专利名称：摩擦离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及摩擦离合器，尤其是用于机动车的摩擦离合器，它具有一个相对外壳抗转动连接的、但借助操作装置可在轴向有限位移的压盘，其中至少设有一个第一储力器，通过它将压盘朝一个可夹持在压盘及一反压板如一惯性轮之间的离合盘加载，其中还设有一个调整装置，它至少能补偿在摩擦垫范围中出现的磨损。
这样类型的摩擦离合器例如已由DE—OS4239289及其中给出的现有技术部分所公知。
通过利用这类可调整的离合器将力图作到虽然具有较高的接触压紧力但要达到非常低的最大分离力，其中分离力在离合器的使用寿命中应保持不变，这意味着既使是在离合器摩擦垫磨损时分离力也应尽可能地保持不变。
为了达到很小的最大分离力或低的分离力变化曲线，在大多数情况下采用了碟簧，这种碟簧至少在分离行程中的实质性部分上具有力的下降或递减的力一行程曲线。但是在许多情况下利用这类弹簧在分离力曲线中会出现超高值或最大值，这即意味着，在分离行程上施加的分离力起初上升到一最大值，然后又逐渐下降到一最小值，其中最大值与最小值之间差别显著。对此最大值与最小值之间的比例可能取这样的值，它在1.5及2.5之间的数量级中或甚至更大。
这种分离力曲线的波动在许多情况中是不期望有的，并且分离力曲线中的过高值在许多应用场合具有显著的缺点。由于存在这种过高点就需要较高的分离力，这就需要使用同样较高功率的控制马达并由此需要较大的结构体积。由于在分离力曲线中存在过高点就使操作装置或分离系统也要相应地构造得更坚固或更大。此外也需要使摩擦离合器的分离或操作系统中部件的弹性所引起的损耗减少到可以接受的程度。
本发明的任务在于，克服上述的缺点，即开发一种摩擦离合器，它在整个包括可能出现的公差在内的分离行程上具有尽可能低的、并在分离行程的实质区域尽可能不变的分离力及与此相应的分离力曲线。尤其应避免在最大可能分离行程上存在不允许的或不期望的力升高。这就要尽可能地避免操作力曲线中的过高点或使这种过高点被减少到可接受的程度上，即意味着，可能出现的分离力最大值与分离力最小值的比应被压到1.5以下。根据本发明的摩擦离合器还应该具有简单的结构及改善的功能，以及能实现成本合算的制造。
根据本发明的一个摩擦离合器的构型，该摩擦离合器具有一个至少能自动或独立补偿离合盘摩擦垫磨损的调节装置，它通过第一储力器起到实际上使压盘的加载力保持不变的作用，其中至少设有一个与第一储力器并联的第二储力器，它被这样支承地安装在摩擦离合器中，即在摩擦离合器分离时它至少在分离过程的部分区段上产生支持该过程的力。
根据本发明的另一个摩擦离合器的构型，它为导言部分所述的类型，并至少具有一个与第一储力器并联的第二储力器，该第二储力器施加支持摩擦离合器分离过程的力，其中在离合盘的摩擦垫之间还附加地设有一个同样是支持摩擦离合器分离过程的垫簧。在这种离合器构型中可以在一定距离上使用例如人工调节的补偿装置来补偿摩擦垫的磨损。然而尤其合乎要求的是在这种摩擦离合器构型中采用自动调节的补偿装置。
根据本发明的又一摩擦离合器的构型，它为导言部分所述的类型，并设有第一个在摩擦离合器的接合方向上对压盘加载的碟簧，以及一个与该碟簧协同作用的用于补偿至少摩擦垫的磨损的调整装置，此外至少设有一个与第一碟簧并联起作用的第二碟簧，该第二碟簧这样支承地安装在摩擦离合器中，即在摩擦离合器分离时至少在分离过程的部分区段上产生支持该过程的力。在这样一种结构的摩擦离合器中可用手工操作的调整装置。但是尤其合乎要求的是这个调整装置可自动地或独立地调节。
在根据本发明的摩擦离合器的结构和功能方面尤其有利的地方在于第二储力器或第二碟簧在离合器分离所需的分离行程中至少部分区段上具有一个上升的即正向的力一行程曲线。
此外第二储力器可用有利的方式由一个碟簧来构成，其中合乎目的的是该碟簧这样地装在摩擦离合器中，即在摩擦离合器分离过程中具有其趋势为下降的、即递减的力一行程曲线。使用碟簧来作第一储力器同样地能实现对根据本发明的摩擦离合器的功能有利的结构。
第一储力器可用有利的方式由一碟簧类型的部件来构成，该部件具有环形基体，并具有由该基体径向向内定向的作为摩擦器操作装置的舌。第二储力器在其形状方面可以是类似的，但在弹簧特性上被作得较弱。
对于根据本发明的摩擦离合器的功能及构型来说特别具有优点的是，第一储力器至少在分离行程的一部分上具有下降的力一行程曲线。在摩擦离合器分离时，压盘移动一个行程，该行程在功能上可分成二个部分区段，其中在第一部分区段中由压盘施加给离合盘的加载力被消除，而在第二区段中在离合盘及压盘与反压盘之间的轴向间隙被调节，第二储力器至少在第一部分区段中具有一个上升的、也即正的力一行程曲线。在离合盘上作用的加载力由于各个部件的弹性和缓地实现了力的渐减。在第一部分区段上加载力的下降可通过相应托架，尤其是在摩擦垫之间设有的垫簧、离合器外壳的弹性以及第一储力器可能具有弹性的碟簧舌得到调配并适应相应的应用状况。也可用一替代弹簧设在另一位置上来取代设在摩擦垫之间的垫簧。用于对垫簧的这种替代部件例如可设在第一储力器及压盘之间起作用。有利的方式是这样地设计第二储力器及布置或支承安装它，即至少在整个第一部分区段上使其起作用。特别合乎要求的是，第二储力器至少也在第二部分区段的一部分区域上也起作用。当第二储力器至少近似地直到由碟簧构成的第一储力器的正弦状特性曲线的降减力一行程曲线的最小值为止均起作用时，对此也是有利的。
