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Vorliegende Erfindung betrifft ein Massenelement für einen Rupftilger einer Kupplungsscheibe, insbesondere für eine Reibungskupplung eines Fahrzeugs, einen Rupftilger mit einem solchen Massenelement und eine Kupplungsscheibe mit einem derartigen Rupftilger.
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Bei Reibungskupplungen, die zur Übertragung von Drehmomenten zwischen beispielsweise einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und einem Getriebe zum Einsatz kommen, können Reib- bzw. Drehschwingungen der Reibungskupplung beim Einkuppeln auftreten. Dieses so genannte Rupfen tritt insbesondere bei Anfahrvorgängen auf, und ist deshalb besonders störend.
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Um dem Rupfen zu begegnen, sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 101 17 745 , der
DE 10 2008 053 377 oder der
DE 10 2008 028 570 , so genannte Rupftilger bekannt. Unter einem Rupftilger versteht man ein Element mit einer Trägheitsmasse, die über Energiespeicher drehelastisch mit einer Kupplungsscheibe verbunden oder verbindbar ist. Die Energiespeicher sind vorzugsweise in Form von Schraubenfedern ausgebildet und wirken als Reibungsschwingungsdämpfer beim Kuppelvorgang, so dass das Rupfen auf ein akzeptables Maß reduzierbar ist.
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Die Energiespeicher können wie in der
DE 10 2008 053 377 oder der
DE 101 17 745 einteilig ausgeführt sein, es ist jedoch auch möglich, die Energiespeicher, wie in der
DE 10 2008 028 570 beschrieben, zweiteilig auszuführen. Die zweiteilige Ausführung hat den Vorteil, dass eine Dämpfung sowohl auf Zug als auch auf Druck ermöglicht wird, wodurch die Schwingungen noch besser gedämpft werden können.
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Nachteilig an dem in der
DE 10 2008 028 570 beschriebenen Rupftilger ist allerdings, dass die Federn lose in einer Aufnahme, die aus einer Nase am Massenelement des Rupftilgers und einer Nase an einer Nabe der Kupplungsscheibe ausgebildet ist, eingelegt sind, so dass die gerade nicht von der Nase an der Nabe der Kupplungsscheibe belastete Feder keine fixierte Anlage hat, sondern in der Tasche frei beweglich ist, was zu einem Klappergeräusch führt. Zum einen wird dies als störend und verunsichernd empfunden, zum andere beeinträchtigt eine freie Beweglichkeit auch die Lebensdauer der betroffenen Kupplungselemente.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen Rupftilger bereitzustellen, der die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Massenelement für einen Rupftilger gemäß Patentanspruch 1, einen Rupftilger gemäß Patentanspruch 9, sowie eine Kupplungsscheibe gemäß Patentanspruch 17 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Massenelement für einen Rupftilger vorgeschlagen, wobei der Rupftilger mittels eines zweiteiligen Energiespeichers auf Druck und auf Zug belastbar ist. Zur Aufnahme des zweiteiligen Energiespeichers weist das erfindungsgemäße Massenelement an seinem radial inneren Rand eine Aussparung auf, die eine im Wesentlichen mittig angeordnete Nase und einen jeweils randseitigen Anschlag hat. Dabei sind die randseitigen Anschläge dazu ausgebildet, den ersten oder den zweiten Teil des Energiespeichers im Wesentlichen kraftlos mitzuführen.
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Dies unterscheidet sich von dem aus der
DE 10 2008 028 570 bekannten Rupftilger, bei dem die eine Seite des Energiespeichers von dem Massenelement des Rupftilgers begrenzt wird, während die andere Seite des Energiespeichers lediglich mit der Nabe in Verbindung steht. Wird der Energiespeicher des bekannten Rupftilgers mit Druck oder Zug beaufschlagt, vergrößert sich die Aufnahmebereich des unbelasteten Energiespeichers derart, dass der unbelastete Energiespeicher in der Aufnahme frei beweglich ist, was zu dem oben genannten Klappern führt.
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Ist die Aufnahme für den Energiespeicher dagegen erfindungsgemäß mit einer mittig angeordneten Nase und einem randseitigen Anschlag ausgebildet, wird der unbelastete Energiespeicher kraftlos bei Verdrehung mitgeführt, wodurch ein Klappern verhindert wird.
