Фрикционное сцепление - RU2143619C1

Чертежи

Показать все 9 чертежа(ей)

Описание

Изобретение касается фрикционного сцепления, в частности, для автомобилей, с нажимным диском, который жестко относительно вращения, однако с возможностью ограниченного перемещения в осевом направлении соединен с кожухом, причем между кожухом и нажимным диском эффективно действует по меньшей мере одна предварительно нагруженная нажимная пружина, которая нагружает нажимной диск в направлении зажимаемого между нажимным диском и опорным диском, как маховиком, диска сцепления.

Подобного рода сцепления известны, например, из выложенных заявок ФРГ NN 4239289, 4322677, 4342390, а также заявок на патент ФРГ NN P 4418026.8, P 4408424.2 и P 4410837.0. Эти известные фрикционные сцепления имеют по меньшей мере одно самостоятельно или автоматически компенсирующее износ фрикционных накладок диска сцепления регулировочное приспособление, которое оказывает практически постоянную силовую нагрузку на нажимной диск посредством пружин сжатия при замкнутом сцеплении. Чтобы добиться низкого приводного усилия, в этих известных фрикционных сцеплениях предусмотрены кроме того пружинные механизмы, как, в частности, пружинные сегменты накладок, которые во время процесса выключения по меньшей мере по частичной зоне всего пути перемещения механизмов приведения в действие сцепления и/или пути выключения нажимного диска способствуют постепенному уменьшению передаваемого фрикционным сцеплением или диском сцепления момента. Во время процесса включения фрикционного сцепления и при начале зажатия фрикционных накладок между нажимным и опорным дисками эти механизмы способствуют также постепенному или прогрессивному созданию передаваемого фрикционным сцеплением момента. Подобного рода фрикционные сцепления уже хорошо зарекомендовали себя на практике.

В основу настоящего изобретения положена задача оптимизации фрикционных сцеплений вышеупомянутой конструкции относительно устройства и, в частности, стоимость изготовления. Простым способом должна быть обеспечена сборка отдельных узлов, причем должно быть уменьшено также количество конструктивных элементов.

В соответствии с изобретением это достигается тем, что тарельчатая пружина посредством по меньшей мере одного, автоматически действующего, компенсирующего износ фрикционных накладок диска сцепления и размещенного между кожухом и тарельчатой пружиной регулирующего приспособления установлена с возможностью перемещения относительно кожуха в осевом направлении, при этом тарельчатая пружина в осевом направлении опорной зоны кожуха находится под воздействием удерживающего усилия, которое создается пружинными средствами, которые предусмотрены на диске или имеются на тарельчатой пружине.

Следовательно, пружинные средства могут непосредственно воздействовать на тарельчатую пружину и ее нагружать или разгружать аксиально в направлении опорной зоны, смотря со стороны кожуха, или зоны поворота.

Пружинные средства предпочтительным образом могут быть выполнены как одно целое с тарельчатой пружиной. Однако может быть целесообразно раздельно изготовить эти пружинные средства и закрепить их непосредственно на тарельчатой пружине, при этом пружинные средства могут быть образованы посредством множества отдельных элементов или образовывать также одну конструктивную деталь, которая, например, может иметь тарельчатообразную форму. Деталь с одной стороны, может быть шарнирно соединена с тарельчатой пружиной, а с другой стороны, опираться на кожух посредством соответственно сформированных зон.

Предпочтительным образом между тарельчатой пружиной и кожухом может быть предусмотрена поворотная опора, на которую аксиально опирается тарельчатая пружина по меньшей мере во включенном положении фрикционного сцепления и которая в соответствии с появляющимся износом на фрикционных накладках диска сцепления аксиально перемещается. При этом поворотная опора может быть предусмотрена на кольцевой детали, которая за счет соответствующего поворота и с помощью продольного механизма перемещает поворотную опору в осевом направлении. Опирающиеся на кожух пружинные механизмы оказывают на тарельчатую пружину осевое усилие, которое противодействует осевому усилию, необходимому для приведения в действие фрикционного сцепления и воздействующего на тарельчатую пружину.

Чтобы уменьшить усилия, необходимые для приведения в действие фрикционного сцепления, согласно изобретению, особенно предпочтительным может быть если прижимная тарельчатая пружина по меньшей мере на части пути расцепленного фрикционного сцепления будет иметь дегрессивную характеристику сила-путь, это означает, что прижимная пружина по меньшей мере на части зоны ее пути сжатия или деформирования имеет нисходящую характеристику изменения усилия. Благодаря этому можно достичь того, что при расцеплении фрикционного сцепления сила упругости, возникающая между фрикционными накладками или при случае сила, эквивалентная упругости, противодействует силе, создаваемой прижимной тарельчатой пружиной, так что на части зоны пути расцепления приведение в действие или деформирование прижимной тарельчатой пружины поддерживается упругостью накладок или эквивалентной упругостью накладок. Вследствие имеющейся в зоне расцепления дегрессивной или нисходящей характеристики усилие-путь прижимной тарельчатой пружины одновременно снижается оказываемое последней на нажимной диск или фрикционные накладки усилие. Относительно других преимуществ подобного рода исполнения нажимной тарельчатой пружины делается ссылка на уже упомянутый патент ФРГ N 4239289.

Для работы фрикционного сцепления, согласно изобретению, особенно предпочтительным может быть, когда прикладываемое пружинными средствами удерживающее усилие и характеристика изменения усилия тарельчатой пружины приведены в соответствие друг с другом таким образом, что при смонтированном сцеплении удерживающее усилие при конструктивно заданном положении установки тарельчатой пружины и без обусловленного износом изменения конусности во время приведения в действие или поворота тарельчатой пружины больше, чем и приложенное для поворота тарельчатой пружины, усилие противодействующее удерживающей силе. Однако при обусловленном износом изменении конусности тарельчатой пружины удерживающее усилие на части зоны пути приведения в действие тарельчатой пружины меньше, чем необходимое для поворота тарельчатой пружины, противодействующее удерживающей силе усилие. Если предусмотренные между крышкой и нажимным диском средства передачи крутящего момента, как, например, листовые пружины, создают воздействующее на нажимной диск осевое усилие, который прикладывает силу, создаваемую пружинными средствами, прижимающими тарельчатую пружину к кожуху, эта осевая сила должна быть соответственно принята во внимание при проектировании пружинных средств.

