DE102010006053A1

DE102010006053A1 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE102010006053A1
Application number: DE102010006053A
Authority: DE
Inventors: Constantin Mingas; Steffen Lehmann; Friedrich Gerhardt
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2010-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit einem mit Reibbelägen ausgestatteten Eingangsteil und einem zu diesem begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil, wobei entgegen der Verdrehung dieser über den Umfang verteilte Druckfederpakete bestehend aus einer vorgespannten Außenfeder und einer in dieser untergebrachten kürzeren und damit schwimmend angeordneten Innenfeder wirksam sind. Um eine bei einem Eintrag von Schwingungen in die Kupplungsscheibe infolge der Schwingungsanregung der schwimmenden Innenfeder erhöhten Geräuschentwicklung entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, die Innenfeder zumindest an einer Stirnseite mittels eines Formschlusses an der Außenfeder anzubinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit einem Eingangsteil mit Reibbelägen und ein gegenüber dem Eingangsteil begrenzt verdrehbares Ausgangsteil mit einer Nabe sowie über den Umfang verteilten entgegen der Verdrehung dieser wirksamen Druckfederpaketen bestehend aus einer Außenfeder und einer darin aufgenommenen Innenfeder.
Derartige Kupplungsscheiben sind beispielsweise aus der DE 102 18 472 A1 bekannt. Derartige Kupplungsscheiben können eine mehrstufige Kennlinie der Druckfederpakete dadurch aufweisen, dass die Außenfeder unter Vorspannung in eingangsseitigen und ausgangsseitigen Ausnehmungen oder Ausschnitten unter Vorspannung, das heißt, ohne Freiwinkel aufgenommen sind und daher bei Verdrehung von Eingangs- und Ausgangsteil gegeneinander sofort beaufschlagt werden, während die in der Außenfeder untergebrachte Innenfeder kürzer als die Außenfeder ausgebildet ist und damit erst bei größeren Verdrehwinkeln von entsprechenden Beaufschlagungsbereichen wie Umfangsbegrenzungen der Ausschnitte beziehungsweise Ausnehmungen beaufschlagt wird.
Werden in derartigen Kupplungsscheiben bei kleinen Lasten und damit noch im schwimmenden Zustand der Innenfeder Schwingungen induziert, kann die Innenfeder zu Schwingungen angeregt werden, die sich in einem Pendeln der Stirnseiten der Innenfeder zwischen den Beaufschlagungsbereichen äußern kann und zu unerwünschter Geräuschentwicklung der Kupplungsscheibe führt. Außerdem kann durch diese Schwingungen Verschleiß der Federn durch entsprechende Berührung untereinander auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Kupplungsscheibe vorzuschlagen, bei der eine diesbezügliche Geräuschentwicklung und entsprechender Verschleiß nicht auftritt. Weiterhin soll eine Kupplungsscheibe vorgeschlagen werden, bei denen hierzu keine zusätzlichen Bauteile notwendig sind.
Die Aufgabe wird durch eine Kupplungsscheibe mit einem Eingangsteil mit radial außen angeordneten Reibbelägen und zumindest drei über den Umfang verteilten fensterförmigen Ausnehmungen sowie einem gegenüber dem Eingangsteil in einem begrenzten Winkel verdrehbaren Ausgangsteil mit einer Nabe und radial außerhalb der Nabe angeordneten, über den Umfang verteilten, mit den Ausnehmungen im nicht verdrehten Zustand von Eingangsteil und Ausgangsteil fluchtenden Ausschnitten, wobei in den Ausnehmungen und Ausschnitten jeweils Druckfederpakete bestehend aus einer zwischen Umfangsbegrenzungen der Ausnehmungen und Ausschnitte unter Vorspannung eingebauten Außenfeder und einer in dieser untergebrachten, kürzeren Innenfeder gelöst, wobei Außenfeder und Innenfeder mittels eines Formschlusses in Wirkungsrichtung aufeinander fixiert sind. Durch die formschlüssige Anbindung der Innenfedern an die jeweilige Außenfeder ist diese nicht mehr schwimmend angeordnet, wird jedoch infolge ihrer kürzeren Länge als die Außenfeder erst bei größeren Verdrehwinkeln zwischen Eingangs- und Ausgangsteil beaufschlagt, so dass in demselben Maße wie bei schwimmenden Innenfedern zweistufige Kennlinien der Wirkungsentfaltung der Druckfederpakete in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel eingestellt werden können.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, die Innenfeder und die Außenfeder bezüglich ihrer Wickelachse geradlinig auszubilden. Dabei können die Stirnflächen der Außen- und/oder Innenfedern nach radial innen abgewinkelt sein, um bei einer größeren Anzahl von Ausnehmungen beziehungsweise Ausschnitten die Umfangsbegrenzungen dieser ausgehend von der Drehachse der Kupplungsscheibe geradlinig ausbilden zu können und dennoch eine durchgehende Anlagefläche des Druckfederpaktes an den Beaufschlagungsbereichen wie Umfangsbegrenzungen der Ausnehmungen beziehungsweise Ausschnitte zu gewährleisten. Die Druckfederpakete können in den fensterförmigen Ausnehmungen radial außen gegen Fliehkrafteinwirkung abgestützt sein, wobei das Eingangsteil aus einem Scheibenteil mit den Ausnehmungen oder aus zwei miteinander verbundenen Scheibenteilen mit entsprechenden fluchtenden Ausnehmungen gebildet sein kann, wobei das Ausgangsteil axial zwischen dem Scheibenteil angeordnet sein kann und nach radial außen offenen Ausschnitte aufweisen kann. Insbesondere bei einer Verwendung nur eines Scheibenteils auf der Eingangsseite können die Ausschnitte fensterförmig ausgebildet sein und in gleicher Weise wie die Ausnehmungen das Druckfederpaket insbesondere unter Fliehkrafteinwirkung nach radial außen abstützen.