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Dabei entspricht vorzugsweise der Abstand zwischen Nase und Anschlag ungefähr der Länge des ersten bzw. zweiten Energiespeichers, im vorzugsweise unbelasteten Zustand. Dies hat den Vorteil, dass der Energiespeicher bei Montage einfach in der Aussparung angeordnet werden kann, ohne beispielsweise bei der Ausbildung des Energiespeichers als Schraubenfeder, die Schraubenfeder zu komprimieren und zwischen Nase und Anschlag einzuklemmen. Dies erhöht die Lebensdauer des Energiespeichers, da dieser in Nulllage vollkommen entspannt oder nur mit einer vergleichsweise kleinen Vorspannung von vorzugsweise 0,1 bis 0,5mm verbaut ist, wodurch keine Materialermüdungserscheinungen aufgrund von Dauerbelastung auftreten. Die Sicherung des Energiespeichers in der Aufnahme wird vorzugsweise im Betrieb durch die in der Kupplungseinrichtung auftretenden Fliehkräfte gewährleistet.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine radiale Abmessung der Nase derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen einer radialen Abmessung des aufzunehmenden Energiespeichers entspricht. Dadurch wird eine Auflagefläche für den Energiespeicher geschaffen, die sich über die gesamte Abmessung des Energiespeichers erstreckt, wodurch verhindert wird, dass der Energiespeicher ungleichmäßig belastet wird. Zudem kann die Nase eine Zentriervorrichtung aufweisen, was ebenfalls eine gleichmäßige Belastung des Energiespeichers ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine radiale Abmessung des Anschlags weniger als die Hälfte vorzugsweise ungefähr ein Drittel entlang der radialen Abmessung der Nase. Dies bedeutet gleichzeitig, dass der Anschlag nur die radial außenliegende Hälfte des Energiespeichers kontaktiert. Aufgrund der auf das Federelement wirkenden Fliehkräfte während des Betriebs der Kupplungsscheibe wird jedoch der Energiespeicher in die Aufnahme gedrückt, so dass auch bei einer nur geringfügigen radialen Ausdehnung des Anschlags der Energiespeicher sicher von dem Massenelement aufgenommen und mitführbar ist.
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Da das Massenelement des Tilgers zwar ein definiertes Massenträgheitsmoment benötigt, aber zusätzliche Masse im Sinne von Gewicht in einem Fahrzeug eher zu vermeiden ist, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, das Massenelement aus einem Verbundmaterial herzustellen. Dabei kann vorzugsweise das Massenelement aus einem inneren Element und einem äußeren Element bestehen. Vorteilhafterweise ist das äußere Element massereich ausgebildet, da dieses den Hauptbeitrag zum Massenträgheitsmoment liefert. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Massenelements ist das innere Element aus einem leichten Material, wie beispielsweise Kunststoff, und das äußere Element aus einem schweren Material, wie beispielsweise Metall, gefertigt. Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung eines Kunststoffs für das innere Element zudem, dass es bei Kontakt mit der Nabe oder einem anderen Bauteil der Kunststoff einen sehr geringen Reibwert aufweist.
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Zudem kann Kunststoff besonders einfach verarbeitet werden. Beispielsweise kann das äußere Element mit einem Kunststoff umspritzt werden, wodurch eine besonders kostengünstige Herstellung erreicht wird.
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Die Verwendung von Metall für das äußere Element ist vorteilhaft, weil Metall zum einen eine ausreichende Masse bereitstellt und zum anderen ebenfalls einfach verarbeitbar ist. So kann beispielsweise das äußere Element mittels Stanzen hergestellt werden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann das innere Element aus einem Duroplast oder auch aus einem Thermoplast gefertigt werden.
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Bei der Verwendung eines Duroplasten bestehen vorzugsweise 20 bis 80 %, insbesondere 35 bis 70 % des Gesamtvolumens des Massenelements aus Kunststoff. Dieser macht vorteilhafterweise jedoch nur 1 bis 40 %, vorzugsweise 5 bis 30 % der Gesamtmasse des Massenelements aus und stellt damit 1 bis 20 % des Gesamtträgheitsmoments des gesamten Massenelements.
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Bei der Verwendung von Thermoplasten stellt das innere Element 0,5 bis 5 % des Gesamtträgheitsmoments des Massenelements. Dabei bestehen ungefähr 10 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 35 % des Gesamtvolumens des Massenelements aus dem Thermoplasten aber nur ungefähr 1 bis 25 % bzw. 2 bis 15 % der Gesamtmasse des Massenelements. Bei der Verwendung von einem Thermoplast ist es vorteilhaft auf die Ausbildung einer gleichmäßigen Materialstärke zu achten, damit ein gleichmäßiges inneres Element bereitgestellt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Rupftilger für eine Kupplungsscheibe, insbesondere für eine Reibungskupplung eines Fahrzeuges, bereitgestellt. Dabei kann das Massenelement im einfachsten Fall vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet und zur Anordnung auf einer Nabe der Kupplungsscheibe ausgebildet und vorgesehen sein.