对于第二储力器的设计及摩擦离合器的结构来说特别有利的是第二储力器被支承在外壳与摩擦离合器的操作装置之间起作用。然而也合乎要求的是当第二储力器被这样布置，即它支承在外壳及第一储力器之间起作用，只要第二储力器及第一储力器均是由碟簧构成时，第二碟簧可用有利方式通过其外缘轴向地支承在外壳上，并用其径向更内的区域对第一碟簧或第一碟簧的操作舌加载。对此特别有利的是这两个碟簧之间的支承至少近似地发生在第二碟簧对分离器或分离轴承的加载直径的区域中。
第二储力器可用有利的方式在摩擦离合器的接合状态时被保持在一个支承位置上，在该位置上它用相对于由第一储力器施加的轴向力相应小的力作用在摩擦离合器的轴向上。为此第二储力器可用有利方式由一碟簧构成，该碟簧具有一个正弦状力一行程曲线，并且在摩擦离合器的接合状态中至少近似具有其力最小值的预应力。对于摩擦离合器的功能然而合乎要求的是在摩擦离合器的接合状态中第二储力器还有一个确定的力作用在分离方向上。
作为随动弹簧工作的第二储力器以有利的方式这样地安装在摩擦离合器中，即从摩擦离合器的分离过程或分离操作上来看，第二储力器被去应力，其中起初它的力在分离方向上或轴向上增加及在一个部分分离行程在再下降，其中在一段分离行程后约达到分离力的最小值，这时第二储力器或随动弹簧已没有或实质上没有任何轴向力作用在压盘或摩擦离合器的操作装置上。在接着的分离过程中，一直到达整个分离行程时为止仅是第一储力器或主碟簧施力或变形。在整个分离行程的最后区段仅是必需克服由第一储力器施加的力。
特别有利的是，在离合器接合状态下的分离过程或分离行程开始时，随动弹簧还在分离方向上具有一个小的力。该随动弹簧因此总是在分离方向上、在摩擦器完全接合或耦合及随动储力器完全去应力的分离行程点之间的行程范围中产生一个正的力。然而随动储力器的去应力也可以通过一个相应的止挡件、例如设在机壳上的上挡件来限制，以使得随动储力器在摩擦离合器的完全分离状态中至少保持很小的应力。
对于一些应用情况这样也是有利的在摩擦离合器的接合状态时，随动储力器在摩擦离合器的接合方向上施加力。为此合乎要求的是随动储力器具有一个负动力最小值。在这样设计的摩擦离合器的情况下，随动弹簧既相对机壳又相对第一储力器或主碟簧在轴向上是固定的，但为可摆动地被支承保持的，这样是合乎要求的。由此在摩擦离合器分离过程中开始时便实现了随动储力器或随动碟簧强制性的随动。
为了在摩擦离合器分离时实现由离合盘可传递转矩的逐渐减小，尤其有利的作法是离合盘具有一个垫簧。该垫簧例如可以通过设在摩擦垫之间的弹簧片构成。这种垫簧在摩擦离合器接合时也可起到使离合盘所传递的转矩逐渐增大的作用。这样一种与第一储力器相串联的弹簧也起到在摩擦离合器分离过程中时的支持作用。这种支持作用力补充了由随动储力器作用的力。
以下借助
图1至9对本发明作详细描述，附图为图1是根据本发明的摩擦离合器的一个剖面图；图2是通过图1中线II—II的圆周方向上观察的剖面图；图3及4是具有各种特性曲线的曲线图，从其中可看到图1中所示摩擦离合器的各弹簧及调整部件的协同作用；图5及6是一种根据本发明构成的加压式摩擦离合器；图7及8是根据本发明的加压式结构类型的摩擦离合器的另一种可能性构型；及图9是根据本发明构型的摩擦离合器的另一种实施形式。
在图1及2中所示的摩擦式离合器1具有一个外壳或盖2及一个与此盖抗转动连接的、但在轴向可作有限位移的压盘3。在压盘3及盖2之间轴向上夹持着一个接触碟簧4，该碟簧可绕支承在外壳2上的环形摆动支承5摆动，并给压盘3向着与外壳2固定连接的反压板6的方向加载，该反压板例如是一惯性轮，由此使离合盘8的摩擦垫7被夹紧在压盘3及压板6的摩擦面之间。
压盘3通过在圆周方向或切向定向的板簧形式的铰接装置与外壳2形成抗转动连接。在图示的实施例中，离合盘8具有所谓的弹性垫片10，它在摩擦式离合器接合时保证逐渐地建立转矩，同时它通过两个摩擦垫7在彼此相向方向上的有限轴向位移使作用于摩擦垫7上的轴向力逐渐上升。
在图示的实施例中，碟簧4具有一个施加压紧力的环形基体4a，由该基体径向地向内延伸出操作舌簧4b。在其中碟簧4是这样安装的，即它用其径向较外区域或用外边缘区域可绕摆动支承5摆动，并用径向较内区域对压盘3加载。摆动支承5包括一个摆动支座11，这里支座11是由一个与外壳2同心的钢丝环构成的。操作碟簧4相对于外壳是同心的并是防扭转的。
离合器1具有一个用于补偿压盘3及反压板6的摩擦面以及摩擦垫7的轴向磨损的调整装置12，它是由设在接触碟簧4及压盘3之间的磨损补偿装置13及一个确定磨损的传感装置14组成的。这两个装置13及14至少大约设置在相同的直径上。此外，这两个装置13及14在轴向上是相互叠置的。
作为起磨损传感作用的装置14具有多个在圆周方向上最好是均匀分布的磨损传感器。每个磨损传感器15具有一个可轴向位移的部件，在图示的实施例中该部件是由一个套筒或轴套16构成的。这样一种作为传感部件用的轴套16被套在压盘3的一个轴向伸出部分上，该伸出部分在图示实施例中是由销轴17构成的。该销轴17延伸在轴向上，并固定地安装在压盘3的孔中。轴套16通过摩擦连接与销轴17套合。对此可在轴套16的纵向开槽并使其径向有弹性，并且在轴套16的无应力状态时使其内径小于销轴17的外径，以使得轴套16在径向套紧在销轴17上，由此在轴套16及销轴17之间获得由轴套16的预应力所确定的轴向摩擦阻力。该轴套16具有一个由径向环圈构成的挡圈19，该挡圈至少在摩擦垫7出现磨损的情况下在轴向上支承在外壳2上。该挡圈19设置在外壳2的背离压盘3的一侧上。该销轴17及轴套16穿过设在外壳2的底部区域中的孔。销轴17将进一步地、并且最好轴套16也进一步地穿过设在碟簧4中的孔。在摩擦离合器接合及存在摩擦垫7有磨损的情况下，传感部件16用其挡圈19与外壳2保持接触，由此保证了相应于存在的摩擦垫磨损，压盘3在轴向上相对于传感部件16产生了位移。