Особенно предпочтительным образом пружинные средства могут быть образованы с помощью продольных пластин или язычков. Пружинные средства могут быть выполнены простым образом как единое целое с выполненным кольцеобразным основным телом тарельчатой пружины, служащим в качестве аккумулятора энергии. Особенно целесообразным может быть, когда пластинчатые или язычкообразные пружинные средства выполнены радиально на внутренней краевой зоне кольцеобразного основного тела тарельчатой пружины. Для получения пружин большой длины пластинчатые пружинные средства, начиная от упруго деформируемого основного тела тарельчатой пружины, вначале могут простираться радиально внутрь, иметь радиально направленную внутреннюю поворотную зону и вслед за этим проходить радиально наружу. При этом пластинчатые пружинные средства могут быть выполнены шпилькообразными. Кроме того целесообразно, когда начиная от основного тела тарельчатой пружины и если смотреть в продольном направлении или в направлении простирания пластин, поперечное сечение пластин или их момент сопротивления изгибу изменяется. Благодаря этому можно добиться того, что по длине пластин происходит по меньшей мере приблизительно равномерная упругая деформация или равномерное нагружение изгибом.

Для изготовления и монтажа фрикционного сцепления особенно предпочтительным может быть, когда тарельчатая пружина имеет кольцеобразное основное тело, от которого отходят направленные радиально внутрь, предназначенные для приведения в действие сцепления язычки и между по меньшей мере одним из этих язычков предусмотрены пластинчатые пружинные средства. При этом направленные радиально внутрь язычки тарельчатой пружины могут быть разделены на группы, между которыми соответственно предусмотрено пластинчатое пружинное средство. Такая язычковая группа может иметь от двух до четырех язычков, предпочтительно три язычка. Для образования пластинчатых пружинных средств в необходимой для изготовления тарельчатой пружины листовой заготовке могут быть выполнены шлицы или вырезы. Эти шлицы отделяют пластинчатые пружинные средства от соседних приводных язычков тарельчатой пружины. Кроме того целесообразно, когда проходящие радиально внутрь и примыкающие к ним, проходящие радиально наружу зоны отдельных пластинчатых пружинных средств отделены друг от друга с помощью шлица. С целью уменьшения удельного давления в зоне опирания пластинчатых пружинных средств на кожух может быть целесообразным, когда свободные концевые разрезы пластинчатых пружинных средств образуют расширение.

В соответствии с другой возможностью выполнения пружинных средств последние имеют соответственно две отходящие от кольцеобразного основного тела тарельчатой пружины, отстоящие друг от друга в окружном направлении простирающиеся радиально внутрь язычковые зоны, которые, если смотреть в окружном направлении, переходят в проходящую между этими двумя зонами, простирающуюся радиально наружу зону. Подобного рода пружинные средства могут быть также образованы путем вырезов, причем последние целесообразно могут быть осуществлены благодаря введению шлицов. Предпочтительным также может быть, когда используют различные типы, т.е. выполненных по разному пружинных средств.

Может быть особенно предпочтительно, когда свободные концевые отрезки пластинчатых пружинных средств с обращенной к нажимному диску стороны кожуха опираются с предварительным натяжением. Для этого пластинчатые пружинные средства при монтаже фрикционного сцепления или при монтаже тарельчатой пружины на кожухе могут упруго деформироваться в осевом направлении. Монтаж между тарельчатой пружиной и кожухом может осуществляться простым способом с помощью штекерного или штекерного поворотного соединения. Это соединение может быть выполнено байонетным. Для изготовления подобного рода соединения кожух может иметь осевые сквозные отверстия для по меньшей мере опирающихся на кожух концевых отрезков пластинчатых пружинных механизмов. Подобного рода сквозные отверстия могут быть образованы с помощью расположенных по внутреннему контуру крышки или кожуха радиальных пазов. После монтажа тарельчатой пружины на кожухе предпочтительным образом свободные концевые зоны пластинчатых пружинных средств могут опираться на имеющиеся на кожухе скосы. При этом рампы могут быть выполнены непосредственно на кожухе. Эти скосы являются составной частью регулировочного устройства. Далее регулировочное устройство включает механизм скосов, который эффективно действует между кожухом и несущей поворотную опору для тарельчатой пружины кольцеобразной деталью.

В особенно предпочтительном варианте во фрикционном сцеплении, согласно изобретению, может быть использована тарельчатая пружина, которая имеет служащее в качестве аккумулятора энергии кольцеобразное основное тело, от которого отходят направленные радиально внутрь, служащие в качестве приводных рычагов язычки, причем между по меньшей мере отдельными соседними язычками предусмотрены эластично деформируемые пластины, которые начиная от основного тела имеют вначале по меньшей мере одну проходящую радиально внутрь зону, к которой примыкает отрезок, который снова переходит в проходящую в направлении основного тела зону. При этом служащие в качестве рычага или приводного элемента язычки могут быть объединены в группы, причем между отдельными группами предусмотрены продольные, упруго деформируемые пластины. Отдельные язычки, а также пластины могут быть отделены друг от друга радиально проходящими шлицами. Проходящая радиально в направлении основного тела зона пластины имеет предпочтительно концевой отрезок, который граничит с внутренней зоной кольцеобразного основного тела тарельчатой пружины. Этот концевой участок может быть отделен от основного тела тарельчатой пружины лишь с помощью одного разделительного разреза.

Изобретение более подробно поясняется с помощью фиг. 1-10. При этом они показывают:
фиг. 1 - вид сверху фрикционного сцепления, согласно изобретению,
фиг. 2 - разрез по линии II/II на фиг. 1, причем фрикционное сцепление смонтировано на опорном диске,
фиг. 3 и 3а - соответственно разрез по линии III/III на фиг.1,
фиг. 3 - разрез в соответствии с линией IIIb/IIIb на фиг.1,
фиг. 4 - вид сверху тарельчатой пружины, примененной на фиг.1,
фиг. 4а - вариант выполнения тарельчатой пружины,
фиг. 5 - разрез по линии V-V на фиг. 4,
фиг. 6 и 7 - диаграммы с различными характеристиками, из которых можно позаимствовать взаимодействие отдельных пружинных и регулировочных элементов фрикционного сцепления, согласно изобретению,
фиг. 8 - представленную на фиг. 2 верхнюю зону фрикционного сцепления в увеличенном масштабе,
фиг. 9 - другой возможный вариант выполнения фрикционного сцепления, согласно изобретению,
фиг. 10 - разрез по линии X-X на фиг. 9.