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Das Massenelement kann jedoch auch mit Vorteil gemäß einer der oben erläuterten Ausführungen, das heißt mit weiteren vorteilhaften Merkmalen, ausgeführt sein.
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Dabei weist der Rupftilger vorzugsweise einen zweiteiligen Energiespeicher auf, der insbesondere als radial gekrümmtes erstes und zweites Federelement ausgebildet ist. Vorzugsweise sorgt die radiale Krümmung der Federelemente für eine besonders gute Lage in der Aufnahme des Massenelements, wodurch die Fliehkraftanpressung des Federelements an das Massenelement verbessert ist. Zudem ermöglicht die vorteilhafte radiale Krümmung des Federelements eine besonders gleichförmige Kraftverteilung über den Umfang hinweg.
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Vorzugsweise sind die Federelemente an der Nase des Massenelements zentriert angeordnet. Aufgrund der zentrierten Anordnung kann das Federelement möglichst gleichmäßig belastet werden, was die Lebensdauer erhöht und Ermüdungserscheinungen aufgrund von einseitiger Belastung verringert.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann auch das Federelement aus Kunststoff, insbesondere aus einem Thermoplast oder einem Elastomer, gefertigt sein. Die erfindungsgemäße Ausbildung aus Kunststoff hat den Vorteil, dass die Feder eine kleinere Masse aufweist, wodurch das Gesamtgewicht nicht unnötig erhöht wird. Des Weiteren kann mit Kunststoff eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung erzielt werden, was wiederum die Reduzierung der Reibschwingung positiv beeinflusst.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der erfindungsgemäße Rupftilger mit einem Begrenzungselement ausgestattet, das einen Verdrehwinkelbereich des Rupftilger begrenzt. Vorzugsweise kann das Begrenzungselement integral durch die maximale Kompressionsmöglichkeit des als Feder ausgebildeten Energiespeichers bereitgestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, den Energiespeicher mit einem elastischen Element auszustatten, das vor einer maximalen Belastung des Energiespeichers eine weitere Verdrehung des Rupftilgers behindert. Ein derartiges Element kann beispielsweise durch einen, insbesondere in einem Federelement aufgenommenen, Kern ausgebildet sein. Der Kern kann beispielsweise aus einem Elastomer oder einem Thermoplast gefertigt sein, was wiederum das Gesamtgewicht nur unwesentlich erhöht.
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Gemäß einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist das Begrenzungselement als eine in dem Energiespeicher aufgenommenen Innenfeder ausgebildet, die vorzugsweise kürzer ist und eine härtere Federung aufweist als der Energiespeicher.
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Eine weitere vorteilhafte Begrenzungsmöglichkeit des Verdrehwinkels kann über ein Zusammenspiel zwischen Elementen der Kupplungsscheibe und dem Massenelement des Rupftilgers erreicht werden. Dazu kann beispielsweise das Massenelement des Rupftilger vorzugsweise an seinem inneren Element Öffnungen, insbesondere als vorzugsweise radial gekrümmte Langlöcher ausgebildete Öffnungen, aufweisen, in denen ein drehfestes Element der Kupplungsscheibe aufnehmbar ist. Die Ränder der Öffnung stellen einen Anschlag für das Kupplungsscheibenelement dar, wodurch der Verdrehwinkel dann über die Länge der Öffnung bestimmt wird. Die Anordnung der Öffnung im inneren Element ist vorteilhaft, da dadurch das massereiche und hauptsächlich für das Massenträgheitsmoment verantwortliche äußere Element nicht in seiner Masse reduziert wird.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt vorliegender Erfindung wird der Rupftilger für eine Kupplungsscheibe verwendet.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann der Rupftilger zwischen einem vorzugsweise scheibenförmigen Mitnehmer der Kupplungsscheibe, der integral als Reibbelagträger oder als mit einem Reibbelagträger direkt oder indirekt verbindbar ausbildbar ist, und einer Abdeckscheibe angeordnet sein, wobei vorteilhafterweise mindestens ein Abstandsstück vorgesehen ist, das den axialen Abstand zwischen Mitnehmer und Abdeckscheibe definiert.
