiche Widerstandsmoment. Anderseits
hat sich gezeigt, daß im äußeren Teil, in welchem die Drehmomentbeanspruchung weitgehend
verteilt ist, genügend Torsionswiderstand in den viel leichteren Polstergliedern
vorhanden ist und auch die im Ausführungsbeispiel gezeigten eingezogenen Halsteile
infolge ihrer verhältnismäßig geringen radialen Länge einen ausreichenden Widerstand
darbieten. Die Erfindung schafft somit ein Kupplungsglied, welches beim Betrieb
des Fahrzeuges durch die Viscosität des Schmiermittels fast 0 iiblicllich zum Stillstand
gebracht wird.
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Auf diese Weise verringert die Erfindung die Abnutzung der Getriebezahnräder
bzw. der Synchronisierriirge sowie die zum Schalten erforderliche Zeit. Es ist bereits
eine Kupplungsreibscheibe bekannt, bei welcher der volle Scheibenteil radial innerhalb
der Reibbelage endigt und sich in radial nach außen gerichteten Zungen fortsetzt,
,an «-elchen Feder- oder Polsterglieder zum federnden Abstützen der Reibbelage befestigt
sind. Ferner ist auch bereits vorgeschlagen worden, unmittelbar an der Nabe federnde
radiale Speichen anzubringen, welche an ihren äußeren Enden die Reibhelage tragen.
Diese beiden bekannten Bauarten sind jedoch zur Lösung der Erfindungsaufgabe nicht
geeignet: denn wenn dabei die die Reibbelage tragenden Teile der Scheibe bzw. der
Speichen dünn genug gestaltet werden, um den Eingriffsdruck der Kupplung wirksam
abzufedern, so reicht die Wandstärke nicht aus, tim das bei neuzeitlichen Kraftfahrzeugen
sehr erhebliche Drehmoment aufzunehmen, ohne wesentlich zu federn. Wird anderseits
die Scheibe oder werden die Speichen .genübend stark gestaltet, um dem Drehmoment
genügend Widerstand zu leisten, so wird die Scheibe viel zu starr, um den Kupplungseingriff
wirksam .abzufedern, so daß zusätzliche Federpolster erforderlich sind. Überdies
wird bei der zuerst erwähnten bekannten Bauart die Aufgabe einer Verringerung des
Trägheitsmomentes nur sehr unvollkommen ,gelöst, da sich die Scheibe immer noch
mit ihren verhältnismäßig starken Zungen in den Zwischenraum zwischen den Belagen
erstreckt und somit die Außenzone der Scheibe noch erheblicheres Gewicht und somit
ein sehr hohes Trägheitsmoment besitzt. Anderseits wird bei der zweiten bekannten
Konstruktion eine Verringerung des Trägheitsmomentes bestenfalls auf Kosten der
Widerstandsfähigkeit der Kupplungsscheibe gegen Drehmomente erzielt.
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Zweckmäßig besteht bei der Erfindung jedes Polster ,aus einem Stück
Federstahl mit einem breiten, an der Scheibe befestigten Fußteil, einem in Radialrichtung
kurzen schmäleren Halsteil sowie einem von diesem in einer oder beiden Umfangsrichtungen
verbreiterten, aus der Drehebene herausgewülbten eigentlichen Polsterteil, an welchem
mindestens einer der Benage befestigt ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.
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Abb. i ist eine teilweise Stirnansicht einer Kupplungsscheibe gemäß
der Erfindung.
Abb. 2 und 3 sind Schnitte -nach Linie 2-2 bzw. 3-3
der Abb. i.
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Abb. 4 ist ein der Abb. 3 ähnlicher Schnitt mit ,abgeänderter Polsterform.
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Abb. 5 zeigt in teilweiser Stirnansicht eine" andere Ausführungsform.
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Abb. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Abb. 5.
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Abb. 7 stellt in Stirnansicht einen Teileiner weiteren Ausführungsfarm
dar, und Abb. 8 und 9 sind Schnitte nach Linie 8-8 bzw. 9-9 der Abb. 7.