Представленное на фиг. 1 и 2 фрикционное сцепление 1 имеет изготовленный из листового металла кожух 2 и соединенный с ним жестко относительно вращения, однако с возможностью ограниченного перемещения в осевом направлении нажимной диск 3. Аксиально между нажимным диском 3 и крышкой 2 зажата нажимная тарельчатая пружина 4, которая может отклоняться по радиальной высоте предусмотренной со стороны крышки кольцеобразной опорной зоны 5 по типу двуплечего рычага. Посредством расположенных радиально дальше наружу зон тарельчатая пружина 4 нагружает нажимной диск 3. Нажимной диск 3 соединен жестко относительно вращения с кожухом 2 посредством расположенных в окружном направлении или тангенциально листовых пружин 8. Фрикционное сцепление 1 смонтировано на представленном на фиг. 2 опорном диске 9, причем между поверхностью 9a трения этого опорного диска 9 и поверхностью 3a трения нажимного диска 3 установлены фрикционные накладки 10a диска 10 сцепления, а именно, из-за осевого усилия оказываемого тарельчатой пружиной 4 на нажимной диск 3. При монтировании фрикционного сцепления 1 на опорном диске 9 нажимной диск 3 вводят в окруженное крышкой 2 пространство, причем в результате этого тарельчатая пружина 4 соответственно повернется вокруг опорной зоны 5. Предусмотренная с обращенной к крышке 2 стороны тарельчатой пружины 4 кольцеобразная опорная зона 5 образована с помощью кольцеобразной поворотной опоры 6, которая в представленном примере выполнения образована с помощью кольца из синтетического материала. Это кольцо 6 из синтетического материала является составной частью самодействующего или автоматического регулировочного устройства 7, которое обеспечивает компенсацию по меньшей мере появляющегося на фрикционных накладках 10a износа путем регулирования в осевом направлении тарельчатой пружины 4.

Тарельчатая пружина 4 имеет действующее в качестве аккумулятора энергии кольцеобразное основное тело 11, от внутренней кромки которого отходят направленные радиально внутрь язычки 12, которые служат в качестве приводных механизмов. Кроме того тарельчатая пружина 4 имеет податливые в осевом направлении пружинные средства 13, которые опираются в осевом направлении на кожух 2 и нагружают или тянут тарельчатую пружину 4 или ее основное тело 11 аксиально в направлении опорной зоны 5, а именно аксиально к кольцеобразной поворотной опоре 6. В представленном примере выполнения податливые в осевом направлении пружинные средства 13 выполнены как одно целое с тарельчатой пружиной 4. Пружинные средства 13 образованы посредством продольных пластин или язычков, которые выполнены петлеобразными или шпилькообразными. Пластинчатые пружинные средства 13 направлены радиально к внутренней краевой зоне кольцеобразного основного тела 11 тарельчатой пружины. Начиная от упруго деформируемого основного тела 11 тарельчатой пружины 4 пружинные средства 13 простираются участком 14 вначале радиально внутрь. Участок 14 переходит в концевую зону 15, которая в свою очередь вновь входит радиально в проходящий наружный участок 16. Благодаря подобного рода конструкции пластинчатых язычков 13 достигается сравнительно длинный отрезок изгиба или скручивания между соединением участков 14 с тарельчатой пружиной 4 или ее основным телом 11 и опорой 17 со стороны крышки. Свободный концевой участок 18 петлеобразных пружинных средств 13 опирается с предварительным поджатием на крышку 2 со стороны 19, обращенной от нажимного диска 3 или основного тела 11 тарельчатой пружины. Форма пружинных средств 13, а также расстояние между опорой 17, со стороны крышки, для пружинных механизмов 13 и опорной зоной или зоной огибания 5 для тарельчатой пружины 4 приведены в соответствие друг с другом таким образом, что пластинчатые пружинные средства 13 находятся в напряженном состоянии. Свободные концевые зоны 18 петлеобразных пружинных средств 13 имеют соответственно искривление, которое образует выпуклую опорную поверхность 18a.

Кожух или крышка 2 имеет скосы 20, на которые посредством своих концевых зон 18 опираются пружинные средства 13. В представленном примере выполнения скосов 20 выполнены как одно целое с кожухом 2. Как, в частности, видно из фиг. 3, рампы наклонены относительно проходящей перпендикулярно к оси 1а вращения сцепления 1 плоскости, так что они, если смотреть в осевом направлении сцепления 1, образуют подъем, угол 21 которого находится в пределах от 6 до 12^o. В представленном примере выполнения угол 21 подъема составляет около 8,5^o. Как видно из фиг. 2., рампы 20 также в радиальном направлении или в направлении к оси 1a вращения наклонены относительно плоскости, проходящей перпендикулярно к оси 1a вращения. В представленном примере выполнения этот радиальный наклон 21a выполнен таким образом, что рампы простираются аксиально в направлении нажимного диска 3. Следовательно, скосы 20 имеют относительно проходящей перпендикулярно к оси 1a вращения плоскости аксиально изменяющийся по меньшей мере в двух измерениях характер. Образующая скосы 20 поверхность изменяет свой уровень, если смотреть в осевом направлении, как в окружном направлении, так и в радиальном.

При новом положении фрикционного сцепления 1 опорные зоны или свободные концевые зоны 18 петлеобразных пружинных средств 13 находятся в зонах 22 скосов 20, которые наиболее далеко выступают относительно обратной стороны 19 крышки 2.

