DE10051267C1 - Schaltbare Kupplung - Google Patents

Abstract

Schaltbare Kupplung mit einem eine Reibfläche aufweisenden Schwungrad (1), einem Reibbelag, einer Anpressplatte zum Andrücken des Reibbelags an die Reibfläche (1), einer Lagerstelle (4) für das Schwungrad (1), einem zur Lagerstelle (4) benachbarten Halteabschnitt (5), über den das Schwungrad (1) an der Lagerstelle (4) gehalten ist, wobei ein Zwischenelement (7) vorgesehen ist, das zwischen Halteabschnitt (5) und Schwungrad (1) angeordnet ist und diese verbindet, und dass das Zwischenelement (7) erste Befestigungsabschnitte (8) zum Verbinden mit dem Schwungrad (1), wenigstens einen zweiten Befestigungsabschnitt (9) zum Verbinden mit dem Halteabschnitt (5) sowie Stege (10) zwischen ersten und zweitem Befestigungsabschnitt (8, 9), welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie bei einer Wärmedehnung des Schwungrades (1) im wesentlichen auf Biegung beansprucht werden, aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schaltbare Kupplung mit einem eine Reibfläche aufweisenden Schwungrad, einem Reibbelag, einer Anpressplatte, zum Andrücken des Reibbelages an die Reibfläche, einer Lagerstelle für das Schwungrad und einem zur Lagerstelle benachbarten Halteabschnitt, über den das Schwungrad an der Lagerstelle gehalten ist.

Beim Betrieb der Kupplung kommt es aufgrund von Reibung zwischen Reibbelag und Reibfläche des Schwungrades zur Entstehung von Wärme, welche überwiegend vom Schwungrad aufgenommen und weitergeleitet wird. Die Wärme gelangt dabei auch zur Lagerstelle des Schwungrades und kann dort zu einer unzulässigen Erwärmung beziehungsweise einer Verkürzung der Lebensdauer der Lagerung führen.

Aus der DE 198 43 545 C1 ist eine schaltbare Kupplung der eingangs genannten Art bekannt, bei der zur Reduzierung des Wärmeflusses von der Reibfläche zur Lagerung eine Isolationsvorrichtung vorgesehen ist. Diese ist zwischen einem abtriebsseitigen Dämpferelement eines der Kupplung benachbarten Torsionsschwingungsdämpfers und der Lagerung angeordnet. Die bekannte schaltbare Kupplung wird dabei an dem genannten abtriebsseitigen Dämpferelement aufgenommen und mit diesem, mittels einer Niete, verbunden. Zur Verbesserung der Isolationswirkung weist die aus DE 198 43 545 C1 bekannte Isolationsvorrichtung zudem Ausnehmungen auf, welche zum Durchgang eines Kühlmittels bestimmt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplungsart anzugeben, bei der eine unzulässige Erwärmung der Lagerstelle für das Schwungrad vermieden wird und die zudem kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer schaltbaren Kupplung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein Zwischenelement vorgesehen ist, dass zwischen Halteabschnitt und Schwungrad angeordnet ist und diese verbindet, und dass das Zwischenelement erste Befestigungsabschnitte zum Verbinden mit dem Schwungrad, wenigstens einen zweiten Befestigungsabschnitt zum Verbinden mit dem Halteabschnitt, sowie Stege zwischen erstem und zweitem Befestigungsabschnitt, welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie bei einer Wärmedehnung des Schwungrades im wesentlichen auf Biegung beansprucht werden, aufweist.

Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung mit zwischem ersten und zweitem Befestigungsabschnitt angeordneten Stegen wird erreicht, dass der Wärmefluss von erstem Befestigungsabschnitt beziehungsweise Schwungrad zum zweiten Befestigungsabschnitt beziehungsweise der Lagerstelle und zum Drehfedersatz reduziert werden kann. Gleichzeitig kann aufgrund der vorteilhaften erfindungsgemäßen Anordnung und Ausbildung der Stege bei unterschiedlichen Temperaturen eine verbesserte Festigkeit erzielt werden. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass auch bei großen Temperaturunterschieden zwischen erstem und zweitem Befestigungsabschnitt des Zwischenelements eine Belastung auf Zug oder Druck weitgehend vermieden und durch eine Beanspruchung auf Biegung ersetzt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Befestigungsabschnitte jeweils über zwei insbesondere symmetrisch angeordnete Stege mit dem zweiten Befestigungsabschnitt verbunden sind.

Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Stege dünn sind. Ein Steg ist dann als dünn im Sinne der Erfindung anzusehen, wenn die Länge des Steges entlang deren Mittellinie ein mehrfaches der Dicke des Steges in quer zur Mittellinie beträgt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stege im wesentlichen im tangentialer Richtung verlaufen. Dabei bezieht sich die Angabe der tangentialen Richtung auf einen gedachten Kreis, welcher in einer Ebene senkrecht zur Kupplungsachse benachbart zu den Stegen verläuft. Aufgrund der Anordnung der Stege in tangentialer Richtung ist es möglich, Zug- oder Druckbeanspruchungen in den Stegen weitgehend zu vermeiden.

Gemäß einer Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Stege derart angeordnet sind, dass deren Mittellinien ausgehend von der tangentialen Richtung um einen Winkel geneigt sind, wobei die Enden der Stege, welche mit dem ersten Befestigungsabschnitt verbunden sind, in radialer Richtung weiter ausliegen als die Enden der Stege, welche mit dem Halteabschnitt verbunden sind. Durch diese zur tangentialen Richtung geneigte beziehungsweise angestellte Anordnung der Stege kann die Festigkeit des Zwischenelements auch bei starker Erwärmung des Schwungrades weiter verbessert werden, da der Entstehung von Druckspannungen im Bereich der Stege entgegengewirkt wird.

Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Winkel 0° bis 40°, insbesondere 20° bis 30° beträgt.

Eine zuverlässige Festlegung des Schwungrades an dem Zwischenelement wird insbesondere dadurch erreicht, dass wenigstens drei erste Befestigungsabschnitte vorgesehen sind.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist, dass das Schwungrad insbesondere ausschließlich über das Zwischenelement gelagert ist.

Erfindungsgemäß erfolgt zudem die Kraftübertragung der Kupplung über das Zwischenelement, insbesondere dessen Stege. Das Zwischenelement befindet sich somit im Kraftfluss der schaltbaren Kupplung.

Vorteilhaft ist weiterhin, dass sich das Zwischenelement im wesentlichen in radialer Richtung insbesondere vom Halteabschnitt zum Schwungrad hin erstreckt.

Die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Kupplung können dadurch reduziert werden, dass das Zwischenelement einen ebenen Aufbau hat. Dadurch ist beispielsweise eine Herstellung durch Stanzen möglich.

Ein besonders einfacher Aufbau wird erfindungsgemäß auch dadurch erzielt, dass das Schwungrad über das Zwischenelement, insbesondere dessen Stege, zentriert wird, wobei aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Zwischenelements auch bei starkem Wärmeanfall an der Reibfläche eine gute Zentrierung erreicht werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Figuren zu entnehmen. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung;

Fig. 2: Eine Seitenansicht von rechts der in Fig. 1 dargestellten Kupplung;

Fig. 3: Eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Zwischenelement für eine schaltbare Kupplung.

Fig. 4: Eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung

Fig. 5: Ein Querschnitt durch die Kupplung von Fig. 4 entlang der Linie B-B

Fig. 6: Eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 5

Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße schaltbare Kupplung, wobei der Verlauf der Schnittdarstellung von Fig. 1 durch die Linie A-A in Fig. 2, 2' angegeben ist.

In Fig. 1 ist eine schaltbare Kupplung dargestellt, mit einem Schwungrad 1, welches eine Reibfläche 2 aufweist. Die Reibfläche 2 ist ausgebildet, um in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Reibbelag, der durch eine Anpressplatte gegen die Reibfläche 2 gedrückt werden kann, zusammenzuwirken. Dabei ist das Schwungrad 1 als ein sich um die Kupplungsachse 3 erstreckender Rotationskörper ausgebildet.

Die dargestellte schaltbare Kupplung ist dabei insbesondere für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Kupplung eingangsseitig mit einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors und ausgangsseitig mit der Getriebeeingangswelle verbunden werden.

Die erfindungsgemäße Kupplung weist eine Lagerstelle 4 für das Schwungrad 1 auf, wobei benachbart der Lagerstelle 4 ein Halteabschnitt 5 vorgesehen ist, über den das Schwungrad 1 an der Lagerstelle 4 gehalten ist. Der Halteabschnitt 5 ist gleichfalls als Rotationskörper ausgebildet, der sich um die Kupplungsachse 3 erstreckt und eine Sekundärnarbe bildet. Die Lagerstelle 4 ist zwischen dem als Sekundärnarbe ausgebildeten Halteabschnitt 5 und einer diese radial umschließenden Primärnarbe 6 angeordnet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind an der Lagerstelle 4 zwei axial nebeneinander angeordnete Kugellager vorgesehen. An dieser Lagerstelle 4 könnte jedoch auch ein einseitiges Wälzlager oder ein Gleitlager eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Kupplung weist weiterhin ein Zwischenelement 7 auf, welches zwischen Halteabschnitt 5 und Schwungrad 1 angeordnet ist und diese verbindet.