磨损补偿装置13具有一个由碟簧4加载的补偿部件，其形式为横截面为U型结构的板环20。该板环20在摩擦离合器接合状态时被碟簧4加载并将作用于碟簧4的轴向力传递到压盘3上。
在补偿环20及压盘3之间设有一个平衡装置21，它在摩擦离合器1分离及存有摩擦垫磨损的情况下可以自动地调整补偿环20，而在离合器接合的情况下自动地锁止，也即被止动。由此就保证了当摩擦离合器1接合时，环20相对于压盘3保持在一个确定的轴向位置上。这个确定的位置仅在分离过程时并相应于出现的垫磨损发生变化。
调节装置21包括多个、最好是在圆周上均匀分布的斜面对22、23(图2)，它们延伸在圆周方向上，并从摩擦离合器1的轴向来观察，它们构成了一段高程差。在图示的实施例中，斜面22直接地造型在环形部件20上。为此在环20的外部轴向延伸的边缘区域24上设有相应的造型或切口。第二个斜面装置23直接地造型在压盘3上。该斜面装置23是由凸爪或轴向凸块构成的，它们设置在朝着盖2的压盘3的一侧上。在图示实施例中，成对设置的斜面22、23彼此直接地支承。滑移斜面22、23彼此相对地压紧。为此，如从图2中看到的，设置了圈簧25形式的储力器，它从摩擦离合器的圆周方向上看，被夹压在补偿环20和压盘3之间。
补偿环或调整环20相对于压盘3是可扭转的，并且使得在扭转时，斜面装置22及23彼此移动。为了使这种环20的转动成为可能，设置了在圆周方向上延伸的长孔26(图2)，销轴17在轴向上穿过该长孔。滑移斜面22、23的楔角或斜升角27是相对于垂直于摩擦离合器转轴的平面这样地选择的，即在滑移斜面22、23彼此相压时所产生的摩擦力将阻止这两个斜面间的滑动。视滑移斜面22、23区域中材料的配合而定，该角度27可在4°及15°的范围中，最好在4°及8°之间的数量级中。与环20防转动连接的滑移斜面22是这样布置的，即该斜面22的斜升角的顶部指向环20的起对补偿装置13调整作用的转动方向28。
由滑移斜面22、23的储力器25及斜升角27产生的内应力是这样较准的，即作用在调整环20上的轴向合力实质上小于磨损传感器15所需的移动力。
只要在压盘与一个轴向固定部件、尤其是外壳2之间没有任何限制压盘3分离运动的止挡存在时，则当上述作用于调整环20的轴向合力相对于使压盘3与外壳2形成抗转动但在轴向可移动连接的板簧部件是这样限定的，即能保证补偿装置13的调整作用，这样便是合乎要求的。为此合乎目的作法是，在摩擦离合器1的分离状态时在外壳2及压盘3之间设置的板簧部件实际上不存在有轴向预应力，或者该板簧部件还存有的轴向预应力小于作用于调整环20的轴向调整力。
对于大多数应用情况，然而合理的方式是利用至少一个挡圈29最好将压盘3的分离运动或分离行程限制在一个恒定的距离上。该挡圈29将相应于出现的磨损相对压盘3同样产生位移。该挡圈可直接地与传感装置14作成一体。这例如可通过在传感部件或轴套16上设置挡圈外轮廓29来实现，该挡圈外轮廓在摩擦离合器1分离时经过一个确定行程后便止挡在外壳2上。这种挡圈29在压盘3的大约为1.5至3mm的分离行程后便与盖2上的孔相邻的离合器盖2的区域相接触。视应用情况而定，受挡圈29限制的压盘3的分离行程也可具有更小或更大的值。此外限制压盘3分离行程的止挡部件可由单独的部件来构成，这种部件例如是由US-PS4207972所公知的。
此外在设计碟簧4时应考虑到，由该碟簧施加于压盘3的压紧力必须再加上磨损传感器16所需的移动力及在盖2及压盘3之间可能设置的板簧的支撑力。这种设在盖2及压盘3之间的板簧部件或转矩传递部件例如已由US-PS4615424公知。
最好在轴向上对设在压盘3及盖2之间的转矩传递部件尤其是板簧这样地施加预应力，即在摩擦离合器1分离时使压盘3朝外壳2的方向移动。由此可保证，经过整个分离阶段或直到可能设有的限位部件29起作用时使环20实际与碟簧4保持接触。如从图1中可以得知的，调整装置12是这样构成的即从轴向来看，斜面22及23之间的接触区域、补偿部件20及碟簧4之间的环形支承区域和补偿部件20及传感部件16之间的支承或接触部位至少大约是彼此叠着的或至少大约设置在同一直径上。在图示实施例中，传感部件16的止挡区域19及29至少也是大约设在上述直径上。
在应用止挡或限位部件29的情况下，在舌端部分4c区域中离合器的分离行程最好这样来限定，即在离合器分离时使碟簧4从环20升起一个很小的量。这意味着，在摩擦离合器1分离时由碟簧4引起的压盘加载直径区域38中的碟簧行程大于由限位装置29确定的压盘3的升程30。
摩擦离合器1具有一个附加的储力器31，它由碟簧形式的部件构成。该碟簧部件31具有一个环形基体32，由该基体径向地向内延伸出舌33形式的托臂。该碟簧部件31的径向外端可摆动地支承或保持在盖2上。碟簧部件31径向向外通过舌33铰接或支承在碟簧4上。为此，在图示的实施例中在碟簧4的舌4b区域中设有铆钉35，该铆钉具有端头36形式的支承区域，在该支承区域上轴向地支承着碟簧部件31的舌33 。
