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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe, insbesondere für eine Reibungskupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Kupplungsscheiben für eine Reibungskupplung sind im Stand der Technik vielfältig bekannt. Die
WO 2012/022294 A2 offenbart eine solche Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung mit einem Hauptdämpfer und mit einem Vordämpfer.
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Die Kupplungsscheibe weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf, zwischen welchen ein Drehmoment übertragbar ist. Das Eingangsteil weist eine Mitnehmerscheibe auf, an welcher radial außen Reibbeläge befestigt sind. Die Reibbeläge dienen der reibschlüssigen Verbindung zwischen einer Reibfläche beispielsweise eines Schwungrads und einer Gegenreibfläche einer Kupplungsdruckplatte einer Kupplung, die auf dem Schwungrad befestigt angeordnet ist. Das Ausgangsteil weist eine Nabe und einen Nabenflansch auf, wobei in der Nabe eine Getriebeeingangswelle drehfest verbunden aufgenommen werden kann, um ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle eines nachgeschalteten Getriebes übertragen zu können. Zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil ist der Hauptdämpfer angeordnet, wobei der Nabenflansch des Ausgangsteils mit der Nabe mittels einer Verzahnung gekoppelt ist, wobei der Nabenflansch eine Innenverzahnung aufweist, die mit einer Außenverzahnung der Nabe in Eingriff ist, wobei die Verzahnung ein Verdrehspiel der Nabe gegenüber dem Nabenflansch aufweist, und wobei zwischen Nabe und Nabenflansch der Vordämpfer angeordnet ist. Der Vordämpferverdrehwinkel wird dabei üblicherweise durch das Umfangsspiel der Verzahnungen zwischen der Nabe und dem Nabenflansch des Hauptdämpfers bestimmt. Wird das maximale Drehmoment des Vordämpfers überschritten, erfolgt die Drehmomentübertragung nach Durchschreiten des Verdrehspiels formschlüssig über die genannte Verzahnung. Bei solchen Kupplungsscheiben kann insbesondere beim schnellen Einkuppeln ohne eingelegten Gang ein akustisch störendes Geräusch auftreten, das auch als Einkuppelschlag bekannt ist.
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Daher wurden in der Vergangenheit in einigen Kupplungsscheiben Gummianschläge zum Dämpfen des harten Anschlagens der Verzahnungen eingesetzt, wobei bei solchen Kupplungsscheiben eine Reduzierung der tragenden Zähnezahl vorgenommen wird, da die in die Anschlaggummis eingreifenden Zähne nicht das Hauptdämpfermoment übertragen können. Bei großen Vordämpferwinkeln und wenigen Zähnen haben diese Kupplungsscheiben nach dem Stand der Technik den Nachteil, dass die Bauteilbelastungen stark ansteigen und damit die Dauerhaltbarkeit gefährdet ist oder die Bauteile größer dimensioniert werden müssen, was den Materialaufwand und damit auch die Kosten erhöht.