Das Zwischenelement 7 weist erste Befestigungsabschnitte 8 zum Verbinden mit dem Schwungrad 1 und einen zweiten Befestigungsabschnitt 9 zum Verbinden mit dem Halteabschnitt 5, sowie Stege 10 auf, welche zwischen erstem und zweitem Befestigungsabschnitt 8, 9 angeordnet sind, und diese verbinden.

Weitere Details des Zwischenelementes 7 können den Fig. 2 und 3 entnommen werden. Dort ist erkennbar, dass das Zwischenelement 7 vier erste Befestigungsabschnitte 8 aufweist. Jeder der vier Befestigungsabschnitte 8 ist dabei mit Ausnehmungen 11 versehen. Durch diese erstrecken sich erste Befestigungsmittel 12, welche vorliegend als Nieten ausgebildet sind, mittels derer das Zwischenelement 7 und das Schwungrad 1 verbunden werden können.

Der zweite Befestigungsabschnitt 9 ist als ein durchgehender Abschnitt mit einer kreisrunden Innenkontur ausgebildet. Er weist über den Umfang verteilt angeordnete zweite Ausnehmungen 13 auf. Mittels zweiter Befestigungsmittel 14, welche sich durch die zweiten Ausnehmungen 13 erstrecken und insbesondere als Nieten ausgebildet sind, kann das Zwischenelement 7 mit dem Halteabschnitt 5 verbunden werden. Darüber hinaus weist der zweite Befestigungsabschnitt 9 dritte Ausnehmungen 15 auf, welche als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, damit dahinter angeordnete Befestigungsmittel zugänglich sind.

Die Stege 10 sind erfindungsgemäß derart ausgebildet und angeordnet, dass sie bei einer Wärmedehnung des Schwungrades 1 im wesentlichen auf Biegung beansprucht werden. Dabei sind die ersten Befestigungsabschnitte 8 jeweils über zwei symmetrisch angeordnete Stege 10 mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 9 verbunden. Dabei sind die Stege dünn ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Länge der Stege 10 entlang ihrer Mittellinien 16 ein mehrfaches oder ein vielfaches der Dicke, gemessen in radialer Richtung der Kupplung senkrecht zur Mittellinie 16 beträgt.

Die Stege 10 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie im wesentlichen in tangentialer Richtung zu einem gedachten Kreis K verlaufen, welcher in einer Ebene senkrecht zur Kupplungsachse 3 angeordnet ist. In Fig. 2 und 3 ist erkennbar, dass die Stege 10 nicht genau in tangentialer Richtung verlaufen, sondern derart angeordnet sind, dass deren Mittellinien ausgehend von der tangentialen Richtung um einen Winkel X geneigt sind. Dabei liegen die Enden der Stege 10, welche mit dem ersten Befestigungsabschnitt 8 verbunden sind, in radialer Richtung weiter außen als die Enden der Stege 10, welche mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 9 verbunden sind. Erfindungsgemäß beträgt der Winkel X 0° bis 30°, wobei sich für die meisten Anwendungen ein Winkel von 5° bis 10° als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Das Schwungrad 1 ist, wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, ausschließlich über das Zwischenelement 7 mit der Lagerstelle 4 verbunden. Dabei ist die erfindungsgemäße Kupplung derart ausgebildet, dass die Kraftübertragung der Kupplung über das Zwischenelement 7 und insbesondere dessen Stege 10 erfolgt. Dabei wird das Schwungrad 1 über das Zwischenelement 7, welches sich im Wesentlichen in radialer Richtung vom Halteabschnitt 5 zum Schwungrad 1 erstreckt, zentriert. Das Zwischenelement 7, welches sich im Wesentlichen in radialer Richtung vom Halteabschnitt 5 zum Schwungrad 1 hin erstreckt, hat einen ebenen Aufbau.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei sind Teile gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass insoweit auf die Beschreibung zu den Fig. 1 bis 3 Bezug genommen werden kann. In den Fig. 4 bis 6 ist dabei nur das Schwungrad 1 mit dem Zwischenelement 7 dargestellt, wobei Lagerstelle und Halteabschnitt für das Schwungrad 1 nicht dargestellt sind.

Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen darin, dass zwei Zwischenelemente 7, 7' nebeneinander angeordnet sind. Dabei sind die Zwischenelemente 7, 7' identisch ausgebildet und mittels der Befestigungsmittel 12, welche sich durch beide Zwischenelemente 7, 7' strecken an dem Schwungrad 1 festgelegt.