Автоматическое регулировочное устройство 7 содержит регулировочный элемент в форме кольцеобразной детали 23, которая образует поворотную опору 6. Как, в частности, видно с учетом фиг. 3b, кольцеобразная деталь 23 имеет простирающиеся в окружном направлении и аксиально поднимающиеся опорные скосы 24, которые распределены по периферии детали 23. Регулировочный элемент 23 предпочтительным образом изготовлен из синтетического материала, причем для этого может использоваться устойчивый к нагреванию термопласт. Регулировочный элемент 23 соединен без возможности вращения с тарельчатой пружиной 4 с помощью средства 25. В представленном примере выполнения для этого предусмотрены резьбовые соединения 25. Однако на регулировочном элементе 23 и/или на тарельчатой пружине 4 предпочтительным образом могут быть предусмотрены соответствующие выполнения как, например, уступы или вырезы, с помощью которых может быть осуществлено неподвижное относительно вращения штекерное соединение, которое может быть выполнено в виде осевого защелкивающегося соединения.

Опорные скосы 24 опираются аксиально на контрскосы 27, которые в представленном примере выполнения выполнены непосредственно на крышке 2.

Угол 26 подъема или установки скосов 24 и скоса 27 предпочтительно находится в пределах от 6 до 12^o, при этом в представленном примере выполнения этот угол 26 составляет 8,5^o.

Целесообразным образом рассмотренные в окружном направлении углы 21 и 26 подъема по меньшей мере приблизительно одинаковы по величине. Угол 26 выбран таким образом, что возникающее при прижатии друг к другу скосов 24 и 27 трение препятствует сдвигу между этими скосами. Для этого скос 24 и/или скос 27 соответственно могут быть шероховатыми. Это может быть осуществлено, например, путем процесса струйной обработки.

Как видно из фиг. 1 и 4, пластинчатые пружинные средства 13 предусмотрены, если смотреть в окружном направлении между приводными язычками 12. При этом приводные язычки 12 разделены на группы по три и между отдельными группами расположены петлеобразные пружинные средства 13. Петлеобразные пластины 13 изготовлены в основном путем резания. Для этого предусмотрены шлицы или свободные вырезы 28, которые выполнены между пружинными механизмами 13 и смежными язычками 12. Между соединенными друг с другом с помощью концевой зоны 15 радиальными участками 14, 16 также предусмотрены шлицы или свободный вырез 29. Шлицы 28 и 29 могут быть изготовлены штамповкой. Отдельные язычки 12 также отделены друг от друга шлицами 30, причем эти шлицы 30 направлены радиально внутрь и имеют в зоне вершины 12a язычков сужающийся участок 30a. Окружающие пластинчатые пружинные средства 13 шлицы 28 также соединены с сужающейся подобным образом шлицевой зоной 30a.

Свободная концевая зона пружинных средств 13, которая опирается на крышку 2, расширяется в окружном направлении и отделена от основного тела 11 тарельчатой пружины 4 с помощью разреза 31.

Как видно из фиг. 5, пружинящие пластины 13 относительно разгруженного кольцеобразного основного тела 11 тарельчатой пружины 4 выполнены таким образом, что по меньшей мере концевая или опорная зона 18 пластин смещена в осевом направлении относительно кольцеобразного основного тела 11. Концевые зоны 18 также смещены в осевом направлении относительно смежных зон приводных язычков 12. При этом смещение концевых зон 18 относительно основного тела 11 тарельчатой пружины 4 осуществляется в направлении от нажимного диска 3 или в направлении обратной стороны 19 крышки 2.

Для монтажа тарельчатой пружины 4 на кожухе 2 регулировочное кольцо 23 и тарельчатая пружина 4 аксиально вкладываются в крышку 2 и затем упруго деформируемые пластины 13 нагружаются таким образом, что их опорные зоны 18 аксиально прилегают по передней кромке 32 (фиг. 3) соответствующих скосов 20. Вслед за этим происходит относительный проворот тарельчатой пружины 4 и соответственно регулировочного кольца 23 относительно кожуха 2, вследствие чего опорные зоны 18, как это видно в связи с фиг. 3 и 3a, смещаются вдоль скоса 20 в осевом направлении или вверх. За счет проворота кольца 23 относительно кожуха 2 скосы 24 и 27 сливаются друг с другом, вследствие чего регулировочное кольцо 23 занимает отведенное назад относительно крышки 2 положение. Это положение соответствует новому состоянию фрикционного сцепления и также представлено на фиг. 3b. Следовательно, монтаж между тарельчатой пружиной 4 и кожухом 2 осуществляется по аналогии с вставным поворотным соединением или соединением байонетного типа. Как можно позаимствовать из фиг. 3 и 3a, для монтажа тарельчатой пружины 4 радиальные зоны 16 язычков 13 скручиваются или нагружаются на скручивание таким образом, что по меньшей мере концевые зоны 18 радиальных зон 16 могут проходить в осевом направлении через предусмотренные на внутренней кромке крышки 2 шлицы 2a. Смежные со шлицами 2a зоны крышки 2 таким образом смещены относительно друг друга в осевом направлении, что в окружном направлении образуется свободное пространство или проход. Расстояние в окружном направлении между боковыми кромками шлицов 18 меньше простирающейся в окружном направлении ширины опорных зон 18. Как можно позаимствовать из фиг. 3, для монтажа тарельчатой пружины 4 и крышки 2 дополнительно к скручиванию концевых зон 18 нужно осуществить относительный поворот между картером 2 и тарельчатой пружиной 4. Как видно из фиг. 3а, крышка 2 после осуществленного монтажа тарельчатой пружины 4 образует действующий в окружном направлении упор 2b для зон 16 или концевых зон 18. Благодаря этому упору 2b можно ограничить возможное регулирование износа во фрикционном сцеплении 1. Из-за этого можно избежать того, чтобы нажимной диск 3 набегал на закрепляющие фрикционные накладки 10a на диске 10 сцепления заклепки или головки 10c заклепок при изношенном диске 10 сцепления. Путем проворота тарельчатой пружины 4 в соответствии со стрелкой 21a на фиг. 3a зоны 18 занимают соответствующее новому состоянию фрикционного сцепления положение.