在摩擦离合器1安装到反压板6上的状态时，碟簧部件31在一个确定的行程上被加上预应力，并且最好碟簧部件31至少大约被加上弹力最小值的预应力。这个弹力最小值是在一种具有正弦形状的力—行程曲线的碟簧部件的情况下存在的。在摩擦离合器1接合状态时，由碟簧部件31施加在碟簧4上的轴向力最好接近于零值。特别有利的情况是，作为随动弹簧工作的碟簧部件31在离合器1接合时用一很小的力在分离方向37上作用于碟簧4。因此支持摩擦离合器1操作的随动弹簧31始终在由碟簧舌4b构成的摩擦离合器1的操作装置的分离方向37上具有正向力。
在摩擦离合器1的分离过程时，该随动弹簧或碟簧部件31通过分离行程去应力，其中由随动弹簧31在分离方向作用于碟簧4的力开始上升，并在一个部分分离行程时，到达大约分离力曲线的最小值处，然后，该随动力便下降或减少。在分离过程中碟簧部件31可占据一个完全消除应力的位置。在分离运动继续进行时，在舌端部4c的区域中仅是主碟簧4在其锥度上发生变化。这意味着，以后作用的分离力或以后还存在的分离力变化过程主要由碟簧4来确定。
现在将对于一个载重汽车的应用例结合图3及4所示的曲线图对上述摩擦离合器1的工作原理作进一步的说明。
曲线40表示根据碟簧4的锥度变化及考虑可能作用于压盘3的起升装置尤其是板簧部件所得到轴向合力曲线，并且在碟簧4变形时是从两个支撑点之间的完全去应力状态出发，这两个支撑点的径向距离相应于摆动支承5与在压盘3上的径向较内的支承直径38之间的距离。横座标表示的是这两个支承之间的相对轴向距离，而纵座标表示由碟簧4及可能存在于盖2及压盘3之间的板簧部件产生的合力。点41表示在离合器1闭合时板簧的安装位置，也就是这样的位置在该位置上碟簧4对压盘3施加最大压紧力的相应安装位置。点41可通过碟簧4锥形安装位置的改变沿曲线40向上或向下移动。
曲线42表示由弹簧垫片10施加的轴向储存力，它作用在两个摩擦垫7之间。在该曲线42中包含了其它起到与垫簧同样作用的所有弹性力，例如盖的弹性、摆动支承的弹性或可能存在于碟簧和压盘支承点之间的弹性部件或类似物的弹性。这种轴向储存力是和由碟簧4作用于压盘3的轴向力的方向是相反的。有利的是，使弹簧垫片10产生最大弹性变形所需的轴向力至少相当于在摩擦离合器1的接合状态下由碟簧4作用于压盘3的力。在摩擦离合器1分离时，弹性垫片10消除应力，并且是通过行程43进行的。碟簧4及弹性垫片10在功能上是串联连接的。在与压盘3的相应轴向位移相对应的行程43中摩擦离合器1的分离过程受到弹簧10的支持，这也意味着，必须施加的最大分离力将小于在没有弹性垫片10时与安装点41相对应的最大分离力。在超过点44时，摩擦垫7被释放，其中由于碟簧4递减的曲线区段，以后还在作用的分离力相对于与点41相应的分离力则是显著地下降了。由曲线45所示的分离力曲线可以看出，作用在碟簧4及压盘3之间的支承直径38处的相应的离合器1的分离力，在没有弹簧31随动支承时首先上升，然后例如在超过点44后再下降，并一直达到位于横座标轴的点46为止。当摩擦离合器1在分离过程中超过正弦形曲线40的最小值或谷点46时，由碟簧作用的力又开始上升。
由曲线45所示的力曲线及经过点44、47、47变化的曲线段可以看出，在没有附加弹簧31的情况下，至少在由压盘3轴向升起使摩擦垫释放后，在分离力曲线中还存在实质性的力变化。
图4表示与曲线45所示的力曲线及与经过点44、46、47变化的曲线段相对应的分离力曲线48，然而它相当于在舌端4c区域中的操作半径4d处的分离力。
在舌端4c的区域中或在用于分离器39的支承直径4d的区域中的摩擦离合器1所需的或可能的分离行程49相对于在图3中可看到的压盘3的轴向可能位移行程50根据碟簧4的杠杆比得到相应的放大。这个碟簧的杠杆比相应于摆动支承5与操作或支承直径4d之间的径向距离和摆动支承5与碟簧4及压盘3或环20间的支承直径38之间的径向距离的比例。这个传动比在大多数情况下具有3∶1至6∶1之间的数量级，然而在一些应用状况中也可以更大或更小。在图1所示的实施例中，这个传动比在6的数量级上。
对应于舌端4c区域中操作直径4d处的整个可能分离行程49中的分离力曲线48相对于图3中所示曲线同样根据上述传动比得到缩小。
在图3中曲线45直到点44为止相应于作用在压盘3及碟簧4之间的接触直径38的区域中弹簧部件10的消除应力行程43上摩擦离合器1的分离力曲线。该力曲线相当于在点41及44之间曲线40所示力曲线与弹簧部件10的力曲线42之间的差值。
图3中点44相当于整个分离行程50中的这样一个点，即在该点上至少大致保证了离合盘8或摩擦垫7的释放。因此点44代表这种摩擦离合器1的操作状态，在该操作状态时摩擦垫7不再或实际上不再被夹持在压盘3及反压盘6的摩擦面之间，即相应于摩擦离合器1的一种状态，在该状态中实际上没有任何转矩从反压盘6传递到离合盘8上。在摩擦离合器1的这种操作状态时，弹簧垫片10被去应力。在分离方向上超过点44后，压盘3继续走过一段空间行程51。
虽然在根据本发明的摩擦离合器1上由于调整装置12及弹性垫片10使分离力曲线相对于传统的离合器有非常大的下降，但是在这两个图中，尤其是由图4的曲线48所示的分离力曲线可以看出，在整个分离行程上分离力的最大值52与分离力的最小值53之间仍然存在实质的差别或力的离差。在该图示实施例中，分离力最大值52与分离力最小值之间的比例约为1.7。该系数视摩擦离合器的设计而定也可取更大的数值。如从图中可看到的，在分离行程上观察分离力起初上升到一定程度，然后又下降到最小值。在分离力曲线上，在许多场合中分离力最大值52与分离力最小值53之间仍存在的实质性力变化具有缺点，因为无论在脚操作的或是由控制马达操作的摩擦离合器中，对接合行程或分离行程的标定是困难的。此外在应用控制马达例如一个电动机的情况下，为了操作摩擦离合器1将根据与点52相应的力最大值来设计它，因此使其具有较大的体积及实质上较大的功率损耗或较高的能耗。