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Solche Kupplungsscheiben sind auch aus der
EP 0 488 859 A1 bekannt geworden. Darin wird vorgeschlagen, dritte elastische Mittel in Form einer Federscheibe aus elastischem Material auszuführen, die von den zum Drehschwingungsdampfer gehörenden ersten und zweiten elastischen Mitteln verschieden ist, wobei sich die Federscheibe in einer radialen Richtung parallel zur Mitnehmerscheibe erstreckt und mit einer zur Verzahnung der Nabe komplementären Verzahnung versehen ist. Diese ist mit der Verzahnung der Nabe mit einem Umfangsspiel in Eingriff, das kleiner als das Umfangsspiel zwischen den Verzahnungen der Mitnehmerscheibe und der Nabe ist, wobei die Verzahnung der Nabe axial verlängert wird, um mit den Verzahnungen der Mitnehmerscheibe und der Stoßdämpfungsscheibe in Eingriff treten zu können. Diese Dämpfungsscheibe ist drehfest mit der Mitnehmerscheibe verbunden und besteht an ihrer Innenperipherie aus einem elastisch verformbaren Werkstoff. Die Dämpfungsscheibe umfasst mindestens ein starres erstes Teil, an dem sich die zur Verzahnung der Nabe komplementäre Verzahnung befindet, und radial hinter der komplementären Verzahnung ist mindestens ein elastisch verformbares zweites Teil für die drehende Verbindung mit der Mitnehmerscheibe angeordnet. Nachteilig an dieser Kupplungsscheibe ist, dass diese keine ausreichende Dämpfung für den so genannten Einkuppelschlag aufweist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsscheibe zu schaffen, welche einfach und kostengünstig ausgebildet ist und dennoch auch für den Fall des Einkuppelschlags eine ausreichende Dämpfung vorsieht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe, insbesondere für eine Reibungskupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Eingangsteil und mit einem Ausgangsteil, zwischen welchen ein Drehmoment übertragbar ist, wobei das Eingangsteil zumindest eine Mitnehmerscheibe aufweist, an welcher radial außen Reibbeläge befestigt sind, wobei das Ausgangsteil eine Nabe und einen Nabenflansch aufweist, wobei mittels der Nabe eine Getriebeeingangswelle drehfest verbindbar ist, und wobei im Drehmomentfluss zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil eine erste Federdämpfereinrichtung als Hauptdämpfer angeordnet ist, wobei der Nabenflansch des Ausgangsteils mit der Nabe mittels einer Verzahnung gekoppelt ist, wobei der Nabenflansch eine Innenverzahnung aufweist, die mit einer Außenverzahnung der Nabe in Eingriff ist, wobei die Verzahnung ein Verdrehspiel der Nabe gegenüber dem Nabenflansch aufweist, und wobei zwischen Nabe und Nabenflansch eine zweite Federdämpfereinrichtung als Vordämpfer angeordnet ist, wobei die Außenverzahnung der Nabe nach radial außen vorragende Zähne mit Zahnflanken und zwischen den Zähnen jeweils einen Zahngrund aufweist, wobei im Bereich zumindest eines Zahngrunds eine Aufnahme für ein elastisches Element vorgesehen ist, in welche ein elastisches Element derart aufgenommen ist, dass sich das elastische Element auch an einem radial inneren Bereich einer benachbarten Zahnflanke anlegt. So wird erreicht, dass sich das elastische Element quasi zumindest teilweise vor die Zahnflanke anlegt und damit der Zahn-Zahn-Kontakt eines Zahns der Innenverzahnung mit einem Zahn der Außenverzahnung gedämpft wird, weil der Zahn der Innenverzahnung sich erst gegen das elastische Element anlegt, bevor der Zahn-Zahn-Kontakt stattfindet. Auch wird dadurch erreicht, dass alle Zähne der Verzahnung beim Verdrehen von Nabenflansch und Nabe im Einsatz sind und bei der Drehmomentübertragung teilnehmen und somit keine Schwächung der Nabe-Nabenflansch-Verbindung auftritt.
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Dabei ist es entsprechend vorteilhaft, wenn bei Verdrehung des Nabenflanschs relativ zur Nabe ein Zahn der Innenverzahnung des Nabenflanschs erst an dem elastischen Element anlegbar ist.