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Die Anbindung des Rupftilgers an die Kupplungsscheibe kann vorteilhafterweise dadurch realisiert sein, dass der Rupftilger mittels des mindestens einen zweiteiligen Energiespeichers an die Kupplungsscheibe angebunden ist, wobei eine drehfest mit einer Getriebeeingangswelle verbindbare Nabe mindestens einen Betätigungszahn aufweist, der derart ausgebildet sind, dass mit ihm der zweiteilige Energiespeicher auf Druck oder Zug belastbar ist. Vorzugsweise kann der Betätigungszahn der Nabe derart dimensioniert sein, dass die radiale Länge des Betätigungszahns und die radiale Länge des Anschlags des Massenelements im Wesentlichen der radialen Länge der Nase des Massenelements entspricht. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Tasche für die Aufnahme des ersten bzw. zweiten Energiespeichers gebildet. Der relative Verdrehwinkel zwischen dem Massenelement des Rupftilgers und der Nabe der Kupplungsscheibe kann, wie oben beschrieben, beispielsweise über die maximale Kompression des Federelements definiert, oder als das oben beschriebene Begrenzungselement realisiert, sein.
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Dabei ist insbesondere eine Begrenzung über die oben beschriebene in dem Massenelement vorgesehene Öffnung vorteilhaft, die dazu ausgelegt ist das Abstandsstück, das den axialen Abstand zwischen Mitnehmer und Abdeckscheibe definiert, aufzunehmen. Die vorzugsweise als radial gekrümmtes Langloch ausgebildete Öffnung im Massenelement des Rupftilgers stellt mit ihren Rändern einen Anschlag für das Abstandsstück bereit, wodurch der Verdrehwinkel zwischen Rupftilger und Kupplungsscheibe begrenzt ist.
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Die Verwendung einer Öffnung zum Aufnehmen der Abstandsstücke ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch die Anzahl der Bauteile in der Kupplungsscheibe begrenzt wird und existierende Bauteile nur eine weitere Funktion übernehmen. Lediglich die Öffnungen müssen in dem Massenelement des Rupftilgers vorgesehen werden.
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Diese Öffnungen haben aber auch den weiteren Vorteil, dass sie die Masse des inneren Elements, die nicht wesentlich zum Trägheitsmoment beitragen kann, reduzieren.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann das Abstandsstück mit einem Kunststoffüberzug, insbesondere einem Elastomer versehen sein, so dass ein gedämpfter Anschlag bereitgestellt ist.
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Um die Reibung in Nulllage des Rupftilgers möglichst gering zu halten, kann, wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, zwischen Reibbelagträger und Massenelement eine vorzugsweise wellenförmige Reibeinrichtung angeordnet sein. Dabei kann die wellenförmige Reibeinrichtung vorzugsweise derart ausgerichtet bzw. angeordnet, dass ein über den Verdrehwinkel zwischen Massenelement und Kupplungsscheibe veränderlicher Reibwert besteht.
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Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Reibwert mit zunehmendem Verdrehwinkel, vorzugsweise linear, gestuft und/oder sinusförmig, zunimmt. Vorzugsweise beträgt der Reibwert in Endlage ein Vielfaches des maximalen Reibwerts in Nulllage.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Reibeinrichtung als ein insbesondere wellenförmiges Ringfederelement und/oder ein wellenförmiges Rampenelement ausgebildet, wobei das Ringfederelement vorzugsweise mindestens eine Aufnahme aufweist, die das Ringfederelement drehfest an dem mindestens einen Abstandsstück fixiert. Die Rampenelemente haben dabei den weiteren Vorteil, dass sie das Massenelement des Rupftilgers axial in seiner Lage fixieren, so dass auf eine axiale Befestigung des Rupftilgers verzichtet werden kann. Dadurch kann die Bauteilanzahl und damit das Gesamtgewicht verringert werden. Das Zusammenspiel aus Rampenelement und Ringfederelement ermöglicht zudem, dass engere Toleranzgrenzen für die Reibeinrichtung eingehalten werden können. Die Fixierung des Reibelements an dem Abstandsstück dient im Wesentlichen dazu, die Reibeinrichtung drehfest an der Kupplungsscheibe zu fixieren, damit die über den Verdrehwinkel veränderliche Reibkraft gesichert bleibt.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Rampenhöhe des Rampenelements im Wesentlichen ähnlich zu der Biegehöhe des Ringfederelements, wobei die Rampenhöhe vorzugsweise kleiner als 3 mm, insbesondere kleiner als 1,7 mm ist. Dadurch kann die Reibung in Nulllage als im Wesentlichen vernachlässigbar gewählt werden, wobei dennoch ein ausreichendes Reibmoment bei Verdrehung gewährleistet ist.