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Die Kupplungsplatte nach Abb. i bis 3 besteht .aus einer Nabe 2 mit
Keilrippen 3 für den Einsgriff in den entsprechend geputeten Teil einer (nicht -
dargestellten) Getriebewelle sowie- einer an dieser Nabe 2 z. B. durch Nieten 5
befestigten Kreisplatte 4 aus Stahlblech. Diese besitzt einen beträchtlich geringeren
Außendurchmesser als den Ges.amtdurchmesser der vollständigen Kupplungsscheibe.
Zwei ringförmige Reibgelage 6 und 7, deren Innendurchmnesser vorzugsweise etwas
größer ist als der Außendurchmesser der Scheibe 4, liegen konzentrisch zur Scheibe
4 und sind parallel zueinander sowie zur Hauptebene der Scheibe 4 angeordnet.
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Jeder Belag 6 und 7 ist mit der Scheibe mittels einer Anzahl federnder
Polsterglieder 8 verbunden, die paarweise über den Umfang der Scheibe verteilt und
in. dichter Aufeinanderfolge angeordnet sind.
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Jedes Polsterglied 8 weist an seiner radial innen gelegenen Kante
eine Lasche 9 ,auf, wobei die Laschen jedes Polsterpaares etwa durch Nieten Io am
Umfang der Scheibe4 befestigt sind und vorzugsweise beide .auf derselben Seite der
Scheibe liegen. Gemäß Abb.3 sind die mittleren Teile II der Polsterglieder flach
ausgebildet und die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Endteile 12 axial ,ausgebogen,
so daß die Belage 6 und 7 unmittelbar an der Höchststelle der gebogenen Teile 12
.anliegen können; während die flachen Zwischenteile i i in Berührung miteinander
und in Abstand von den Reibgelagen stehen (Abb. 3). Die Belage 6, 7 sind .an je
einem der Polster 8 z. B. durch Niete 13, 14 befestigt, die den Belag und je einen
der gebogenen Teile 12 durchsetzen, und zwar sind die Belage an ,gegeneinander versetzten
Teilen 12 eines Polsterpaares angenietet (Abb.3).
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Eine derart ,ausgebildete Kupplungsplatte federt die Zusammienbewegung
der Belage beim Einkuppeln wirksam .ab, ;gestattet aber außerdem auch eine gewisse
Gesamtbewegung der Belage gegenüber der Scheibe 4, wie sie bei ungenauer Ausrichtung
der Kupplungsteile gelegentlich erforderlich ist. Infolge der versetzten Anordnung
der Niete 13, 14 können sich die Belage 6 und 7 beim Einrücken gegenüber ihrem benachbarten
Polster 8 in Umfangsrichtung bewegen. Dies verhindert innere Beanspruchungen innerhalb
der PolstergH.eder, die sonst die wirksame Polsterarbeit beeinträchtigen könnten.
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Die verbesserte Kupplungsplatte vermag verhältnismäßig hohe Drehmomente
zu übertragen, da jedes Polsterglied fest an einem der Belage ,angebracht und .auch
mittels mehrerer Niete Io an der Scheibe 4 befestigt ist. Die Polster können nicht
in Umfangsrichtung nachgeben, da das zwischen Belag und Nabie übertragene Drehmoment
von Kante zu Kante im wesentlichen über die gesamte Polsterfläche übertragen wird,
insbesondere während der vollständigen Einrückung der Kupplung, während welcher
die Polster bis zu ihrer normalen Grenze zusammengepreßt sind.