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Auch ist es entsprechend vorteilhaft, wenn bei einer weiteren Verdrehung des Nabenflanschs relativ zur Nabe ein Zahn der Innenverzahnung des Nabenflanschs eine Kompression des elastischen Elements bewirkt. So wird eine Anschlagdämpfung erreicht, weil die Kompression des elastischen Elements einen Energieabbau bewirkt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn bei einer noch weiteren Verdrehung des Nabenflanschs relativ zur Nabe ein Zahn der Innenverzahnung des Nabenflanschs nach einer entsprechenden Kompression des elastischen Elements an einer Zahnflanke eines Zahns der Außenverzahnung der Nabe anlegbar ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahme im Bereich zumindest eines Zahngrunds zweier benachbarter Zähne der Außenverzahnung der Nabe derart ausgebildet ist, dass sich das elastische Element an den beiden sich gegenüberliegenden Zahnflanken der benachbarten Zähne anlegt. Vorteilhaft sind mehrere elastische Elemente an jeweils einem unterschiedlichen Zahngrund angeordnet, so dass eine entsprechende Dämpfungswirkung zwischen mehreren Zahn-Zahn-Paaren erfolgt. Vorteilhaft sind zwei, drei, vier, sechs oder acht oder mehr solcher elastischer Elemente an jeweils einem Zahngrund angeordnet.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahme im Bereich zumindest eines Zahngrunds zweier benachbarter Zähne der Außenverzahnung der Nabe derart ausgebildet ist, dass im Bereich zumindest einer Zahnflanke ein Hinterschnitt ausgebildet ist, so dass das elastische Element in den Hinterschnitt eingreift und darin formschlüssig gehalten ist. So kann das elastische Element insbesondere auch gegen den Einfluss der Fliehkraft gehalten werden, damit es nicht aus der Aufnahme entweichen und den Betrieb der Kupplungsscheibe stören könnte.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahme im Bereich zumindest eines Zahngrunds zweier benachbarter Zähne der Außenverzahnung der Nabe derart ausgebildet ist, dass im Bereich der benachbarten Zahnflanken jeweils ein Hinterschnitt ausgebildet ist, so dass das elastische Element in die Hinterschnitte eingreift und darin formschlüssig gehalten ist. Dadurch wird das elastische Element beidseitig gehalten, was eine sichere Halterung auch gegen Fliehkräfte bewirkt.
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So ist es auch vorteilhaft, wenn die Nabe aus einem Sintermaterial ausgebildet ist. Dadurch kann die Nabe mit der Verzahnung und mit den Aufnahmen einfach hergestellt werden. So können die elastischen Elemente, beispielsweise als Elastomerbauteile, einfach in die vorbereiteten Aufnahmen eingesetzt werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das elastische Element aus zwei endseitigen Wülsten mit einem Verbindungssteg zwischen den Wülsten ausgebildet ist. Dadurch kann das elastische Element beidseitig wirken und sicher platziert werden. Durch den Verbindungssteg lassen sich die Wülste in die Hinterschnitte der Aufnahme drängen, so dass das elastische Element sicher auch gegen Fliehkräfte angeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das elastische Element derart angeordnet ist, dass die Wülste teilweise in den jeweiligen Hinterschnitt eingreifen und teilweise aus dem jeweiligen Hinterschnitt herausragen und der Verbindungssteg sich radial innen an den Zahngrund anlegt. So wird sowohl die Haltefunktion als auch die Dämpfungsfunktion mit den Wülsten erreicht.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
Dabei zeigen:
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1 eine schematische Halbschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe,
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2 einen vergrößerten Ausschnitt eines Details der Halbschnittdarstellung,
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3 eine Schnittdarstellung gemäß Linie I-I der 2,
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4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Schnitts der Kupplungsscheibe gemäß 3 in einer ersten Betriebsstellung,
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5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Schnitts der Kupplungsscheibe gemäß 3 in einer zweiten Betriebsstellung,
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6 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Schnitts der Kupplungsscheibe gemäß 3 in einer dritten Betriebsstellung, und
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7 eine perspektivische Darstellung des Nabenflansches mit der Nabe und mit den elastischen Elementen als Explosionsdarstellung.
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Die 1 zeigt eine schematische Halbschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 1, die bezüglich der Achse x-x verdrehbar ist.
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Die Kupplungsscheibe 1 ist insbesondere eine Kupplungsscheibe 1 für eine Reibungskupplung, insbesondere für eine Kupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Die Kupplungsscheibe 1 weist ein Eingangsteil 2 und ein Ausgangsteil 3 auf, die relativ zueinander in einem vorgebbaren Verdrehwinkel zueinander verdrehbar sind. Zwischen dem Eingangsteil 2 und dem Ausgangsteil 3 ist ein Drehmoment übertragbar.
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Das Eingangsteil 2 weist zumindest eine Mitnehmerscheibe 4 auf, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei benachbart zueinander angeordnete Mitnehmerscheiben 4 vorgesehen sind. An einer der Mitnehmerscheiben 4 sind radial außen Reibbeläge 5 befestigt. Dabei sind die Reibbeläge 5 beispielsweise über Federsegmente 6 mit einer der Mitnehmerscheiben 4 verbunden.