为了克服上述缺点或为了在所需的分离行程上得到期望的分离力曲线变化，设置了碟簧部件31，它在图示实施例中起到图4所示的力一行程特性曲线的作用。在图4中加入的力曲线54的情况下，由碟簧31作用在铆钉35的端头36上的力负载被换算成了在直径4d区域中产生相应作用的力负载。因此这里考虑到相应的杠杆比。如从图4中可看出的，在整个分离行程49的部分区间55上随动碟簧31产生支持摩擦离合器1分离过程的力。然而碟簧4及随动碟簧31具有相对横座标轴相反方向的力一行程曲线。在摩擦离合器1接合状态中随动碟簧31处于至少接近一种支撑状态，它相应于约为力的最小值点56。对此特别有利的是，在随动碟簧31的这种支撑状态时还有一剩余力或正向力作用在分离方向上，即在图1箭头37所示方向上。在行程55上碟簧31被消除应力，其中首先由碟簧31作用的轴向力增加，并直到最大值57。在超过该最大值57时由碟簧31作用的轴向力下降。在达到点58时，碟簧31被完全去除应力。在该位置上碟簧31被保持在盖2上。碟簧31然而也可由一个止挡件限制它的去应力，以使得它具有剩余的应力。这意味着，碟簧31不能一直达到点58而被完全消除应力。为此例如可以在盖2上设置相应的止挡件。在图1中概要地描绘了用于碟簧31的这种止挡件2a。在超过点58时随动弹簧31在分离方向上保持在其去应力的位置上，而碟簧4则可继续地摆动。为此在碟簧31的内部区域或舌尖及碟簧4的轴向对置区域之间设有一个相应的间隙36a。
由特性曲线48及54叠加或相加得到的力曲线用标号59表示。该曲线从分离过程的起始点出发。在图3中考虑到存在的杠杆比，表示了与图4中所示曲线59相应的曲线60。
如尤其从图4中看到的，由于使用了随动弹簧31使分离力曲线的幅值有了实质性的下降。利用这种随动弹簧31可以使分离力曲线线性化或均衡化，并同时在力的数值较小区域中移动。可以看到，由于使用了一个随动弹簧31就避免了分离力曲线中的过高点52。此外，消除了由图4中斜线区表示的功或能量。由于根据本发明的摩擦离合器1的这种构造，就可以使用较小的伺服马达来操作摩擦离合器。
在图1及2中所示的各个部件的相对位置相当于摩擦离合器的新启用状态。在轴向磨损情况下，尤其是摩擦离垫7磨损时，压盘3的位置朝反压板6的方向移动，由此首先引起碟簧锥度的变化并因而形成了由碟簧在摩擦离合器1接合状态时作用的压紧力，而且该力最好是向着增加方向的力。这个变化使得压盘3的轴向位置相对于轴向支承在外壳2上的磨损传感器16发生了改变。由于作用于环20上的碟簧力，环20跟随着由垫磨损引起的压盘3的轴向移动，由此使环20轴向地从磨损传感器16上升起，并且其离开的值基本上相当于垫磨损值。补偿环20在接合过程时保持着它相对于压盘3的轴向位置，因为它由碟簧4向压盘3的方向加载，并且磨损补偿装置13在接合过程时是自阻的，也即起到轴向锁止的作用。在摩擦离合器1分离时，压盘3例如通过轴向受压的板簧朝外壳2的方向被加载及一直位移到行程限位部件29与外壳2接触为止。当到达与压盘3升程相应的分离行程时，环20相对于压盘3的轴向位置仍保持不动。在后继的分离过程中压盘3仍保持轴向不动，而环20通过转动在加载直径38区域中跟随着碟簧4的分离运动，并一直到环20的止挡区域再接触到磨损传感器16的相对止挡区域时为止。如果碟簧4继续朝分离方向摆动时，它将从调整环20上升起，这是因为后者被磨损传感器16在轴向上相对盘3被保持住，正如刚才所述的。在分离过程中这样一种碟簧4相对调整环20的至少很微小的抬起对于调整系统12的功能是非常有利的。
由于根据本发明设计的调整装置，保证了在分离装置4b的区域中超程时或在压盘3轴向振动时也不可能引起调整装置的任何调节。
通过根据本发明的调整装置12也保证了在离合器的整个工作寿命中碟簧4及随动碟簧31能实际工作在相同的特性曲线区段上。在摩擦离合器的接合状态时这两个弹簧4及31具有实际上保持不变的压紧位置，因此作用于压盘的压紧力及分离力曲线在摩擦离合器的工作寿命中实际上同样保持不变。
根据本发明所采用的使分离力曲线最优化的随动弹簧31并不被限制在图示的实施例中。这样一种随动碟簧可以用有利的方式普遍地应用到具有至少能补偿垫磨损的调整装置的摩擦离合器上。这种离合器例如是由DE-OS4239389、DE-OS4239292、DE-OS4306505及DE-OS4322677以及在这些公开说明书中所引证的现有技术所公知。
在摩擦离合器的接合状态时该随动弹簧31也可具有这样的压力位置，即它具有一个负的弹簧力最小值，即在摩擦离合器1的接合状态中在接合方向上作用于碟簧4上的力。在图1所示的结构实施形式中，为了避免随动碟簧31在碟簧4方向上的撞击，在舌33及碟簧4之间设置了一个相应的隔离件，它将气隙36a填满，但也可在主碟簧4及随动弹簧31之间设置储力器，最好设在气隙36a的区域中或是弹簧31支承在铆钉头36的区域中。这个附加储力器的作用在于使随动弹簧31的舌33对铆钉头或支承点36施力或加压，在超过与随动弹簧31的完全去应力位置相应的分离行程时该附加储力器必须受压缩，否则随动碟簧31定会附加摆动，这意味着在该行程范围中又引起分离力的升高。
只要在分离行程49的终端区域出现不希望的分离力超高，对此即可应用所谓的补偿弹簧，它可使力曲线均匀或整平。这种补偿弹簧如已由德国专利申请P4317586.4推荐。
