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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungs- oder Bremsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Kupplungs- oder Bremsanordnung umfasst im Wesentlichen einen äußeren Mitnehmer, nachfolgend als Zahnkranz bezeichnet, ein innerer Mitnehmer, nachfolgend als Nabe bezeichnet, und eine zwischen dem Mitnehmer und der Nabe angeordnete schaltbare Kupplung, beispielsweise eine Scheiben- oder Lamellenkupplung. Je nach Anwendungszweck kann eine derartige Kupplungs- oder Bremsanordnung entsprechend als Kupplung oder Bremse eingesetzt werden.
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Eine antreibende Maschine z. B. ein Verbrennungsmotor oder auch E-Motor ist z. B. mit dem Zahnkranz verbunden. In diesem Zahnkranz sind die Außenlamellen angeordnet. Das Drehmoment wird von dem Zahnkranz in der Regel mit einer in Umfangsrichtung spielbehafteten formschlüssigen Verbindung, vorzugsweise einer Verzahnung, auf die Außenscheiben übertragen. Die Innenscheibe sind zwischen den Außenscheiben angeordnet. Im geschlossenen Zustand der Kupplung werden die Innenscheiben und die Außenscheiben kraftschlüssig aufeinander gepresst. Dadurch wird das Drehmoment kraftschlüssig übertragen. Konzentrisch zu den Innenscheiben ist die Nabe angeordnet. Das Drehmoment wird von den Innenscheiben über eine in Umfangsrichtung spielbehaftete, formschlüssige Verbindung z. B. eine Verzahnung oder mittels Bolzen auf die Nabe übertragen. Die Nabe ist ihrerseits über andere Bauteile wie Wellen, Riemenscheiben, Kardanwellen, Getrieben, usw. (nicht dargestellt) mit der angetriebenen Maschine (z. B. Generator, Fräswalze, Brecherwerk, usw.) und teilweise mit weiteren Nebenabtrieben (z. B. Hydraulikpumpen, usw.) verbunden, beispielsweise zur Versorgung einer Betätigungseinrichtung für die schaltbare Kupplung.
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Auf Grund des Arbeitsprozess der angetriebenen Maschine und/oder auch durch das Arbeitsprinzip der antreibenden Maschine, kann der gesamte Antriebsstrang zum Schwingen angeregt werden. Diese teilweise sinusförmigen Schwingungen können schwellender oder auch wechselnder Art in Umfangsrichtung sein und das Nenndrehmoment überlagern. Durch spielbehaftete Verbindungen können die Amplituden dieser Schwingungen sogar noch verstärkt werden. Solche Schwingungen haben erhöhte Belastungen für alle sich in dem Antriebsstrang befindlichen Bauteile und Verbindungen zur Folge. Des weiteren können die Schwingungen als hörbare Belästigungen auftreten. Somit kann es zu einem vorzeitigen Ausfall oder Schäden an den Bauteilen oder Verbindungen z. B. durch erhöhten Verschleiß in spielbehafteten Verbindungen oder Bauteilversagen, hervorgerufen durch einen Gewalt- oder Dauerbruch, kommen. Um dies zu vermeiden, müssten die Bauteile und Verbindungen um ein vielfaches überdimensioniert werden, was teilweise technisch nicht möglich ist und des weiteren wirtschaftliche Nachteile mit sich bringt. Es können auch separate elastische Kupplungen in den Antriebsstrang eingesetzt werden, die diese Schwingungen so weit dämpfen, dass die Belastungen auf eine erträgliche Größe gesenkt werden. Trotz dieser elastischen Kupplungen können immer noch Schwingungen vorhanden sein, die nicht erwünscht sind. Außerdem sind spielbehaftete Verbindungen für den „ruhigen” Lauf des gesamten Antriebsstrang nachteilig.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, eine verbesserte schaltbare Kupplungs- oder Bremsanordnung vorzuschlagen, insbesondere eine schaltbare Kupplungs- oder Bremsanordnung vorzuschlagen, mit der unerwünschte Schwingungen vermindert, vorzugsweise eliminiert, werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kupplungs- oder Bremsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Kupplungs- oder Bremsanordnung mit mindestens einem Dämpfungselement, insbesondere einem Dämpfungsring, ausgestattet ist, können Schwingungen mindestens vermindert, vorzugsweise eliminiert werden. Die Wirkung des Dämpfungselements beruht im Wesentlichen darauf, dass die schwingende Kraft (= Energie) in das Dämpfungselement eingeleitet und die kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird. D. h. die Amplitude der schwingenden Belastung wird erheblich verringert.