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Das Ausgangsteil 3 weist eine Nabe 7 und einen Nabenflansch 8 auf. Die Nabe 7 dient dazu mit einer Getriebeeingangswelle eine drehfeste Verbindung zu erreichen, um diese antreiben zu können. Dazu kann die Nabe 7 eine Innenverzahnung 9 aufweisen, in welche eine Getriebeeingangswelle mit einer Außenverzahnung drehmomentübertragend eingreifen kann.
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Im Drehmomentfluss zwischen dem Eingangsteil 2 und dem Ausgangsteil 3 ist eine erste Federdämpfereinrichtung 10 angeordnet, die als Hauptdämpfer ausgebildet ist. Dabei weist die erste Federdämpfereinrichtung Federn 11 auf, die in Fenstern 12, 13 oder Aussparungen der Mitnehmerscheiben 4 und des Nabenflanschs 8 angeordnet sind. Dadurch kann der Nabenflansch 8 entgegen der Rückstellkraft der Federn 11 relativ zu den Mitnehmerscheiben 4 verdreht werden.
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In den 1 und 2 ist der Nabenflansch 8 des Ausgangsteils 3 mit der Nabe 7 mittels einer Verzahnung 14 gekoppelt, wobei der Nabenflansch 8 eine Innenverzahnung 15 aufweist, die mit einer Außenverzahnung 16 der Nabe 7 in Eingriff ist. Die Verzahnung 14 ist dabei derart ausgebildet, dass die Verzahnung 14 ein Verdrehspiel 17 der Nabe 7 gegenüber dem Nabenflansch 8 aufweist, siehe auch 3.
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Weiterhin ist zwischen der Nabe 7 und dem Nabenflansch 8 eine zweite Federdämpfereinrichtung 18 als Vordämpfer angeordnet ist, wie es in den 1 und 2 zu erkennen ist. Der Vordämpfer wirkt dabei zwischen der Nabe und dem Nabenflansch im Verdrehbereich des Verdrehspiels zwischen der Nabe 7 und dem Nabenflansch 8.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kupplungsscheibe sieht vor, dass die Außenverzahnung 16 der Nabe 7 nach radial außen vorragende Zähne 19 mit Zahnflanken 20 und zwischen den Zähnen 19 jeweils einen Zahngrund 21 aufweist, wobei im Bereich zumindest eines Zahngrunds 21 eine Aufnahme 22 für ein elastisches Element 23 vorgesehen ist, in welche ein elastisches Element 23 derart aufgenommen ist, dass sich das elastische Element 23 zumindest auch an einem radial inneren Bereich 30 einer der benachbarten Zahnflanken 20 anlegt. Dies ist in 4 ebenfalls gut zu erkennen. Die Zähne 24 der Innenverzahnung 15 des Nabenflanschs 8 stehen in unverdrehtem Zustand zwischen den Zähnen 19 der Außenverzahnung 16. Das elastische Element 23 ist nicht beaufschlagt durch die Zähne 24 der Innenverzahnung 15.
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Wird nun der Nabenflansch 8 relativ zur Nabe 7 verdreht, siehe 5, legt sich eine Zahnflanke 25 eines Zahns 24 bei Verdrehung des Nabenflanschs 8 relativ zur Nabe 7 an dem elastischen Element 23 an. Bei einer weiteren Verdrehung des Nabenflanschs 8 relativ zur Nabe 7 bewirkt der Zahn 24 mit der Zahnflanke 25 eine Kompression des elastischen Elements 23.
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Bei einer noch weiteren Verdrehung des Nabenflanschs 8 relativ zur Nabe 7 bewirkt der Zahn 24 der Innenverzahnung 15 des Nabenflanschs 8 nach einer entsprechenden Kompression des elastischen Elements 23 an einer Zahnflanke 20 eines Zahns 19 der Außenverzahnung 16 der Nabe 7 eine Anlage. Auch der benachbarte Zahn 24 gerät in Anlage mit einem benachbarten Zahn 19. Alle Zähne 24 geraten dann vorteilhaft in Anlage mit einem jeweiligen Zahn 19. Das elastische Element wird dabei soweit komprimiert, dass der daran anliegende Zahn 24 dennoch an dem entsprechenden Zahn 19 auch anliegt, siehe 6.