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Der Hauptvorteil der Kupplungsplatte beruht in dem geingen Leerlaufträgheitsmoment,
da die Masse der verhältnismäßig dünnen Stahlpolster 8 beträchtlich geringer ist,
als wenn die Scheibe 4 sich mit ihrer vollen Wandstärke bis zum Außenumfang der
Platte erstrecken würde oder die Polsterglieder durch verformte Teile der Scheibe
4 gebildet wären. Die Verringerung des Leerlaufträgheitsmamentes macht sich besonders
dadurch bemerkbar , daß die Geschwindigkeitsverminderung der Kupplungsplatte und
der treibenden Getriebeteile rascher vor -sich geht, so daß die Schaltung ohne Rasseln
und in beachtlich kürzerer Zeit erfolgen kann.
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In Abb. 4 sind die Polster 8" hinsichtlich des Profils gleich den
Polstern 8 .ausgebildet, aber die gebogenen Teile jedes zusammengehörigen Polsterpaares
sind so geformt, daß die Teile 12" weniger stark gebogen sind als die Teile 12G
und ein Teil 12" des einen. Polsters einem Teil 12b des anderen Polsters gegenüberliegt.
Die Belage 6 und 7 sind an den stärker gebogenen Polsterteilen i-iv befestigt. Diese
Anordntuig bringt Beine zweistufige Federwirkung mit sich. Zuerst wird die Einrückbewegung
nur durch die Teile i2b ,abgefedert, ,aber bei weiterem Zusammenpres-sen kommen
die Belage ,auch mit den Teilen 12" in Eingriff, wodurch der federnde Widerstand
im wesentlichen verdoppelt wird.
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In Abb. 5 und 6 sind die Polsterglieder 81,
nur in der einen
Umfangsrichtung verlängert. Anstatt die Polster 8b paarweise zwischen den Belagen
6 und 7 anzuordnen, wird nur -eine :einzelne Reihe verwendet, wobei jedes Polsterglied
wellenförmig gebogen ist, wie bei 17 und 18 in Abb. 6 dargestellt. Die Teile 17
können z. B. durch Niete 19 am Belag 6 und die Teile 18 z. B. durch Niete 21 .am
Belag 7 befestigt werden. Einen erhöhten Widerstand gegen Zusammenpressung erzielt
man bei den Polstern
8b durch Ausbildung zusätzlicher gebogener
Teile 22 auf derselben Seite wie die gebogenen Teile 17 und im Abstand von diesen.
Jedes Polster 8b ist an der Scheibe durch Niete i o befestigt, die die Scheibe sowie
die verbreiterten Fußteile 9b der Polsterglieder durchsetzen.
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Die Kupplungsplatte der Abb. 5 und 6 besitzt ebenso wie die Platte
der Abb. i bis den Vorzug eines geringen Leerlaufträgheitsmomentes, da das Metall
der verhältnismäßig dünnen Federstahlpolster, abgesehen von den Reibhelagen, die
einzige Masse am Umfangsteil der Platte darstellt. Zusammen dienen die Polster 8b
dazu, das Drehmoment in Umfangsrichtung unnachgiebig zu übertragen und die Axialbewegung
der Reibbelage 6 und 7 gegeneinander .abzufedern.
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Die Abb.7 bis 9 zeigen eine andere Form der Polsterausbildung, bei
welcher die in einer Ringreihe ,angeordneten Polsterglieder 8, abwechselnd in entgegengesetzten
Richtungen gekrümmt sind. Die Belage 6 und 7 sind durch Niete 24 bzw. 25 an den
ihnen zugekehrten konvexen Seiten der Polster befestigt. Mit jedem Polster ist in
einem Stück eine Lasche 9, ausgebildet, die sich längs der Mittelachse des Polsters
radial nach innen erstreckt und bei i o an die Scheibe 4 genietet ist. Bei 26 ist
dass Polsterglied auf beiden Seiten seines Mittelstückes einge-. schlitzt, so daß.
zwischen der Lasche 9, und dem Hauptteil des Polsters ein länglicher Hals 27 entsteht,
der das seitliche Versetzen ,abwechselnder Polster aus der Hauptebene der Scheibe
(Abb.9) erleichtert und auch die Belage und Polster befähigt, sich gemeinsam seitlich
relativ zur Scheibe 4 zu verschieben.