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Merkmale der Unteransprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sind, dass das Dämpfungselement zwischen zwei Außenscheiben angeordnet ist, wobei das Dämpfungselement mit dem Zahnkranz in Verbindung steht. Zwischen dem Dämpfungselement und den Außenscheiben kann eine Verbindung, insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung (Reibschluss), hergestellt werden. Die in dem Antriebsstrang vorhandenen Schwingungen regen beispielsweise auch die Außenscheiben, die Andruckscheibe und/oder die Nabenscheibe zum Schwingen an. Durch den Reibschluss zwischen dem Dämpfungsring und den Außenscheiben erfährt das Dämpfungselement somit ebenfalls eine schwingende Kraft in Umfangsrichtung. Das Dämpfungselement kann sich beispielsweise an dem Zahnkranz abstützen, so dass diese schwingende Kraft (= Energie) in dem Dämpfungselement „gedämpft” und die kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird. D. h. die Amplitude der schwingenden Belastung wird erheblich verringert und die vorher spielbehaftete Verbindung ist somit spielfrei bzw. -arm.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement zwischen zwei Innenscheiben und/oder zwischen einer Innenscheibe und der Nabenscheibe und/oder zwischen einer Innenscheibe und der Andruckscheibe angeordnet ist, wobei das Dämpfungselement mit der Nabe in Verbindung steht. Zwischen dem Dämpfungselement und den zwei Innenscheiben und/oder einer Innenscheibe und der Nabenscheibe und/oder einer Innenscheibe und der Andruckscheibe kann eine Verbindung, insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung (Reibschluss) hergestellt werden. Die in dem Antriebsstrang vorhandenen Schwingungen regen beispielsweise auch die Innenscheiben, die Andruckscheibe und/oder die Nabenscheibe zum Schwingen an. Durch den Reibschluss zwischen dem Dämpfungsring und den Innenscheiben erfährt das Dämpfungselement, insbesondere der Dämpfungsring, somit ebenfalls eine schwingende Kraft in Umfangsrichtung. Das Dämpfungselement kann sich beispielsweise an der Nabe abstützen, so dass diese schwingende Kraft (= Energie) in dem Dämpfungselement „gedämpft” und die kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird. D. h. die Amplitude der schwingenden Belastung wird erheblich verringert und die vorher spielbehaftete Verbindung ist somit spielfrei bzw. -arm.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement eine Verzahnung aufweist und in die Verzahnung des Zahnkranzes oder der Verzahnung der Nabe eingelegt ist. Durch diese Maßnahme kann eine entsprechende Verbindung des Dämpfungselements mit dem Zahnkranz bzw. der Nabe hergestellt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement zwischen dem Zahnkranz und einer Innenscheibe und/oder zwischen der Nabe und einer Außenscheibe angeordnet ist. In Zusammenschau mit der Anordnung des Dämpfungselements zwischen den Innen- bzw. Außenscheiben und der Nabe bzw. dem Zahnkranz, kann eine Art Kammer für das Dämpfungselement geschaffen werden, in welcher das Dämpfungselement aufgenommen und allseitig umschlossen ist. Es müssen beispielsweise keine weiteren Befestigungsmaßnahmen getroffen werden. Ferner kann eine derartig geschaffene Kammer in vorteilhafter Weise die Verformung des Dämpfungselementes in Zusammenschau mit einer Verpressung steuern, beispielsweise dergestalt, dass die Verformung des Dämpfungselementes in Richtung der Verzahnung von Zahnkranz oder Nabe forciert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement, insbesondere der Dämpfungsring, an oder zwischen einer spielbehafteten Verbindung der Kupplungs- oder Bremsanordnung angebracht ist. An dieser Position erfährt das Dämpfungselement seinen größten Nutzen, indem eine ursprünglich für die Funktion der Kupplungs- oder Bremsanordnung, insbesondere der schaltbaren Kupplung, erforderliche, spielbehaftete Verbindung zu einer gedämpften bzw. zu spielarmen Verbindung gemacht wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement mit dem Betätigungsmittel in Kontakt steht, insbesondere dergestalt, dass das Dämpfungselement gestaucht, insbesondere axial gestaucht werden kann. Durch diese Maßnahme kann das elastomere Dämpfungselement bzw. dessen Verzahnung in die Zahnlücken der Verzahnung gepresst werden. Die Verzahnung des Dämpfungselementes füllt die Verzahnung des Zahnkranzes bzw. der Nabe somit vollkommen aus. Das Dämpfungselement kann eine schwingende Kraft in Umfangsrichtung aufnehmen. Da das verpresste Dämpfungselement sich in der ausgefüllten Zahnlücke der Verzahnung abstützen kann, wird diese schwingende Kraft (= Energie) in dem elastomeren Werkstoff „gedämpft” und die kinetische Energie in Wärme umgewandelt. Hierdurch kann die Amplitude der schwingenden Belastung erheblich verringert werden und die vorher spielbehaftete Verbindung ist somit spielfrei bzw. -arm.