Der Formschluss wird in vorteilhafter Weise bewirkt, indem die Außenfeder und Innenfeder an jeweils zumindest einer der beiden stirnseitigen Endwindungen gegenüber den übrigen Windungen einen erweiterten Durchmesser aufweisen. Dabei ist der Außendurchmesser der Endwindung der Innenfeder größer als der Innendurchmesser der übrigen Windungen der Außenfeder, so dass die Endwindung der Innenfeder zwischen die Endwindung der Außen- Windung und deren benachbarte Windung eingreift und der Formschluss zwischen Außenfeder und Innenfeder gebildet wird. Die Endwindung der Außenfeder kann radial erweitert sein, um Bauraum für die Endwindung der Innenfeder zur Verfügung zu stellen. In gleichem Maße kann die Fliehkraftabstützung der Ausnehmungen beziehungsweise gegebenenfalls der Ausschnitte im Bereich der Endwindung der Außenfeder eine entsprechende radiale Erweiterung aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann die Innenfeder konisch gewickelt sein, so dass eine Endwindung der Innenfeder den Formschluss zwischen der Endwindung und deren benachbarter Windung der Außenfeder bildet und die der radial am weitesten gewickelten Endwindung nachfolgenden Windungen jeweils mit kleinerem Durchmesser gewickelt sind, so dass die der großen Windung gegenüberliegende Endwindung den kleinsten Durchmesser aufweist.
Weiterhin können die Endwindungen der Innenfeder an beiden Stirnseiten der Innenfeder radial gegenüber den Windungen der Außenfeder erweitert sein und damit einen beidseitigen Formschluss bilden, so dass die Innenfeder beidseitig von den Beaufschlagungsflächen der Ausnehmungen beziehungsweise Ausschnitte beabstandet bleibt.
Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt einen für die Erfindung wesentlichen Ausschnitt einer Kupplungsscheibe 1, wie sie ansonsten aus ihrem Aufbau aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der zuvor genannten DE 102 18 472 A1 bekannt ist. Über den Umfang verteilte Druckfederpakete 2 mit einer Außenfeder 3 und einer in dieser aufgenommenen Innenfeder 4 sind in den Druckfederpaketen 2 in gleicher Anzahl von über den Umfang verteilten Ausnehmungen 5 des Eingangsteils 6 aufgenommen. Innen- und Außenfeder 3, 4 sind geradlinig zur Wickelachse gewickelt. Das Ausgangsteil und die sich im nicht verdrehten Zustand von Ein- und Ausgangsteil deckenden Ausschnitte sind in dieser Darstellung nicht ersichtlich.
Die Außenfeder 3 liegt mit ihren Endwindungen 7, 8 unter Vorspannung an den Umfangsbegrenzungen 9, 10 der Ausnehmung 5 und in gleicher Weise – jedoch nicht einsehbar – mit den Ausschnitten des Ausgangsteils an, so dass diese bereits unter geringer Verdrehung des Ein gangsteils 6 und des Ausgangsteils gegeneinander weiter beaufschlagt und komprimiert wird. Die Innenfeder 4, die in der Figur in ihrer Länge nur teilweise dargestellt ist, ist kürzer als die Außenfeder 3 und liegt nur mit der Endwindung 11 an der Umfangsbegrenzung 10 und deren korrespondierenden Umfangsbegrenzung des Ausschnitts des Ausgangsteils an. Das durch die gestrichelte Linie 12 dargestellte Ende der Innenfeder 4 tritt erst bei größeren Verdrehwinkeln des Eingangsteils 6 gegenüber dem Ausgangsteil in Anlage mit der Umfangsbegrenzung 10 und bildet dabei bei größer werdenden Verdrehwinkeln eine zweite Kennlinie des Druckfederpakets 2 mit höherer Steifigkeit pro Verdrehwinkel.