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Eine derartig kleine Rampenreibung ist dadurch realisierbar, dass die Anbindung der Rupftilgermasse radial über die Energiespeicher und nicht axial erfolgt ist. Dadurch können die Energiespeicher und die Reibeinrichtung auf dem inneren Element des Massenelements angeordnet sein.
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Des Weiteren kann ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Ringfederelement und dem Rampenelement über den Verdrehwinkel im Wesentlichen konstant bleibt. Dadurch wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass eine gleichmäßige Abnutzung der Reibeinrichtung erfolgt.
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Des Weiteren kann es durch Taumelbewegungen in dem Antriebsstrang oder durch Versatz zu einer Taumelbewegung der Kupplungsscheibe kommen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn zwischen Kupplungsscheibe und Rupftilger eine Taumelentkopplungsvorrichtung angeordnet ist, die vorzugsweise zwischen Reibbelagträger und Rupftilger angeordnet ist.
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Eine derartige Taumelentkopplung kann beispielsweise über einen Torsionsdämpfer realisiert sein, der beispielsweise ein Kipp- und/oder Radialspiel zwischen dem Reibbelagträger und dem Rupftilger mit einem Verdrehspiel zwischen 1 und 5 Grad bis insbesondere zwischen 2 und 3 Grad ermöglicht.
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Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Mitnehmer nicht gleichzeitig den Reibbelagträger ausbildet, sondern mit diesem über die Taumelentkopplungsvorrichtung verbindbar ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen definiert.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Dabei stellen die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele dar und sollen nicht den Rahmen der Erfindung beschreiben. Dieser wird einzig durch die anhängenden Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
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1: eine Schnittansicht durch ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe;
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2: eine Aufsicht auf die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Kupplungsscheibe;
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3: eine schematische Aufsicht auf die in 2 dargestellte Kupplungsscheibe ohne erfindungsgemäßen Rupftilger;
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4: einen vergrößerten Ausschnitt aus der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe in Aufsicht;
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5: eine räumliche Darstellung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ohne Mitnehmer;
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6: eine schematische Darstellung eines in den gezeigten Figuren verwendbaren erfindungsgemäßen Energiespeichers;
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7: eine schematische Schnittansicht durch ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe; und
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8: eine grafische Darstellung eines über den Verdrehwinkel veränderlichen Reibmoments.
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Im Folgenden werden gleiche oder gleichartige Bauelemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 1 mit einer Nabe 2, die eine Innenverzahnung 4 aufweist, mit der die Nabe 2 mit einer nicht dargestellten Getriebeeingangswelle drehfest verbindbar ist. Die Nabe 2 ist weiterhin drehfest mit einer Mitnehmerscheibe 6 verbunden, an der radial außen ein Reibbelagträger 8 mit jeweils seitlich angeordneten Reibbelägen 10, 12 angeordnet ist. Des Weiteren ist die Nabe 2 drehfest mit einer Abdeckscheibe 14 verbunden, die in einem axialen Abstand zur Mitnehmerscheibe 6 angeordnet ist, der über ein Abstandsstück 16 definiert ist. Das Abstandsstück 16 verbindet die Mitnehmerscheibe 6 und die Abdeckscheibe 14 drehfest miteinander.
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Zwischen Mitnehmerscheibe 6 und Abdeckung 14 ist weiterhin ein erfindungsgemäße Rupftilger 20 angeordnet. Dabei dient das Abstandsstück 16 ebenfalls als axiale Sicherung für den Rupftilger 20.
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Der Rupftilger 20 besteht erfindungsgemäß aus einem zweiteiligen Massenelement 22, das aus einem inneren Element 24 und einem äußeren Element 26 besteht. Dabei kann das innere Element 24, wie oben beschrieben, aus einem Kunststoff gefertigt sein, während das äußere Element 26 aus einem schweren Material, wie beispielsweise Metall besteht. Dies hat zudem den Vorteil, dass das äußere Element 26 leicht, beispielsweise durch Stanzen gefertigt werden kann und das innere Element 24 beispielsweise durch Umspritzen an das äußere Element 26 angebunden ist.
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Da das Trägheitsmoment insbesondere durch das schwere äußere Element 26 beeinflusst ist, kann das innere Element 24 aus einem leichten Kunststoff gefertigt sein. Zudem hat Kunststoff im Innenbereich den Vorteil, dass er im Fall eines möglichen Kontakts mit der Nabe 2 nur einen geringen Reibwert aufweist.