根据本发明构型的具有自动或独立摩擦垫磨损补偿或平衡的调整装置的摩擦离合器必须设置用于运输和/或组装摩擦离合器的装置，它们将使调整装置保持在起始位置或收回的位置上。这些在运输或组装时可避免不希望调整的装置在摩擦离合器组装后可取走，或是通过摩擦离合器投入工作例如摩擦离合器的转矩传递或第一次操作后使其功能除去。这种装置在上述现有技术文献中已有描述。这种装置能保证在摩擦离合器1组装前至少使一个调整装置的部件，例如环20和/或碟簧4和/或压盘3相对机壳2具有一个确定的角度位置或轴向位置，由此使调整装置处于与摩擦离合器所状态相应的状态中。
在由图3及4所示曲线图中描绘的特性曲线仅表示各个协同作用的弹簧部件之间许多配调可能性中的一个。也可以得到另外的分离力曲线，其中在分离行程中也可出现负的力，这意味着，从整个分离行程来看，至少在该分离行程的部分区段上的分离力曲线如图4所示59，至少局部地经过横座标轴的下方，则在该区段中离合器必须被强制打开，但这点根据该设计及与此相关的力通过调节马达例如一电动机来作到是没有大问题的。也可以这样地设计，即其中在摩擦离合器1的接合状态时，随动弹簧31在摩擦离合器的接合方向上施加力。在摩擦离合器分离时至少在分离行程的一小部分区段上反着该力强制地使随动弹簧摆动，其中在超过该部分区域时，由随动弹簧所施加力的作用方向反过来，因此这时随动弹簧将施加支持摩擦离合器分离过程的力。
在图1所示离合器所属类型的离合器中，从摩擦离合器的使用寿命上来看主碟簧4不会产生偏移，因此主碟簧4及随动弹簧31间的关系在该使用寿命中实际上保持不变。与此相反，在加压类型的离合器上，如图5至8中所示的离合器，其中也设有带力传感器的调整装置，碟簧的位置在离合器中不是恒定的，因为从摩擦离合器的使用寿命来看该碟簧相对于离合器盖或外壳经历了轴向偏移。在这种情况下，必须设有一个装置来保证对随动弹簧相应的行程补偿，以使得随动弹簧在摩擦离合器的使用寿命期间实际上保持其作用不变。
根据图5及6构型的摩擦离合器101具有一个外壳102、一个压盘103及一被夹压在它们中间的接触碟簧104。碟簧104用其径向外区域向压盘103加载，由此使离合器盘108的摩擦垫107被夹压在压盘103及一个与外壳102固定连接的反压板之间。在操作摩擦离合器或碟簧104摆动时，碟簧象一个两臂杠杆那样绕一个位于径向较内的摆动区域105转动。操作碟簧104将在其背离盖102或朝着压盘3的一面上受到一个预应力碟簧106形式的储力器的作用力，后者在操作碟簧104及外壳102之间被受压地布置。其中由碟簧106轴向作用的力是这样限定的，即该力大于通常在摩擦离合器101分离过程时出现的作用于碟簧舌111端部110的用来操作摩擦离合器101的分离力。在该图示实施例中，支承碟簧106通过在径向内部所设的舌106a在摆动支承105的径向高度上对操作碟簧104施力。利用这个作用于操作碟簧104并用作力传感弹簧的支承碟簧106保证了在摩擦离合器101通常分离行程上或碟簧104的常规摆动角上，这些弹簧将对盖侧的支承装置109加载，并因此用一定的轴向力接触在该支承装置上。
用于碟簧104的外壳侧的环形支承装置或支承件109是调整装置112的一个部件，并且力传感弹簧106也属于该调整装置。调整装置112使碟簧104产生一个轴向位移，它相应于摩擦垫107和/或压盘103的摩擦面及末示出的反压板上出现的磨损。
调整装置112包括一个在圆周方向弹性加载的形式为环形部件113的调节部件，它构成一个磨损补偿环。这个磨损补偿环113具有延伸在圆周方向及轴向上可升高的滑动斜面，斜面分布在部件113的圆周上并与由外壳102保持的对立滑动斜面协同工作。调整装置112还具有另一环形部件114，它同样具有滑动斜面，这些滑动斜面与由外壳102保持的对立滑动斜面协同作用。
环形部件114在轴向上支承着设在碟簧104及外壳102之间起加压作用的随动弹簧131。随动弹簧131的径向内端轴向地支承着碟簧104的舌111。
这两个环113及114在调整转动方向上通过储力器115、116在圆周上加载或施力。这两个环113、114在功能上是串联连接的，其中支承环113作为环114的防转动或制动件工作。为此，如从图6中看到的，在环113、114上设置了相应的止挡或凸块113a、114a。环114及在该环与外壳102之间受压的螺旋弹簧116保证了在由于磨损引起的操作碟簧104的轴向位移时随动弹簧131的调整。在碟簧104的这样一种轴向位移时，首先环113扭转一个相应于出现的磨损、尤其是摩擦垫107磨损的量。这种移动发生在摩擦离合器101分离过程时，并使得随动弹簧131由它作用的轴向力使环114起初阻止转动。在这个阶段中，环113的止挡 113a从环114的止挡114a上提起。在离合器接合时碟簧104重新处于图6中所示角度位置，其中随动碟簧131具有一种压力状态，在该状态中由它作用的力是很小的或实际为零，由此使环114由于弹簧116的预应力而扭转，一直到止挡114a达到与止挡113a相接触为止。因此随动弹簧131也重新回到原始的压力位置及同时完成了相应的轴向调节。
关于具有一个传感力存储器及一个调整环113的调整装置112的详细作用原理请参考DE-OS4239291及DE-OS4239289。因此在本申请中不再对调整装置112的调节过程或功能作详细的描述。