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einem elastomerer Kunststoff, insbesondere Polyurethan-Kautschuk (PUR), besteht. Der vorgenannte Kunststoff eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für die angestrebte Funktion des Dämpfungselementes.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
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1 eine erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung in einer geschnittenen Darstellung mit einem Dämpfungsring;
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2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts „X” aus 1;
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3 eine erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung in einer geschnittenen Darstellung „Schnitt A-A” mit einem Dämpfungsring;
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4 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts des Dämpfungsringes in einem ersten, unverpressten Zustand;
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5 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts des Dämpfungsringes in einem zweiten, gepressten Zustand;
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6 ein exemplarischer Drehmomentverlauf des Antriebsdrehmoments über die Zeit mit einem „wechselndem” Verlauf;
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7 ein exemplarischer Drehmomentverlauf des Abtriebsdrehmoments über die Zeit mit einem „schwellendem” Verlauf;
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8 eine erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung in einer geschnittenen Darstellung mit drei Dämpfungsringen;
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9 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts „X” aus 8;
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10 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts „Y” aus 8;
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11 eine erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung in einer geschnittenen Darstellung „Schnitt B-B” mit drei Dämpfungsringen;
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12 eine erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung in einer geschnittenen Darstellung mit drei Dämpfungsringen;
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13 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts „X” aus 12;
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14 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts „Y” aus 12;
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15 eine erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung in einer geschnittenen Darstellung „Schnitt C-C” mit neun Dämpfungsringen;
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnkranz
- 2
- Außenscheibe
- 3
- Verzahnung (des Zahnkranzes)
- 4
- Innenscheibe
- 5
- Nabe
- 6
- Bolzen
- 7
- Dämpfungselement, insbesondere Dämpfungsring
- 8
- Drehachse
- 9
- Andruckscheibe
- 10
- Nabenscheibe
- 11
- Verzahnung (der Außenscheibe)
- 12
- Verzahnung (der Innenscheibe)
- 13
- Verzahnung (der Nabe)
- 14
- Bohrung (der Andruckscheibe)
- 15
- Bohrung (der Innenscheibe)
- 16
- Kolben
- 17
- Zylinder
- 18
- Verzahnung (des Dämpfungselements)
- 19
- Stirnfläche
- 20
- Innere Fläche
- 21
- Verzahnung (der Andruckscheibe)
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Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.
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Eine erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung umfasst im Wesentlichen einen äußeren Mitnehmer, nachfolgend als Zahnkranz 1 bezeichnet, einen inneren Mitnehmer, nachfolgend als Nabe 5 bezeichnet, und eine zwischen dem Zahnkranz und der Nabe angeordnete schaltbare Kupplung.