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Bei der Anwendung von Duroplasten können 35 bis 70 % des Volumens des Massenelements 22 aus Kunststoff bestehen. Dieser macht 15 bis 30 % der Masse, jedoch nur 1 bis 15 % des Massenträgheitsmoments des gesamten Massenelements 22 aus. Bei einer Anwendung von Thermoplasten ist auf eine gleichmäßige Materialstärke zu achten, und es bestehen 15 bis 35 % des Volumens der Massenelements 22 aus Kunststoff. Dieser macht 2,5 bis 15 % der Masse, jedoch nur 0,5 bis 5 % des Massenträgheitsmoments des gesamten Massenelements 22 aus.
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Wie weiterhin 1 und insbesondere 2 zu entnehmen ist, weist das innere Element 24 weiterhin eine Aussparung 28 auf, durch die das Abstandsstück 16 geführt ist. Dabei ist die Aufnahme 28 vorteilhafterweise als radial gekrümmtes Langloch ausgebildet, dessen Ränder 29a, 29b einen Anschlag für das Abstandsstück 16 bilden und damit gleichzeitig einen Verdrehwinkel α zwischen Massenelement 22 relativ zu der Mitnehmerscheibe 6 definieren.
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Des Weiteren zeigt 2, dass das Massenelement 22 mittels eines zweiteiligen Energiespeichers 30, der aus einer ersten Feder 30a und einer zweiten Feder 30b besteht, mit der Nabe 2 verbunden ist. Wie weiterhin in 2 zu sehen, weist die Nabe 2 Betätigungszähne 32 auf, die die Federelemente 30a bzw. 30b auf Zug bzw. Druck belasten. Zur besseren Verdeutlichung der Nabenausgestaltung sei auf 3 verwiesen, die eine Aufsicht auf die Kupplungsscheibe 1 ohne Rupftilger 20 zeigt. Auf die weiteren in 3 gezeigten Elemente wird später nochmals Bezug genommen.
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Zwischen den Federelementen 30a, 30b ist erfindungsgemäß eine Nase 34 am inneren Element 24 ausgebildet, an der die Federelemente 30a, 30b zentriert angeordnet sind. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels mit dem inneren Element 24 und der darin ausgebildeten Nase 34, die an ihren Seitenwangen die Federelemente 30a und 30b abstützt. Zudem sind an den jeweiligen Seitenwangen der Nase 34 Zentrierungen 36 angeordnet, die die Lage der Federn 30a und 30b bezüglich der Nase 34 definieren.
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Des Weiteren kann 4 entnommen werden, dass bei Verdrehung des Massenelements 22 des Rupftilgers gegenüber der Nabe 2, beispielsweise Verdrehung im Uhrzeigersinn (siehe Pfeil), das Federelement 30a durch den Betätigungszahn 32 der Nabe 2 komprimiert wird, während das Federelement 30b in Nulllage verbleibt und durch einen erfindungsgemäßen Anschlag 40 am inneren Element 24 kraftlos mitgeführt wird, so dass ein Klappern des Federelements 30b in der nun über die Nulllage hinausgehenden Aufnahmetasche vermieden wird. Gleichzeitig verändert auch das Abstandstück 16 seine Lage in der Aufnahme 28 und bewegt sich in Richtung Rand 29b.
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Des Weiteren kann man 4 entnehmen, dass zum einen eine Verdrehwinkelbegrenzung über die maximale Kompression der Federelemente 30b bzw. 30a erreicht werden kann, aber auch die Ränder 29a und 29b der Aufnahme 28 einen Anschlag für das Abstandsstück 16 bilden, so dass der Verdrehwinkel begrenzt ist.
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Um über den Verdrehwinkel einen veränderlichen Reibwert zu erreichen, kann zudem zwischen dem Massenelement 22 des Rupftilgers 20 und der Mitnehmerscheibe 6 eine Ringfeder 48 angeordnet sein. 3 zeigt schematisch eine Aufsicht auf eine Kupplungsschreibe ohne Rupftilger, bei der die Ringfeder 48 mit Ösen 50 um die Abstandsstücke 16 gelegt ist, um die Ringfeder 48 verdrehsicher zu befestigen.