在根据图7及8的一种所谓加压摩擦离合器的构型中，由环114承担的功能被集中到构成随动弹簧231的部件中。部件231基本上也构成一个具有环形基体的碟簧，它具有径向内托架或舌。用于随动储力器231调节所需的斜面214被直接地造型在该部件上。为此在碟簧型随动储力器231的径向外区域设置了托架214形式的构型，它是这样构成的，即它直接地构成了对随动储力器231调整所需的斜面。它的对立斜面如结合图5及6所描述的，可以由外壳20保持或直接地造型在外壳上。该托架214同时地用作与环213的对立止挡213a共同作用的止挡214a。调整环213及随动弹簧231也是由螺旋弹簧215、216形式的储力器在调节方向上加载。其调整是以与结合图5及6所述的相似方式进行的。然而是碟簧型储力器231取代了环114不仅相对机壳202而且相对操作碟簧204扭转。
在图9中所示的离合器机组具有一个摩擦离合器201，它具有一个外壳202及一个与外壳抗转动连接的但在轴向可有限位移的压盘203。轴向上在压盘203及盖202之间是一个加压的接触碟簧204，它可绕由外壳202支承的环形支承205摆动，并使压盘203朝着与外壳固定连接的反压板206的方向加载。由此使离合器208的摩擦垫207被夹压在压盘203及反压板206的摩擦面之间。压盘203通过在圆周方向中或切线方向上定向的板簧209与机壳202形成抗转动连接。离合盘208具有所谓弹性垫片210，它用以保证在摩擦离合器201接合时逐渐地建立转矩，同时它通过摩擦垫207彼此相向方向上的有限轴向位移实现作用于摩擦垫7上的轴向力的逐渐上升。
摆动支承205包括摆动支承211、212，在它们之间，碟簧204被轴向地保持成可摆动地被夹持。与结合图5描述的方式相似地，设置在碟簧204上朝着压盘203一侧的摆动支承211在轴向上朝外壳202的方向施力。为此该摆动支承211为一个碟簧或碟簧型构件213的一部分。
外壳侧的摆动支承212是经过调整装置216支承在外壳202上的。该调整装置216能保证在摆动支承211及212在朝压盘203方向或反压板206方向轴向位移时，在摆动支承212及外壳202之间及在摆动支承212及碟簧204之间不形成任何不希望有的间隙。摩擦离合器201或离合器机组还包括一个补偿装置220，它保证由碟簧舌204b构成的摩擦离合器1的分离装置在轴向上无间隙地被操作，及由此保证其位移一个恒定的行程。补偿装置220在包括一个分离轴承的分离器220a及舌端204c之间起作用。关于摩擦离合器201及调整装置216的作用原理及可能的结构构型可参考已提及的现有技术，尤其是参考DE-OS4322677。支持摩擦离合器201分离过程的随动弹簧231被布置或设置在机壳202及一个在摩擦离合器201操作时可轴向移动的补偿装置220的部件230之间起作用。部件230是一个环的组成部分，它用于限制碟簧舌端204b的轴向操作行程。随动碟簧231的径向内区域可摆动地支承在该环230上，并为轴向支承。随动碟簧231的径向外区域轴向地支承在机壳202上，并为可摆动支承。如从图9中可看到的，在摩擦离合器201操作时随动碟簧231改变其锥度，以使得与结合图3及4中的曲线图描述的方式相似地，该随动碟簧至少在分离行程的部分区段上产生支持摩擦离合器201分离过程的随动力。随动碟簧231在分离过程中可向部件230施加一轴向力，其中部件230再将该力传递到操作装置或碟簧舌端204b上。在部件230及碟簧204之间设有一个补偿环230a，它用于补偿碟簧204的轴向位移。
如结合附图所描述的，有利的是在摩擦离合器中组装了支持摩擦离合器分离过程或操作过程的随动弹簧。这种根据本发明构型的随动弹簧或随动碟簧然而也可以设在摩擦离合器的外部。这样一种随动弹簧可设置在与离合器协同作用的分离系统的任意位置上。对于分离系统可理解为这样的装置或部件，即对摩擦离合器引导操作力或施加操作力并使力传递到摩擦离合器的操作装置如碟簧舌4b上的装置或部件。分离系统例如至少可包括下列部件中的两个即发送汽缸，接收汽缸，分离轴承，液力或气动调节器，电动机，传动杆或传动线路或软轴，操作杠杆和/或操作踩板。
本发明并不限制在图示的及描述的实施例上，而包括各种变型，这些变型可以是单个的实施形式和不同实施形式的结合和/或在所引证的现有技术文件中描述的特征或要素相结合构成的。此外也可以将结合附图描述的单个特征或作用原理本身作为一项独立的发明。与本申请一起提交的专利权利要求书是一种对达到今后的专利保护的撰写提议。本申请人仍保留有将至今在说明书中公开的具有发明实质意义的特征继续提请保护的权利。
权利要求
1.摩擦离合器，尤其是用于机动车的摩擦离合器，具有一个相对机壳抗转动连接但在轴向可有限位移的压盘(3)，其中至少设有一个第一储力器(4)，通过该储力器将压盘朝一个可夹持在压盘及一反压板(6)如一惯性轮之间的离合器(8)加载；设有一个至少能自动补偿离合盘摩擦垫磨损的调节装置(12)；还设有使压盘位移的操作装置(4b)及至少一个与第一储力器(4)并联的第二储力器(31)，其中第二储力器这样压紧地安装在摩擦离合器(1)中，即在摩擦离合器分离时它至少在分离过程的部分区段上产生支持该过程的力。
2.摩擦离合器，尤其是用于机动车的摩擦离合器，具有一个相对机壳(2)抗转动连接的但在轴向可有限位移的压板(3)，其中至少设有一个第一碟簧(4)，通过该碟簧(4)将压盘朝一个可夹持在压盘及一个反压板(6)如一惯性轮之间的离合器(8)加载；设有一个至少能补偿离合盘摩擦垫磨损的调整装置(12)，借助该调整装置可使压盘的加载力通过第一碟簧(4)得到调节；还设有使压盘(3)位移的操作装置(4b)及至少一个与第一碟簧并联的第二碟簧(31)，其中第二碟簧这样压紧地安装在摩擦离合器中，即在摩擦离合器分离时它至少在分离过程的部分区段上产生支持该过程的力。