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Bei Kupplungs- oder Bremsanordnungen, bei denen das Drehmoment über Reibschluss übertragen wird, kann der Drehmomentfluss wie in beispielsweise in 1 angedeutet oder aber auch andersherum verlaufen. Die nachfolgende Beschreibung erfolgt vorzugsweise beispielhaft an Hand einer Kupplungsanordnung. Für eine Bremsanordnung gilt sie sinngemäß ebenfalls.
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Bei dem Zahnkranz 1 handelt es sich vorzugsweise um einen ringförmigen Körper mit einem Anschluss für einen Antrieb oder Abtrieb. Auf der Innenseite des Zahnkranzes 1 ist vorzugsweise eine Verzahnung 3 vorgesehen.
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Bei der Nabe 5 handelt es sich vorzugsweise um einen hohlzylinderförmigen Körper mit einem Kragen auf einer Seite des Hohlzylinders. Der Kragen bildet eine Nabenscheibe 10, an welche die noch zu beschreibenden Kupplungsscheiben angedrückt werden können. Die Nabe 5 kann ebenfalls einen Antrieb oder Abtrieb der Kupplungs- oder Bremsanordnung darstellen.
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Die Nabe 5 ist innerhalb des Zahnkranzes 1 angeordnet. Der Zahnkranz 1 und die Nabe 5 sind vorzugsweise kreisförmig und rotationssymmetrisch ausgestaltet, so dass die vorgenannten Elemente konzentrisch zueinander ausgerichtet sind. Die Kupplungs- oder Bremsanordnung dreht sich um eine Drehachse 8.
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Die Kupplung kann beispielsweise als schaltbare Scheibenkupplung ausgestaltet sein. Entsprechend umfasst die Kupplung mindestens eine Außenscheibe 2, eine Andruckscheibe 9, die Nabenscheibe 10 und ein Betätigungsmittel. Die Kupplung kann ferner mindestens eine Innenscheibe 4 aufweisen.
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Die Andruckscheibe 9 ist verschiebbar gegenüber der Nabe 5 aufgenommen und kann mittels des Betätigungsmittels in Richtung der Nabenscheibe 10 gedrückt werden. Die Andruckscheibe kann mit einer Verzahnung 21 ausgestattet sein, die wiederum in einer Verzahnung 13 der Nabe 5 aufgenommen ist. Zwischen der Nabenscheibe 10 und der Andruckscheibe 9 sind die Innenscheibe 4 und die Außenscheibe 2 bzw. eine Anzahl von Innenscheiben 4 und Außenscheiben 2 angeordnet. In dem vorliegenden Beispiel sind zwei Außenscheiben 2 und eine Innenscheibe 4 vorgesehen. Die Außenscheiben 2 sind axial verschiebbar mit dem Zahnkranz 1 verbunden. Die Verbindung zwischen Außenscheiben 2 und Zahnkranz 1 ist jedoch zur Übertragung eines Drehmomentes eingerichtet. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass die Außenscheibe 2 randseitig mit einer Verzahnung 11 versehen ist, die wiederum in die Verzahnung 3 des Zahnkranzes eingreift.
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Die Innenscheibe 4 ist axial verschiebbar mit der Nabe 5 verbunden. Die Verbindung zwischen Innenscheibe 4 und Nabe 5 ist jedoch zur Übertragung eines Drehmomentes eingerichtet. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass die Innenscheibe 4 innenseitig mit einer Verzahnung 12 versehen ist, die wiederum in eine Verzahnung 13 der Nabe 5 eingreift. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in 8 dargestellt. Die Verbindung kann ferner dadurch realisiert werden, dass eine Anzahl von axial ausgerichteter Bolzen 6 zwischen der Nabenscheibe 10 und der Andruckscheibe 9 angeordnet sind. Die Bolzen 6 sind vorzugsweise fest mit der Nabe 5, insbesondere der Nabenscheibe 10, verbunden. Die Innenscheibe 4 weist Bohrungen 15 auf, durch welche die Bolzen 6 hindurchgeführt sind. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in 12 dargestellt.
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Ferner kann mit den oben genannten Bolzen 6 auch eine Führung der Andruckscheibe 9 realisiert werden. Die Andruckscheibe 9 weist wiederum Bohrungen 14 auf, in welche die Bolzen 6 eintauchen können. Insofern ist die Andruckscheibe 9 verschiebbar auf den Bolzen 6 gegenüber der Nabe 5, insbesondere der Nabenscheibe 10, gelagert.