Um bei einer in die Kupplungsscheibe eingetragenen Schwingungsinduktion bei noch nicht komplett anliegender Innenfeder ein Resonanzverhalten mit ungewollter Geräuschentwicklung der Innenfeder 4 zu verhindern, weil diese beispielsweise zwischen den Umfangsbegrenzungen 9, 10 hin- und herschlägt und/oder die Außenfeder 3 kontaktiert, wird zwischen der Außenfeder 3 und der Innenfeder 4 der Formschluss 13 hergestellt, der die Innenfeder 4 an die Außenfeder anbindet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Formschluss 13 gebildet, indem die Endwindung 11 die zu der Endwindung 7 der Außenfeder 3 benachbarte Windung 14 radial übergreift. Die Innenfeder 4 hinterschneidet quasi die Windung 14, indem der Außendurchmesser der Endwindung 11 größer ausgestaltet wird als der Innendurchmesser der Windung 14. Um Bauraum für die Endwindung der Innenfeder 4 zu schaffen und eine sichere Beaufschlagung der Stirnseite der Endwindung durch die Umfangsbegrenzung 9 und der korrespondierenden Umfangsbegrenzung des Ausgangsteils zu gewährleisten, ist die Endwindung 7 der Außenfeder ebenfalls radial erweitert.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Innenfeder 4 konisch gewickelt, so dass der Endwindung 11 Windungen 15 mit sich sukzessive verringerndem Durchmesser folgen, wie die gestrichelt dargestellte Umhüllungskurve 16 der Innenfeder 4 verdeutlicht. Daraus kann sich ein spezielles Blockverhalten der Innenfeder 44 entwickeln, wenn die Windungen 11, 15 bei großen Verdrehwinkeln auf Block gehen, da die Kontaktflächen der einzelnen Windungen 11, 15 sich eher tangential treffen und die Innenfeder 4 zumindest geringfügig aufweiten, so dass ein weicher Anschlag zumindest dann erwartet werden kann, wenn die Windungen 11, 14 der Innenfeder 4 vor den Windungen 7, 8, 14 der Außenfeder 3 auf Block gehen.
Zur besseren radial äußeren Abstützung der Außenfeder 3 im Bereich der Endwindung 7 kann die Ausnehmung 5 eine Einformung 17 aufweisen. In gleicher Weise kann eine derartige Ein formung an dem Ausschnitt des Ausgangsteils vorgesehen werden. Es versteht sich, dass die zu der Ausnehmung 5 erfolgten Erläuterungen in gleichem Maße für eine nicht dargestellte Ausnehmung eines zweiten, zu dem Eingangsteil 6 gehörigen, axial beabstandeten Scheibenteils zutreffen.

1: Kupplungsscheibe
2: Druckfederpaket
3: Außenfeder
4: Innenfeder
5: Ausnehmung
6: Eingangsteil
7: Endwindung
8: Endwindung
9: Umfangsbegrenzung
10: Umfangsbegrenzung
11: Endwindung
12: Linie
13: Formschluss
14: Windung
15: Windung
16: Umhüllungskurve
17: Einformung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10218472 A1 [0002, 0011]

Claims

Kupplungsscheibe (1) mit einem Eingangsteil (6) mit radial außen angeordneten Reibbelägen und zumindest drei über den Umfang verteilten fensterförmigen Ausnehmungen (5) sowie einem gegenüber dem Eingangsteil (6) in einem begrenzten Winkel verdrehbaren Ausgangsteil mit einer Nabe und radial außerhalb der Nabe angeordneten, über den Umfang verteilten, mit den Ausnehmungen im nicht verdrehten Zustand von Eingangsteil und Ausgangsteil fluchtenden Ausschnitten, wobei in den Ausnehmungen und Ausschnitten jeweils Druckfederpakete (2) bestehend aus einer zwischen Umfangsbegrenzungen (9, 10) der Ausnehmungen (5) und Ausschnitte unter Vorspannung eingebauten Außenfeder (3) und einer in dieser untergebrachten, kürzeren Innenfeder (4), dadurch gekennzeichnet, dass Außenfeder (3) und Innenfeder (4) mittels eines Formschlusses (13) in Wirkungsrichtung aufeinander fixiert sind.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfeder (4) und die Außenfeder (3) bezüglich ihrer Wickelachse geradlinig ausgebildet sind.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Außenfeder (3) und Innenfeder (4) an jeweils zumindest einer der beiden stirnseitigen Endwindungen (7, 8, 11) gegenüber den übrigen Windungen (14, 15) einen erweiterten Durchmesser aufweisen.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Endwindung (11) der Innenfeder (4) größer als der Innendurchmesser der zu der Endwindung (7) der Außenfeder (3) benachbarten Windung (14) ist.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Abstützung der Außenfeder (3) an der Ausnehmung (5) und/oder am Ausschnitt im Bereich einer radial erweiterten Endwindung (7) der Außenfeder (3) eine radiale Einformung (17) aufweist.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfedern (4) konisch ausgebildet sind.