Приложенное с помощью пружинных механизмов 13 и воздействующее на тарельчатую пружину 4 удерживающее усилие или осевое опорное усилие приведено в соответствие с характером изменения прилагаемых для приведения в действие фрикционного сцепления 1 в зоне вершины 12a язычков сил таким образом, что при отсутствии износа, в частности, на фрикционных накладках 10a, или после осуществленного регулирования износа приложенное пружинными средствами 13 осевое усилие больше, чем воздействующее на язычки 12 усилие приведения их в действие или по меньшей мере находится с ним в равновесии. Благодаря этому обеспечивается то, что регулировочное кольцо 23 удерживается между тарельчатой пружиной 4 и кожухом 2 в осевом направлении без зазора или в зажатом положении, так что регулирование осуществляться не может. Осевое смещение тарельчатой пружины 4 или регулировочного кольца 23 осуществляется при осевом износе на поверхностях трения нажимного диска 3, опорного диска 9 и, главным образом, фрикционных накладок 10a.

Принцип действия автоматического регулирования с помощью устройства 7 более подробно поясняется с учетом диаграмм, согласно фиг. 6 и 7.

Линия 40 на фиг. 6 показывает полученную в зависимости от изменения конусности тарельчатой пружины 4 осевую силу, а именно, при деформировании тарельчатой пружины 4 между двумя опорами, расстояние между которыми в радиальном направлении соответствует расстоянию в радиальном направлении между кольцеобразной опорной зоной 5 и радиально расположенным дальше снаружи опорным диаметром 3а на нажимном диске 3. Характер линии 40 учитывает при этом приложенную от эффективно действующих между кожухом 2 и нажимным диском 3 листовых пружинных элементов 8 осевую силу или созданное листовыми пружинными элементами 8 в зависимости от осевого смещения нажимного диска 3 относительно кожуха 2 распределение нагрузки, которое воздействует через нажимной диск 3 на тарельчатую пружину 4. Точка 41 соответствует конструктивному положению тарельчатой пружины при замкнутом сцеплении 1, т.е. положению, при котором тарельчатая пружина воздействует с максимальной силой прижатия на нажимной диск 3. В результате изменения конического положения установки тарельчатой пружины 4 точка 41 может смещаться вдоль линии 40 вверх или вниз.

Линия 42 представляет собой приложенное от предусмотренных между фрикционными накладками 10a пружинных сегментов 10b накладок осевое разжимающее усилие, которое действует между фрикционными накладками 10a. Это осевое разжимающее усилие действует против направления действия оказываемого тарельчатой пружиной 4 на нажимной диск 3 осевого усилия. При размыкании фрикционного сцепления 1 пружинные сегменты 10b разгружаются, а именно, по пути 43. С помощью этого соответствующего также осевому смещению нажимного диска 3 пути 43 поддерживается процесс размыкания сцепления 1, т.е. это означает, что может быть приложено меньшее максимальное усилие для размыкания, чем то, которое соответствовало бы точке 41 при отсутствии пружинных сегментов 10b накладок. При переходе через точку 44 фрикционные накладки 10a становятся свободными, причем из-за дегрессивной зоны характеристик тарельчатой пружины 4 прикладываемое затем еще усилие размыкания значительно уменьшено по сравнению с усилием, которое соответствовало бы точке 41. Если сцепление 1 не имеет соответствующих компенсационных средств, то усилие размыкания или его характеристика снижается до тех пор, пока не будет достигнут минимум или нижняя точка 45 синусоидальной характеристики 40. При переходе минимума 45 следовало бы необходимое усилие размыкания вновь повысить, причем путь размыкания в зоне вершин 12a язычков выбран или ограничен таким образом, что усилие размыкания не превышает соответствующее точке 44 усилие размыкания, преимущественно остается ниже этого усилия. Следовательно, предпочтительно, не следует переходить точку 46. В ином случае необходимо предусматривать соответствующие выравнивающие или компенсирующие средства, которые компенсируют вызванное тарельчатой пружиной недопустимое увеличение усилия размыкания.

Отдельные пружинные элементы 13 имеют характеристику путь-сила в соответствии с линией 47 на фиг. 7. Эта характеристика силы является в основном линейной, однако с помощью придания пластинам 13 соответствующей формы может быть также по меньшей мере незначительно прогрессивной или дегрессивной.

Оказываемое всеми пружинными пластинами 13 усилие размыкания или удерживающее усилие уменьшено по сравнению с соответствующим точке 44 на фиг. 6 усилием тарельчатой пружины 4 соответственно рычажной передачи этой тарельчатой пружины. Это передаточное отношение в большинстве случаев находится в пределах от 1:3 до 1:5, однако для некоторых случаев применения может быть также большим или меньшим.

Упомянутое передаточное отношение тарельчатой пружины соответствует соотношению между радиальным расстоянием кольцеобразной опорной зоны 5 относительно опорного диаметра 3a и радиальным расстоянием между кольцеобразной опорной зоной 5 и диаметром 4c нагружения в зоне вершин 12a язычков.

В качестве подвесок накладок в сочетании с настоящим изобретением предпочтительным образом могут использоваться такие, которые известны из заявки на патент ФРГ N 4206880.

Чтобы обеспечить оптимальное функционирование фрикционного сцепления 1 или обеспечивающего автоматическую компенсацию износа накладок регулировочного устройства 7, целесообразно, если, смотря на характеристику 49 усилия размыкания в соответствии с фиг. 7, воздействующие через подвески 10b накладок и пружинных пластин 13 на тарельчатую пружину 4 и суммирующиеся усилия, а также воздействующие после освобождения фрикционных накладок 10a с помощью нажимного диска 3 только еще в основном с помощью пружинных пластин 13 на тарельчатую пружину 4 усилия больше, однако по меньшей мере равны, воздействующему в зоне 4c вершин 12a язычков тарельчатой пружины и изменяющемуся по линии 49 на фиг. 7 в зависимости от пути размыкания усилию размыкания.

Прежнее рассмотрение способа соответствует вполне определенному положению тарельчатой пружины 4 и не учитывал еще износ в фрикционных накладках 10a.