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Das Betätigungsmittel umfasst im Wesentlichen einen Kolben 16 und einen Zylinder 17. Kolben 16 und Zylinder 17 sind hohlzylinderförmig ausgestaltet und vorzugsweise auf der Nabe 5 angeordnet. Der Kolben 16 kann in axialer Richtung verschoben werden und auf die Andruckscheibe 9 einwirken. Entsprechende Zuleitungen für die Hydraulik oder Pneumatik können beispielsweise durch die Nabe 5 hindurchgeführt werden. Mit dem Betätigungsmittel kann die Kupplungs- oder Bremsanordnung mindestens in zwei Zustände geschaltet werden. Einen eingekuppelten Zustand, bei dem eine Drehmomentübertragung zwischen Nabe 5 und Zahnkranz 1 ermöglicht wird und einen ausgekuppelten Zustand, bei dem die Nabe 5 gegenüber dem Zahnkranz 1 freiläuft. Zwischenzustände, beispielsweise Durchrutschen der Kupplung und verminderte Drehmomentübertragung, sind möglich und auch darstellbar. In den 1, 8 und 12 ist jeweils in der oberen Hälfte der eingekuppelte Zustand und in der unteren Hälfte der ausgekuppelte Zustand dargestellt.
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Die beschriebene Ausgestaltung der Kupplung ist für die vorliegende Erfindung lediglich exemplarisch. Auch kommen auch Fliehkraftkupplungen oder Sicherheitskupplungen in Frage. Die Scheiben können auch mit Lamellen ausgestattet sein, so dass auch eine konkrete Bauform als Lamellenkupplung in Frage kommt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kupplungs- oder Bremsanordnung mit mindestens einem Dämpfungselement, vorzugsweise einem Dämpfungsring 7, ausgestattet ist. Erfindungsgemäß soll mindestens eine, der für die Funktion der Kupplungs- oder Bremsanordnung, insbesondere der schaltbaren Kupplung, erforderlichen, spielbehafteten Verbindung, insbesondere zwischen dem Zahnkranz 1 und den Außenscheiben 2 und/oder zwischen den Innenscheiben 4 und der Nabe 5, durch den Einsatz eines Dämpfungselementes, insbesondere eines Dämpfungsringes 7, zu einer gedämpften bzw. zu spielarmen Verbindung gemacht werden. Als Material für das Dämpfungselement 7 kommt vorzugsweise ein elastomerer Kunststoff, insbesondere Polyurethan-Kautschuk (PUR) in Frage. Es sind ferner unterschiedliche Anbringungsmöglichkeiten des Dämpfungselementes 7 denkbar.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement als Dämpfungsring 7 ausgestaltet ist und auf seiner Außenseite mit einer Verzahnung 18 ausgestattet ist. Der Dämpfungsring 7 wird in die Verzahnung 3, insbesondere die Innenverzahnung, des Zahnkranzes 1 eingelegt. In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Dämpfungsring 7 im Querschnitt etwa rechteckförmig ausgestaltet. Soweit davon ausgegangen wird, dass der Dämpfungsring 7 zwei seitliche Stirnflächen 19, eine äußere Fläche (Verzahnung 18) und eine innere Fläche 20 aufweist, so ist die äußere Fläche dem Zahnkranz 1 und die innere Fläche 20 der Innenscheibe 4 zugewandt. Ferner sind die Stirnflächen 19 den Außenscheiben 2 zugewandt. Insofern ist der Dämpfungsring 7 zwischen zwei Abschnitten der Außenscheiben 2 dem äußeren Rand der Innenscheibe 4 und einem Abschnitt des Zahnkranzes 1 angeordnet. Die vorgenannten Elemente bilden entsprechend eine Kammer für die Aufnahme des Dämpfungsrings.