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Vorteilhafterweise ist die Ringfeder 48 wellenförmig ausgebildet. Dies ist schematisch in 5 dargestellt, wobei 5 eine räumliche Seitenansicht des Rupftilgers ohne Mitnehmer 6 zeigt. Des Weiteren zeigt 5, dass die Ringfeder 48 vorzugsweise mit einem Rampenelement 52 zusammenarbeitet, um den veränderlichen Reibwert bereitzustellen. Das Rampenelement 52 kann als eigenständiges Element ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, das Rampenelement 52 integral, wie hier dargestellt, mit dem inneren Element 24, und/oder integral mit dem Mitnehmer 6 zu fertigen.
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Bei Veränderung des Verdrehwinkels zwischen Mitnehmer 6 und Massenelement 22 des Rupftilgers 20 verändert sich auch der Kontaktbereich zwischen Ringfeder 48 und Rampe 52, so dass ein Tal 54 der Ringfeder 48 bei Verdrehung mit einem Berg 56 des Rampenelements 52 korrespondiert. 5 zeigt eine Nulllage, bei der das Abstandsstück 16 zentriert in der Aufnahme 28 aufgenommen ist. Bei Verdrehung im bzw. gegen den Uhrzeigersinn, z.B. im Uhrzeigersinn (siehe Pfeil), bewegt sich der Berg 56 der Rampe 52 in Richtung Tal 54 der Ringfeder 48, wodurch der Reibwert über den Verdrehwinkel erhöht wird.
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Ein vorteilhafter Wert für die Rampenhöhe kann kleiner oder gleich der Biegehöhe der Ringfeder, insbesondere einen Wert von 0,5 bis 1,5 mm annehmen. Die Reibung bei Nulllage sollte ≥ 0, jedoch möglichst klein sein. Die Rampenhöhe kann beispielsweise derart gewählt sein, dass das Reibmoment nahe der Endlage 1,5 bis 3 mal so hoch ist als eine maximale Reibung bei Nulllage. Weiterhin ist auch eine Verkleinerung der Reibung in der Endlage darstellbar. Die Form der Rampeneinrichtung kann linear, gestuft oder sinusförmig gewählt werden, wobei die Kontaktfläche zwischen Ringfeder 48 und Rampe 52 möglichst konstant bleiben sollte.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Reibeinrichtung mit über den Winkel ansteigendem Reibwert kann auch ein gedämpfter Endanschlag vorgesehen sein. Dazu können beispielsweise die Abstandsstücke 16 mit einem Elastomer überzogen sein.
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Eine andere Möglichkeit eine Verdrehwinkelbegrenzung für den Rupftilger bereitzustellen ist schematisch in 6 dargestellt. Bei diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist mindestens eines der Federelemente 30a bzw. 30b mit einem innenliegenden Kern 58 ausgestattet, der eine Begrenzung des Verdrehwinkels bereitstellt (siehe 6A). Dabei kann der Kern 58 beispielsweise aus einem Gummi bestehen. Es ist jedoch auch möglich statt des Kerns 58 eine kürzere und sehr viel härtere Innenfeder 59 vorzusehen, die in mindestens einem der Federelementen 30a und 30b angeordnet ist (siehe 6B).
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Mindestens eines der Federelemente 30a, 30b kann statt aus Metall auch zumindest teilweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem Thermoplast oder einem Elastomer hergestellt werden. Dabei kann die Feder dann eine vorteilhafterweise kleinere Masse und eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung aufweisen.
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Die oben beschriebenen Begrenzungselemente können erfindungsgemäß auch bei Rupftilgern zum Einsatz kommen, die nur einen einteiligen Energiespeicher aufweisen. Es wird damit explizit und unabhängig in vorliegender Anmeldung auch vorgesehen, die Ansprüche auf einen Rupftilger mit erfindungsgemäßen Begrenzungselementen zu richten, wobei die Energiespeicher und auch das Massenelement wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgebildet sind. Dies gilt auch für die anderen erfindungsgemäßen Elemente vorliegender Anmeldung.
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Bei dem in den Figuren dargestellten Energiespeichern handelt es sich vorzugsweise um drei Federn, die auf Zug, und drei Federn, die auf Schub (Druck) belastbar sind. Wie oben beschrieben, werden die jeweils nicht belasteten Federn kraftlos mitgenommen, was erfindungsgemäß durch die Außenkante 40 des Massenelements 22 realisiert wird. Eine Sicherung der Feder in der im inneren Massenelement 24 gebildeten Aufnahme ist nicht nötig, da die Feder aufgrund der Fliehkräfte, die auf die Kupplungsscheibe 1 wirken, in der Aufnahmetasche des inneren Masseelements 24 gesichert sind. Die kraftlos mitgeführte Feder hat zudem den Vorteil, dass sie die Massenträgheit des Rupftilgers und damit den Arbeitsbereich des Rupftilgers vergrößert. Da die andere Seite der Feder direkt mit der Nabe in Kontakt steht und von ihr betätigbar ist, kann auf ein zusätzliches Betätigungselement verzichtet werden, was wiederum die Gesamtabmessung verkleinert, so dass die Kupplungsscheibe keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht.