При осевом износе, в частности, фрикционных накладок 10a, положение нажимного диска 3 смещается в направлении опорного диска 9, вследствие чего возникает изменение конусности, а также приложенного тарельчатой пружиной к находящемуся в сцепленном положении фрикционному сцеплению 1 усилия сжатия, а именно, в смысле увеличения. Это изменение приводит к тому, что точка 41 перемещается в направлении точки 41' и точка 44 в направлении точки 44'. В результате этого изменения первоначально существующее при размыкании сцепления 1 соотношение или равновесие сил в зоне точки 44 между воздействующим на вершины 12a язычков усилием размыкания и приложенным с помощью пластинчатых пружинных средств 13 удерживающим усилием нарушается. Вызванное износом накладок повышение усилия прижатия тарельчатой пружиной нажимного диска 3 вызывает также смещение характеристики 49 усилия размыкания в смысле ее увеличения. За счет повышения характеристики усилия размыкания во время процесса размыкания фрикционного сцепления 1, которое преодолевает осевое удерживающее усилие, оказываемое служащими в качестве чувствительных элементов пластинчатыми пружинными средствами 13 на тарельчатую пружину 4 так, что пружинные средства 13 упруго податливы или пружиняще деформируются. В результате этого деформирования прижимающих тарельчатую пружину 4 к крышке 2 пружинных средств 13 в кольцеобразной опорной зоне 5 происходит осевое перемещение тарельчатой пружины 4, которое по существу соответствует износу фрикционных накладок 10a. Благодаря этому обычно аксиально установленный между тарельчатой пружиной 4 и кожухом 2 разгружается регулировочный элемент 23, так, что трение сцепления между скосом 24 регулировочного элемента 23 и имеющимися на кожухе скосом 27 ликвидируется (исчезает) или по меньшей мере уменьшается.

Во время этой фазы упругой деформации пружинных средств 13 тарельчатая пружина 4 прилегает к зоне 3а нагружения аксиально опирающегося на фрикционные накладки 10a нажимного диска 3, так, что тарельчатая пружина 4 изменяет свою конусность, а также накопленную в ней энергию или приложенный ею крутящий момент и вследствие этого также силу, оказываемую через тарельчатую пружину 4 на пружинные механизмы 13 и нажимной диск 3. Это изменение происходит так, как это можно увидеть из фиг. 6, в смысле уменьшения усилия, приложенного тарельчатой пружиной 4. Это изменение происходит до тех пор, пока не будет уравновешено воздействующее через тарельчатую пружину 4 на пружинные средства 13 осевое усилие создаваемым пружинными средствами 13 контрусилием или опорным усилием. Это означает, что на диаграмме в соответствии с фиг. 6 точки 41' и 44' вновь переместятся в направлении точек 41 и 44. После того как вновь установится равновесие, нажимной диск 3 может быть отведен от фрикционных накладок 10a, так как при продолжении процесса размыкания тарельчатая пружина по меньшей мере приблизительно отклоняется по радиальной высоте кольцеобразной опорной зоны 5. При функционировании регулировочного устройства 7 важным является то, что пружинящая доля, приложенная от растянутых пружинных средств 13, т.е. увеличение усилия на единицу пути, меньше, чем происходящее в зоне регулирования увеличение усилия размыкания на единицу пути, действующего в зоне 4c на вершины 12a язычков тарельчатой пружины, которое, в частности, вызывается износом накладок по меньшей мере приблизительно в зоне между точками 44 и 44'. Следовательно, должно быть обеспечено, чтобы при появлении износа во фрикционных накладках 10a по меньшей мере на небольшом участке или в небольшой зоне пути приведения в действие или пути отклонения тарельчатой пружины 4 последняя разгружала по радиальной высоте кольцеобразной опорной зоны 5 регулирующий элемент 23, предпочтительно смещалась по меньшей мере на небольшом участке пути в осевом направлении, который может составлять несколько сотых долей миллиметра относительно кожуха 2. Эта разгрузка регулировочного элемента 23 происходит предпочтительно практически незадолго до освобождения или предпочтительно при освобождении фрикционных накладок 10a нажимным диском 3 и таким образом практически в зоне точки 44'или 44.

При продолжении процесса размыкания за пределами точки 44 подпирающие тарельчатую пружину 4 пружинные средства 13 вновь могут тянуть эту тарельчатую пружину 4 в осевом направлении крышки 2, вследствие чего кольцеобразный регулирующий элемент 23 вновь жестко зажимается между крышкой 2 и тарельчатой пружиной 4. Последнее указывает на то, что после точки 44 необходимое для отклонения тарельчатой пружины 4 размыкающее усилие уменьшается по меньшей мере в частичной зоне остающегося пути размыкания. Как это видно из кривой 40, согласно фиг. 6, и кривой 49, согласно фиг. 7.

На фиг. 8 сплошной линией представлено положение А тарельчатой пружины 4 в замкнутом состоянии фрикционного сцепления 1 и штрихпунктирной линией показано положение В тарельчатой пружины 4 в разомкнутом состоянии фрикционного сцепления 1. Как видно, имеющиеся между кожухом 2 или скосами 20 и пластинчатыми пружинными средствами 13 точки или зоны 50 соприкосновения перемещаются при отклонении тарельчатой пружины 4 в направлении размыкания радиально вдоль скоса 20, а именно, до находящихся на меньшем диаметре контактных зон 50a. Во время подобного рода фазы размыкания фрикционного сцепления 1 воздействующие на тарельчатую пружину 4 усилия, а также существующие в зонах соприкосновения 50 или 50a между пружинными средствами 13 и скосами 20, c одной стороны, и между скосами 24 и 27, с другой стороны, силы трения находятся в соотношении такого рода, что тарельчатая пружина 4 остается неподвижной относительно кожуха в окружном направлении, т.е. не поворачивается, и это также при наличии износа на фрикционных накладках 10a. Как видно из фиг. 8, зоны 50 соприкосновения при процессе размыкания перемещаются вдоль скосов 20 радиально вниз, т.е. практически под гору, в то время как при процессе замыкания фрикционного сцепления 1 зоны 50 соприкосновения, если смотреть в радиальном направлении, перемещаются вверх вдоль скосов 20, т.е. практически перемещаются в гору. Кроме того при процессе размыкания фрикционного сцепления 1 вследствие существующего между пластинчатыми пружинными средствами 13 и кожухом 2 трения, зоны 16 пружинных средств 13 нагружены на растяжение, т.е. практически распрямляются, в то время как во время процесса замыкания эти зоны 16 вследствие этого воздействия трения сжимаются или сплющиваются. Следовательно, пружинные средства 13 при размыкании нагружаются иначе, чем при смыкании фрикционного сцепления 1. Кроме того, во время процесса размыкания фрикционного сцепления 1 по меньшей мере приблизительно до полной разгрузки регулировочного элемента 23 c помощью тарельчатой пружины 4 существует трение сцепления между регулировочным элементом 23 и крышкой 2. При наличии износа на фрикционных накладках 10a, как уже упоминалось, регулировочный элемент 23 по меньшей мере на небольшом отрезке всего пути размыкания фрикционного сцепления 1 полностью разгружается, так что имевшееся вначале между регулировочным элементом 23 и кожухом 2 трение сцепления на этом частичном отрезке отсутствует. При продолжении процесса размыкания за пределами этого частичного отрезка, как уже было упомянуто, по причине падающей характеристики тарельчатой пружины 4 регулировочный элемент 23 вновь аксиально зажимается между тарельчатой пружиной 4 и кожухом 2, так что затем в соответствии с прямолинейно возрастающим зажимающим усилием вновь возникает трение между регулировочным элементом 23 и кожухом 2.