Durch das erfindungsgemäße Zwischenelement 7 bzw. 7' wird zudem erreicht, dass das Schwungrad 1 biegeweich an die Kurbelwelle angebunden werden kann. Dabei sind Kupplungsscheibe 1 und Befestigungsabschnitt 8 des Zwischenelementes 7 derart ausgebildet, dass in dem Bereich, in dem die Befestigungsmittel 12 vorgesehen sind, der Befestigungsabschnitt 8 bzw. 8' an der Kupplungsscheibe 1 anliegt, in einem zweiten, in radialer Richtung weiter innen liegenden Bereich, ist zwischen dem Befestigungsabschnitt 8 bzw. 8' und der Kupplungsscheibe 1 ein kleiner Spalt 20 vorgesehen, welcher als Freiweg wirkt. Aufgrund dieser Gestaltung kann sich das Schwungrad 1 sowohl in axialer Richtung als auch um einen Zentrumspunkt biegeweich bewegen. Diese Bewegung wird jedoch dadurch begrenzt, dass sich aufgrund einer Deformation des Zwischenelements 7 der Befestigungsabschnitt 8 bzw. 8' im Bereich des Spalts 20 an dem Schwungrad 1 anlegt. Durch eine Begrenzung der maximalen Biegung wird einer Zerstörung der Stege 10 durch unzulässige Verformung entgegengewirkt. Zu dem kann durch eine Begrenzung der Biegung ein kleiner Freiweg der Kupplungsbetätigung erreicht werden.

Vorteil der biegeweichen Ankopplung des Schwungrades ist, das Biegeschwingungen und Axialschwingungen der Kurbelwelle verringert und auch weniger auf das Schwungrad und damit auf den Antriebsstrang übertragen werden. Weiterer Vorteil ist, dass die Lagerstelle des Schwungrades sehr biegesteif, beispielsweise mit breitbauendem Gleitlager oder Nadellager ausgeführt werden kann, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden können.

Claims (12)

1. Schaltbare Kupplung mit einem eine Reibfläche aufweisenden Schwungrad (1), einem Reibbelag, einer Anpressplatte zum Andrücken des Reibbelags an die Reibfläche (1), einer Lagerstelle (4) für das Schwungrad (1), einem zur Lagerstelle (4) benachbarten Halteabschnitt (5), über den das Schwungrad (1) an der Lagerstelle (4) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenelement (7) vorgesehen ist, das zwischen Halteabschnitt (5) und Schwungrad (1) angeordnet ist und diese verbindet, und dass das Zwischenelement (7) erste Befestigungsabschnitte (8) zum Verbinden mit dem Schwungrad (1), wenigstens einen zweiten Befestigungsabschnitt (9) zum Verbinden mit dem Halteabschnitt (5), sowie Stege (10) zwischen erstem und zweitem Befestigungsabschnitt (8, 9), welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass Sie bei einer Wärmedehnung des Schwungrades (1) im wesentlichen auf Biegung beansprucht werden, aufweist.

2. Schaltbare Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsabschnitte (8) jeweils über zwei insbesondere symmetrisch angeordnete Stege (10) mit dem zweiten Befestigungsabschnitt (9) verbunden sind.

3. Schaltbare Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (10) dünn sind.

4. Schaltbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Stege (10) im wesentlichen in tangentialer Richtung verlaufen.

5. Schaltbare Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (10) derart angeordnet sind, dass deren Mittellinien (16) ausgehend von der tangentialen Richtung um einen Winkel (X) geneigt sind, wobei die Enden der Stege (10), welche mit dem ersten Befestigungsabschnitt (8) verbunden sind, in radialer Richtung weiter außen liegen als die Enden der Stege (10), welche mit dem zweiten Befestigungsabschnitt (9) verbunden sind.

6. Schaltbare Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (X) 0 bis 40°, insb. 20 bis 30° beträgt.

7. Schaltbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei erste Befestigungsabschnitte (8) vorgesehen sind.

8. Schaltbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (1) insb. ausschließlich über das Zwischenelement (7) gelagert ist.

9. Schaltbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungs-Kraftübertragung der Kupplung über das Zwischenelement (7), insb. dessen Stege (10) erfolgt.

10. Schaltbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zwischenelement (7) im wesentlichen in radialer Richtung insb. vom Halteabschnitt (5) zum Schwungrad (1) hin erstreckt.

11. Schaltbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (1) über das Zwischenelement (7), insb. dessen Stege (10) zentriert wird.

12. Schaltbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement einen ebenen Aufbau hat.