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Wie es die Figuren zeigen, ist die Aufnahme 22 im Bereich zumindest eines Zahngrunds 21 zweier benachbarter Zähne 19 der Außenverzahnung 16 der Nabe 7 derart ausgebildet, dass sich das elastische Element 23 an den beiden sich gegenüberliegenden Zahnflanken 20 der benachbarten Zähne 19 anlegt. So wird das elastische Element 23 so angeordnet, dass es bei Verdrehung in die eine Drehrichtung als auch bei Verdrehung in die entgegengesetzte Drehrichtung wirken kann.
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Auch ist zu erkennen, dass die Aufnahme 22 im Bereich zumindest eines Zahngrunds 21 zweier benachbarter Zähne 19 der Außenverzahnung 16 der Nabe 7 derart ausgebildet ist, dass im Bereich zumindest einer Zahnflanke 20 ein Hinterschnitt 31 ausgebildet ist, so dass das elastische Element 23 in den Hinterschnitt 31 in Umfangsrichtung eingreift und darin formschlüssig gehalten ist.
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Dabei ist in den 3 bis 7 auch zu erkennen, dass die Aufnahme 22 im Bereich zumindest eines Zahngrunds 21 zweier benachbarter Zähne 19 der Außenverzahnung 16 der Nabe 7 derart ausgebildet ist, dass im Bereich der benachbarten Zahnflanken 20 jeweils ein Hinterschnitt 31 ausgebildet ist, so dass das elastische Element 23 in die beiden jeweiligen Hinterschnitte 31 eingreift und darin beidseitig formschlüssig gehalten ist. Dies bewirkt eine bessere Haltewirkung gegen auftretende Fliehkräfte.
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Für die Herstellung der Nabe 7 ist es dabei vorteilhaft, wenn die Nabe 7 aus einem Sintermaterial ausgebildet ist. Dadurch lassen sich insbesondere auch die Hinterschnitte ohne wesentliche mechanische Nachbearbeitung kostengünstig erzeugen.
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Wie es in den 3 bis 7 ebenfalls gut zu erkennen ist, ist das elastische Element 23 aus zwei endseitigen Wülsten 26 mit einem Verbindungssteg 27 zwischen den Wülsten 26 ausgebildet. Dadurch können die Wülste 26 als Dämpferelemente dienen und der Verbindungssteg 27 hält die Wülste 26 zusammen. So kann das elastische Element 23 derart angeordnet werden, dass die Wülste 26 teilweise in den jeweiligen Hinterschnitt 25 eingreifen und teilweise aus dem jeweiligen Hinterschnitt 25 herausragen, siehe die 3 bis 6, wobei der Verbindungssteg 27 sich radial innen an den Zahngrund 21 anlegt. Dadurch werden die Wülste 26 in den jeweiligen Hinterschnitt 25 beaufschlagt.
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Das elastische Element 23 ist bevorzugt aus einem Elastomermaterial, aus Gummi etc. hergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Eingangsteil
- 3
- Ausgangsteil
- 4
- Mitnehmerscheibe
- 5
- Reibbeläge
- 6
- Federsegmente
- 7
- Nabe
- 8
- Nabenflansch
- 9
- Innenverzahnung
- 10
- erste Federdämpfereinrichtung
- 11
- Feder
- 12
- Fenster
- 13
- Fenster
- 14
- Verzahnung
- 15
- Innenverzahnung
- 16
- Außenverzahnung
- 17
- Verdrehspiel
- 18
- zweite Federdämpfereinrichtung
- 19
- Zahn
- 20
- Zahnflanke
- 21
- Zahngrund
- 22
- Aufnahme
- 23
- elastisches Element
- 24
- radial innerer Bereich
- 25
- Flanke
- 26
- endseitige Wulst
- 27
- Verbindungssteg
- 30
- radial innerer Bereich
- 31
- Hinterschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/022294 A2 [0002]
- EP 0488859 A1 [0005]