На основании описанного выше принципа действия и связанного с ним трения сцепления, в частности, между деталями 2, 4 и 23, а также воздействий усилий (сил), в частности, на детали 2, 4 и 23, воздействующее, в частности, на частичном отрезке пути размыкания, на котором разгружается регулировочный элемент, т. е. на частичном отрезке пути размыкания, на котором осуществляется регулирование или компенсация износа с помощью регулировочного устройства 7, действующее на тарельчатую пружину 4 в окружном направлении усилие при смыкании фрикционного сцепления 1 больше, чем при размыкании. Это среди прочего можно объяснить тем, что при смыкании фрикционного сцепления контактные зоны 50 или 50a должны перемещаться вдоль скосов 20 вверх, т.е. в гору. По причине существующего между пластинчатыми пружинными средствами 13 и крышкой 2 трения, а также скосами 20, наклоненными в двух измерениях в проходящей перпендикулярно к оси вращения 1a сцепления 1 плоскости, а именно, в радиальном и в окружном направлениях, действует на опорные зоны 18 пружинных средств 13, как составляющая усилия в радиальном направлении, так и составляющая усилия в окружном направлении. Так как при смыкании фрикционного сцепления 1 по меньшей мере на части отрезка пути смыкания, на котором регулирующий элемент 23 не зажат, нет трения между регулирующим элементом 23 и кожухом 2, достаточно воздействующего на тарельчатую пружину 4 в окружном направлении усилия, чтобы повернуть последнюю относительно кожуха 2 по меньшей мере во время перекрытия упомянутого частичного отрезка. Воздействующее в окружном направлении на опорные зоны 18 усилие способствует тому, что эти опорные зоны 18 во время радиального относительного перемещения относительно скосов 20 еще перемещаются и в окружном направлении. Это перемещение в окружном направлении также можно объяснить тем, что опорные зоны 18 при движении вверх вдоль скосов 20 в радиальном направлении пытаются следовать по пути наименьшего сопротивления, т.е. практически следовать в направлении результирующего наименьшего наклона или подъема из-за двухмерного наклона скосов 20. В результате такого принципа действия опорные зоны 18 во время процесса смыкания фрикционного сцепления 1 имеют тенденцию сдвигания вдоль скосов в окружном направлении вниз. Так как регулирующий элемент 23 соединен с тарельчатой пружиной 4 жестко относительно возможности вращения, элемент также поворачивается относительно кожуха 2, вследствие чего скосы 24 регулирующего элемента 23 скользят вдоль скосов 27 крышки. В результате этого относительного движения компенсируется износ во фрикционном сцеплении 1, возникающий во фрикционных накладках. Следовательно, в соответствии с появляющимся износом тарельчатая пружина 4 смещается относительно кожуха 2 в осевом направлении. Такое регулирование износа происходит по меньшей мере до тех пор, пока регулирующий элемент 23 вновь не будет зажат между тарельчатой пружиной 4 и кожухом 2 или скосами 27. Возникающее в результате этого трение сцепления между скосами 24 и 27 препятствует дальнейшему регулированию. Однако регулирующая функция регулировочного устройства 7 во время процесса смыкания фрикционного сцепления 1 может осуществляться незначительно за пределами части отрезка пути размыкания, на котором регулирующий элемент 23 не зажат. Во время фазы смыкания незажатый в осевом направлении регулирующий элемент 23 может совершать вместе с тарельчатой пружиной 4 относительное перемещение в окружном направлении относительно кожуха 2, так что по причине этого уже имеющегося относительного поворота или перемещения между скосами 24 и 27 сначала возникает лишь трение скольжения, которое может быть меньше, чем существующее при процессе размыкании фрикционного сцепления 1 между этими деталями трение сцепления.

После процесса регулирования характеристика усилия размыкания вновь соответствует линии 49, согласно фиг. 7, и точка освобождения фрикционных накладок 10a посредством нажимного диска 3 вновь соответствует точке 44 на фиг. 6. Линия 51 на фиг. 7 представляет осевой путь нажимного диска 3 при характеристике усилие размыкания-путь в соответствии с линией 49.

На практике описанное регулирование происходит непрерывно или очень небольшими шажками, так что представленные на диаграммах для лучшего понимания изобретения большие смещения точек и характеристик обычно не имеют места.