3.摩擦离合器，尤其是用于机动车的摩擦离合器，具有一个相对机壳(2)抗转动连接的但在轴向可有限位移的压盘(3)，其中至少设有第一储力器(4)，通过该储力器将压盘朝一个可夹持在压盘及一个反压盘(6)、如一惯性轮之间的离合盘(8)加载；设有一个至少能补偿离合盘摩擦垫磨损的调整装置(12)，还设有使压盘位移的操作装置(4b)及至少一个与第一储力器相并联的第二储力器(31)，其中第二储力器施加支持摩擦离合器分离过程的力；并且在离合盘(8)的摩擦垫(7)之间还设有一个同样是支持摩擦离合器(1)分离过程的垫簧(10)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器在使离合器分离所需的分离行程(49)的至少部分区段上具有一个上升的力一行程曲线。
5.根据权利要求1及3、4中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)由一个碟簧构成。
6.根据权利要求1及3、5中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第一储力器(4)由一个碟簧构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第一储力器(4)具有一个环形基体(4a)，并具有一个由该基体径向向内定向的用作摩擦离合器的操作装置的舌(4b)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第一储力器(4)至少在分离行程(5)的一部分上具有一个下降的力一行程曲线。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的摩擦离合器，其中在摩擦离合器分离时，压盘(3)返回一个分离行程(5)，该行程可分为两个部分区段(43、51)，其中在第一部分区段(43)中由压盘(3)施加给离合盘(8)的加载力被消除，而在第二区段(51)中在离合盘(8)及压盘(3)与反压盘(6)之间的轴向间隙被调节，其中第二储力器(31)至少在第一部分区段(43)中具有一个上升(正)的力一行程曲线。
10.根据权利要求9所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)至少在整个第一部分区段(43)上起作用。
11.根据权利要求9或10所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)也至少在第二部分区段(51)的部分区域上起作用。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)是被支承在摩擦离合器的外壳(2)及操作装置(4b)之间起作用的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)是支承在外壳(2)及第一储力器(4)之间起作用的。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)在摩擦离合器(1)的接合状态时处于一种支承位置，在该位置中它实际上不施加任何在摩擦离合器轴向上作用的力。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)在摩擦离合器1的接合状态时处于一种支承位置，在该位置中它在摩擦离合器轴向上施加一个相当小的力。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于第二储力器(31)具有一个正弦状的力一行程特性曲线(54)，并在摩擦离合器(1)的接合状态时至少具有接近其力的最小值的预应力。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于在摩擦离合器(1)的接合状态中，被支承的第二储力器(31)在分离方向上施加一个力。
18.根据权利要求1至17任一项所述的摩擦离合器，其特征在于离合盘(8)具有一个垫簧(10)。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于构成第二储力器的碟簧(31)可摆动地支承在外壳(2)上。
20.根据权利要求19所述的摩擦离合器，其特征在于碟簧(31)是用径向外区域可摆动地支承的。
21.根据权利要求2及5至20中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于碟簧(31)用径向内区域对摩擦离合器的操作装置在分离方向上加载。
全文摘要
本发明涉及一种具有调整装置的摩擦离合器，具有一个相对机壳抗转动连接但在轴向可有限位移的压盘，其中至少设有一个第一储力器，通过该储力器将压盘朝一个离合器加载；设有一个至少能自动补偿离合盘摩擦垫磨损的调节装置；还设有使压盘位移的操作装置及至少一个与第一储力器并联的第二储力器，其中第二储力器这样压紧地安装在摩擦离合器中，即在摩擦离合器分离时它至少在分离过程的部分区段上产生支持该过程的力。
文档编号F16D13/69GK1126287SQ95104369
公开日1996年7月10日 申请日期1995年3月28日 优先权日1994年3月29日
发明者保罗·马克尔 申请人:卢克摩擦片和离合器有限公司