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7 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei der neben dem erfindungsgemäßen Rupftilger 20 auch eine Taumelentkopplungsvorrichtung 60 zwischen Reibbelagträger 8 und Nabe 2 vorgesehen ist. Dadurch können Taumelbewegungen, die im Antriebsstrang oder durch Versatz an der Kupplungsscheibe 1 vorkommen, vermindert werden. Als Taumelentkopplungsvorrichtung 60 kann dabei beispielsweise ein elastisches Verbindungselement oder, wie in 7 dargestellt, ein Torsionsdämpfer 60 vorgesehen sein. Der Torsionsdämpfer 60 ist dabei zwischen einem Belagträger 8 und der Mitnehmerscheibe 6 angeordnet, so dass Mitnehmerscheibe 6 und Reibbelagträger 8 nicht starr, wie in 1, sondern elastisch aneinander angebunden sind.
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8 zeigt eine grafische Darstellung des über den Verdrehwinkel α veränderlichen Reibmoments M. Dabei ist auf dem in 8 gezeigten Graph der Verdrehwinkel α auf der x-Achse in Grad und das Reibmoment M in Newtonmeter auf der y-Achse aufgetragen. 8 zeigt dabei ein linear veränderliches Reibmoment, es sind jedoch andere Verlaufsformen, wie z.B. gestufte oder sinusförmige Änderungen möglich.
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Bei dem Rupftilger kann in Abhängigkeit von der Auslegung, Herstellung und Montage unterschieden werden zwischen einem Zustand minimaler Toleranz und einem Zustand maximaler Toleranz. Bei Einnahme der minimalen Toleranz (siehe Graph 62) ist das Reibmoment in der Nulllage (α = 0) zunächst ungefähr gleich Null und steigt davon ausgehend kontinuierlich, hier insbesondere linear, bis zum Erreichen der Endlage „E“ an, um dort ein maximales Reibmoment zu erreichen. Bei Einnahme der maximalen Toleranz (siehe Graph 64) ist das Reibmoment in der Ausgangs- bzw. Nulllage (α = 0) merklich von Null verschieden, um mit ansteigendem Verdrehwinkel bis zum Erreichen der Endlage „E“ wiederum kontinuierlich, insbesondere linear anzusteigen. Bevorzugt wird hierbei eine Verdreifachung des Anfangsreibmoments realisiert.
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Mithilfe vorliegender Erfindung kann eine Kupplungsscheibe mit einem Rupftilger bereitgestellt werden, der zum einen geräuscharm arbeitet, also kein Klappern der Federn entstehen kann und zum anderen mithilfe der Rampenlösung ein im Verhältnis zu der Steifigkeit kleines Reibmoment mit engen Toleranzgrenzen besitzt, um die Amplitude des Rupftilgers zu begrenzen und das Massenelement in der Nulllage nicht zu blockieren. Auf der anderen Seite wird aufgrund der kraftlos mitgeführten Feder die Massenträgheit des Rupftilgers vergrößert und damit auch sein Arbeitsbereich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Nabe
- 4
- Innenverzahnung
- 6
- Mitnehmerscheibe
- 8
- Reibbelagträger
- 10, 12
- Reibbeläge
- 14
- Abdeckscheibe
- 16
- Abstandsstück
- 20
- Rupftilger
- 22
- Massenelement
- 24
- inneres Element
- 26
- äußeres Element
- 28
- Langloch
- 29a, b
- Ränder des Langlochs
- 30
- Energiespeicher
- 30a, b
- erster bzw. zweiter Energiespeicher
- 32
- Betätigungszahn
- 33
- Aussparung
- 34
- Nase
- 36
- Zentrierung
- 40
- Anschlag Massenelement
- 48
- Ringfeder
- 50
- Öse
- 52
- Rampenelement
- 54
- Tal der Ringfeder
- 56
- Berg der Rampe
- 58
- Kern für Energiespeicher
- 59
- innenliegende Feder für Energiespeicher
- 60
- Taumelentkopplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10117745 [0003, 0004]
- DE 102008053377 [0003, 0004]
- DE 102008028570 [0003, 0004, 0005, 0009]