Как видно из линии 49, согласно фиг. 7, необходимое в зоне язычков 12a тарельчатой пружины усилие размыкания фрикционного сцепления 1 вследствие синусоидальной характеристики 40 тарельчатой пружины 4 вначале возрастает до максимума, затем убывает до минимума и затем вновь возрастает. Следовательно, необходимая характеристика 49 усилия размыкания также является синусоидальной. Для многих случаев применения такая, в частности, после освобождения фрикционных накладок 10a нажимным диском 3, существенно изменяющаяся характеристика сил является нежелательной. Упомянутая неравномерность может быть по меньшей мере частично компенсирована путем выбора соответствующего наклона скосов 20 в радиальном направлении. Для этого можно соответственно смодулировать получающуюся в процессе размыкания фрикционного сцепления характеристик отрезка между зоной соприкосновения тарельчатой пружины 4 с поворотной опорой 6 и опорной зоной пружинных средств 13 о крышку 2. Если это расстояние по существу остается постоянным, то получается похожая на линию 49 на фиг. 7 характеристика усилия размыкания. Однако скосы 20 в радиальном направлении могут быть выполнены также таким образом, что по меньшей мере в частичной зоне пути размыкания фрикционного сцепления 1 расстояние между зоной соприкосновения тарельчатой пружины 4 с поворотной опорой 6 и опорной зоной пружинных средств 13 о крышку 2 увеличивается. За счет этого изменяется предварительное напряжение пружинных средств 13, а именно, при увеличении упомянутого расстояния в смысле увеличения приложенного пружинными средствами 13 к тарельчатой пружине 4 осевого опорного усилия. Следовательно, во время процесса размыкания пружинные средства дополнительно сжимаются, вследствие чего соответственно может увеличиться усилие размыкания, необходимое в зоне язычков 12a тарельчатой пружины. При этом скосы 20 предпочтительно могут быть выполнены таким образом, что по меньшей мере приблизительно при освобождении фрикционных накладок 10а посредством нажимного диска 3 характеристика усилия размыкания выпрямляется или линеаризуется. На фиг. 7 позицией 52 обозначена максимально линеаризованная после освобождения фрикционных накладок 10a характеристика усилия размыкания. Линия 53 представляет собой возможную на практике с помощью придания соответствующей формы скосам 20 характеристику усилия размыкания.

В представленном частично на фиг. 4а виде сверху тарельчатой пружины 4' отдельные пружинные средства (элементы) 13, которые, если смотреть в окружном направлении основного тела 11' тарельчатой пружины 4', вновь расположены между приводными язычками 12', соответственно образованы с помощью двух удаленных друг от друга в окружном направлении, простирающимися радиально внутрь в виде язычков зонами 14', а также с помощью проходящей в окружном направлении между этими двумя зонами 14', простирающейся радиально наружу зоны 16'. Пружинные средства 13' или образующие их пластинчатые пружинящие зоны 14', 16' вновь образованы путем вырезания.

В описанных примерах выполнения пружинные средства 13 выполнены в виде пластин как одно целое с тарельчатой пружиной 4. В представленном на фиг. 9 и 10 варианте выполнения пружинные средства образованы шарнирно соединенными с тарельчатой пружиной 104 или закрепленными на ней средствами 113. Пружинные средства 113, выполненные в виде листовых пружин, опираются радиально наружу, по аналогии с тем, как это было описано в связи с пружинными средствами 13, на имеющиеся на крышке 102 скосы 120. Листовые пружинные средства 113 закреплены радиально внутрь на язычках 114 тарельчатой пружины 104. Язычки 114, если смотреть в окружном направлении, предусмотрены между приводными язычками 112 тарельчатой пружины 104, служащими в качестве рычагов. В представленном примере выполнения листовые пружинящие средства 113 закреплены на направленных радиально внутрь язычках 114 с помощью резьбовых соединений. Однако возможны также другие виды крепления, так, например, пружинные средства 113 могут иметь направленные радиально внутрь зоны, которые охватывают концевые зоны язычков 114. Кроме того выполненные в виде пластин или листовых пружин пружинные средства 113 могут быть соединены друг с другом, например, с помощью кольцеобразной зоны. Кроме того, вместо отдельных листовых пружинных средств 113 может также использоваться выполненная в виде тарельчатой пружины кольцеобразная деталь, которая имеет снаружи радиально направленные опорные зоны, которые прилегают к скосам 120 крышки 102. Эти опорные зоны могут быть образованы, например, с помощью предусмотренных на наружной кромке выполненной в виде тарельчатой пружины детали отдельных пластин или выступов, которые могут быть выполнены наподобие радиально направленных наружу концевыми зонами 118 листовых пружинных средств 113.

Как следует из фиг. 2, что опорный диск 9 является частью разделенного на несколько масс маховика 60, первичная вращающаяся масса 61 может быть соединена с приводным валом, как, например, с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Эта первичная вращающаяся масса 61 соединена через демпфер 62 со вторичной вращающейся массой 63. Опорный диск 9 является частью этой вторичной вращающейся массы 63, которая с помощью сцепления 1 и диска 10 сцепления может быть соединена с входным валом коробки передач.

Кроме того фрикционное сцепление в соответствии с изобретением может быть скомбинировано со средствами или устройствами, которые описаны или раскрыты в упомянутом вначале уровне техники. В частности, во фрикционном сцеплении могут быть предусмотрены дополнительные пружинные средства, которые приводят к линеаризации характеристики усилия размыкания. Подобного рода пружинные средства описаны, например, в заявке на патент ФРГ N P 4418026.8. Кроме того во фрикционном сцеплении могут быть предусмотрены способствующие приведению его в действие аккумуляторы энергии. Подобного рода аккумуляторы энергии описаны, например, в заявке на патент ФРГ N P 4410837.0. Целесообразно также, если фрикционное сцепление, согласно изобретению, используется с системой размыкания, которая обеспечивает лишь ограниченный, необходимый для приведения в действие фрикционного сцепления путь размыкания. Подобного рода устройства описаны, например, в заявке на патент ФРГ N 4322677.

Изобретение не ограничивается представленными и описанными примерами выполнения, а охватывает также варианты, которые могут быть образованы с помощью комбинации отдельных описанных в связи с различными вариантами выполнения признаков или элементов. Кроме того описанные в связи с фигурами признаки или принципы действия могут использоваться по отдельности сами по себе, представлять самостоятельное изобретение. Следовательно, представленные с заявкой пункты формулы изобретения являются предложениями формулировок без ущерба для достижения дальнейшей патентной охраны.

Реферат

Изобретение касается фрикционного сцепления, в частности для автомобилей. Фрикционное сцепление содержит кожух, нажимной диск, регулировочное устройство, тарельчатую пружину и пружинные средства, которые предусмотрены на тарельчатой пружине. Нажимной диск соединен с кожухом жестко относительно вращения, но с возможностью ограниченного перемещения в осевом направлении. Тарельчатая пружина аксиально в направлении опорных зон кожуха находится под действием удерживающего усилия, создаваемого пружинными средствами, но посредством регулировочного устройства может смещаться относительно кожуха. Такое выполнение фрикционного сцепления позволяет уменьшить количество конструктивных элементов, упростить сборку, снизить стоимость изготовления. 2 с. и 24 з.п.ф-лы, 10 ил.

Формула