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Wie bereits oben erwähnt, kann die erfindungsgemäße Kupplungs- oder Bremsanordnung mindestens zwei Zustände einnehmen, einen eingekuppelten und einen ausgekuppelten Zustand. Im Wesentlichen wird dies durch eine Verschiebung des Kolbens 16 des Betätigungsmittels realisiert. Das Betätigungsmittel kann auch mit dem Dämpfungselement, insbesondere dem Dämpfungsring 7, gekoppelt sein, dergestalt, dass es das Dämpfungselement, insbesondere den Dämpfungsring 7, in mindestens einen ersten und einen zweiten Zustand versetzen kann. Diese Koppelung muss nicht unmittelbar sein, sondern kann auch über eine Feder, Hebel, etc. realisiert werden. Auch muss nicht zwangsläufig dasselbe Betätigungsmittel hierfür vorgesehen sein. Es kann beispielsweise auch ein separates Betätigungsmittel für diesen Zweck installiert sein.
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Im geöffneten Zustand der Kupplung liegt der Dämpfungsring funktionslos und spielbehaftet aber unverlierbar zwischen Zahnkranz 1, Innenscheibe 4 und den beiden Außenscheiben 2. Letztendlich weist der Dämpfungsring 7 in diesem Zustand eine Form auf, welche er auch in einem ausgebauten Zustand aufweisen würde. Der Unterscheidung halber soll hier von einem ersten Zustand des Dämpfungsringes 7 gesprochen werden.
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Im eingeschalteten Zustand der Kupplung wird der Dämpfungsring 7 verpresst, insbesondere axial verpresst. Dies geschieht im Wesentlichen dadurch, dass die Außenscheiben 2 aufeinander zu bewegt werden. Der Abstand der Außenscheiben 2 wird entsprechend geringer und der zwischen den Außenscheiben 2 befindliche Dämpfungsring 7 wird verpresst. Da der elastomere Werkstoff des Dämpfungselementes bzw. des Dämpfungsringes 7 nicht kompressibel ist, bleibt das Volumen des Dämpfungsrings konstant. Somit wird das durch die zusammengepressten Außenscheiben 2 verdrängte Volumen des Dämpfungsrings 7 in die Zahnlücken der Verzahnung 3 gepresst und füllt sie somit vollkommen aus (vgl. insbesondere 4 und 5). Zwischen den Stirnflächen 19 des Dämpfungsringes 7 und den Außenscheiben 2 wirkt nun eine kraftschlüssige Verbindung (Reibschluss). Die in dem Antriebsstrang vorhandenen Schwingungen regen auch die Außenscheiben 2 zum Schwingen an. Durch den Reibschluss zwischen dem Dämpfungsring 7 und den Außenscheiben 2 erfährt der Dämpfungsring 7 somit ebenfalls eine schwingende Kraft in Umfangsrichtung. Da der verpresste Dämpfungsring 7 sich aber in der ausgefüllten Zahnlücke der Verzahnung 3 abstützen kann, wird diese schwingende Kraft (= Energie) in dem elastomeren Werkstoff „gedämpft” und die kinetische Energie in Wärme umgewandelt. D. h. die Amplitude der schwingenden Belastung wird erheblich verringert und die vorher spielbehaftete Verbindung ist somit spielfrei bzw. -arm. Somit können durch den Einsatz eines Dämpfungsrings 7 in schaltbaren Kupplungen die auftretenden Belastungen gezielt reduziert werden, was sich positiv auf die Lebensdauer der Bauteile, die Geräuschentwicklung des gesamten Antriebsstrangs sowie einer optimierten Auslegung auswirkt.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Dämpfungselemente in einer erfindungsgemäßen Kupplungs- oder Bremsanordnung verbaut sind. Auch kann ein Dämpfungselement 7 an einem alternativen Ort verbaut sein. So kann beispielsweise ein Dämpfungsring 7 in die Verzahnung 13 der Nabe 5 (vgl. beispielsweise 8) vorgesehen sein. Hier sind beispielsweise zwei Dämpfungsringe 7 vorgesehen, die jeweils eine Verzahnung, insbesondere Innenverzahnung 18, aufweisen. Die Dämpfungsringe 7 sind um die Nabe 5 bzw. deren Verzahnung 13 herumgelegt. Die Innenscheibe 4 ist zwischen den Dämpfungsringen 7 angeordnet. Ein Dämpfungsring 7 ist entsprechend der Nabenscheibe 10 und der andere Dämpfungsring 7 der Andruckscheibe 9 zugewandt. Die Funktion und Wirkung der Dämpfungsringe ist die Gleiche wie bereits oben beschrieben.
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In der 12 ist eine weitere Anordnungsalternative für die Dämpfungsringe 7 dargestellt. Hier sind Dämpfungselemente, insbesondere die Dämpfungsringe um den Bolzen gelegt.
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Auch sind unterschiedliche Formen und auch Bauweisen des Dämpfungselements vorstellbar, so beispielsweise auch Verbundkonstruktionen, beispielsweise mit einem Metall- oder Kunststoffring, auf den der elastomere Kunststoff aufgebracht ist. Eine derartige Ausführungsform würde sich beispielsweise für die Dämpfungsringe in 8 anbieten, da sie zumindest an einer Seite nicht vollständig von Kupplungsbauteilen umschlossen sind. Insofern könnte einer Ausweichbewegung nach oben beim Verpressen entgegengewirkt werden.
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Mehrere Dämpfungsringe können insbesondere bei nReibflächen > 4 zwischen zwei Außen- und/oder Innenscheiben bzw. zwischen Innen- und Nabenscheibe und/oder zwischen Innen- und Andruckscheibe angeordnet sein.
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Bevorzugt ist ein Dämpfungselement, insbesondere ein Dämpfungsring, jeweils zwischen
- – zwei Außenscheiben und/oder
- – zwei Innenscheiben und/oder
- – einer Innenscheibe und der Nabenscheibe und/oder
- – einer Innenscheibe und der Andruckscheibe angeordnet.
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Weiter bevorzugt sind derart angeordnete Dämpfungselemente, insbesondere Dämpfungsringe, mit der Nabe oder dem Zahnkranz verbunden. Hierzu kann das Dämpfungselement eine Verzahnung, insbesondere Innen und/oder Außenverzahnung aufweisen.
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Weiter bevorzugt ist ein derart ausgestaltetes und/oder angeordnetes Dämpfungselement, insbesondere Dämpfungsring, um die Nabe und/oder in dem Zahnkranz, insbesondere in der Verzahnung der Nabe und/oder der Verzahnung des Zahnkranzes, verlegt.
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Weiter vorzugsweise ist das Dämpfungselement, insbesondere der Dämpfungsring, zwischen dem Zahnkranz und einer Innenscheibe und/oder zwischen der Nabe und einer Außenscheibe angeordnet, wobei sich das Dämpfungselement und die Innenscheibe bzw. Außenscheibe nicht berühren, solange das Dämpfungselement und die Innenscheibe oder die Außenscheibe eine Relativgeschwindigkeit zueinander aufweisen. Im Wesentlichen dient diese Maßnahme der Abstützung des Dämpfungselements, dergestalt, dass eine radiale Ausdehnung des Dämpfungselementes in Richtung der Innen- bzw. Außenscheibe im Falle des Verpressens des Dämpfungselementes unterbunden oder zumindest reduziert werden soll. Das Nicht-Berühren bei Existenz einer Relativbewegung soll im Wesentlichen eine Zerstörung des Dämpfungselementes vorbeugen.
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In den 6 bis 7 sind beispielhafte Diagramme zu einem Antriebs- und Abtriebsdrehmoment mit der erfindungsgemäßen Kupplungs- oder Bremsanordnung dargestellt. Im Idealfalle wird beispielsweise ein ggf. nicht erwünschtes wechselndes Drehmoment auf der Antriebsseite eingeleitet. „Wechselnd” bedeutet in diesem Falle, dass der Drehmomentverlauf sogar für einen Zeitabschnitt negativ wird, sprich die Nulllinie durchschreitet. Im Idealfalle wird der Drehmomentverlauf auf der Abtriebsseite auf einem konstanten Wert (angedeutete strichpunktierte Linie) gehalten. Realistischer ist demgegenüber der „schwellende” Drehmomentverlauf der durchgezogenen Linie. Insbesondere die Amplitude a soll durch die erfindungsgemäße Maßnahme verringert werden, so dass zumindest die Nulldurchgänge verschwinden und mindestens ein „schwellendes” Abtriebsdrehmoment sichergestellt werden soll.
