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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, eine Kupplungsscheibe einer Reibkupplung sowie die Reibkupplung selbst.
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Aus dem Stand der Technik sind diverse Kupplungsscheiben für Reibkupplungen bekannt, die einen Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens einem Reibelement kombinieren.
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Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Reibelemente bekannt, die in Reibkupplungen zwecks Minimierung von Drehschwingungen eingesetzt werden. Zwischen dem Reibelement und einem Reibpartner erfolgt eine Relativ-Drehbewegung, so dass Dämpfungen von Drehschwingungen in einem Drehmoment-Übertragungspfad zwischen einer mit dem Reibelement mechanisch verbundenen Antriebsseite der Reibkupplung und einer mit dem Reibpartner mechanisch verbundenen Abtriebsseite der Reibkupplung oder auch in umgekehrter Drehmoment-Übertragungsrichtung realisierbar ist.
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Dabei ist die Materialpaarung der aneinander reibenden Elemente ausschlaggebend für die Effektivität und auch die Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers. Bekannt ist, eine Materialpaarung aus Kunststoff und Stahl einzusetzen, wobei das Reibelement im Wesentlichen aus Kunststoff hergestellt ist oder eine aus Kunststoff hergestellte Reibfläche ausbildet und der Reibpartner im Wesentlichen aus Stahl ausgeführt ist.
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Das Reibelement ist dazu in der Regel als ein Kunststoff-Ring ausgestaltet. Ein für diesen Einsatzzweck bekanntes Kunststoffmaterial ist beispielsweise PA66-GF35, also 35% glasfaserverstärktes Polyamid 6.6 bzw. glasfaserverstärktes Nylon; oder auch PA66-CF20, also 20% kohlefaserverstärktes Polyamid 6.6 bzw. kohlefaserverstärktes Nylon bzw. PPA-6T, also Polyphthalamid mit sechs Kohlenstoffatome umfassender Terephthalsäure. Der bei Reibung zwischen dem Reibelement und dem Reibpartner auftretende Verschleiß am Reibelement führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer.
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Ferner ist aus der
US 2016 / 0 069 408 A1 ein Bremsbelag umfassend mindestens einen Reibbestandteil zur reibschlüssigen Übertragung von Drehmoment bei Anlage an einem Reibpartner bekannt, wobei zumindest ein Reibbereich des Reibbestandteils durch einen Kunststoff ausgebildet ist, der Silikon mit einem Massenanteil von 0,5 bis 10 % aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit einem Reibelement ausgestatteten Drehschwingungsdämpfer, eine Kupplungsscheibe mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer sowie eine Reibkupplung mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe zur Verfügung zu stellen, die eine optimale Betriebsweise mit einer langen Lebensdauer kombiniert.
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Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer mit Reibelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Ergänzend wird eine Kupplungsscheibe, welche den erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer umfasst, gemäß Anspruch 7 zur Verfügung gestellt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kupplungsscheibe ist im Unteranspruch 8 angegeben. Weiterhin wird eine Reibkupplung, welche die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe aufweist, gemäß Anspruch 9 zur Verfügung gestellt.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse des mit dem Reibelement ausgestatteten Drehschwingungsdämpfers bzw. auf die Rotationsachse der Kupplungsscheibe.
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Erfindungsgemäß wird ein Drehschwingungsdämpfer zur Verfügung gestellt, der wenigstens ein erfindungsgemäßes Reibelement sowie wenigstens einen Reibpartner zur reibschlüssigen Anlage an dem Reibelement zwecks Übertragung von Drehmoment sowie zur Ermöglichung einer Relativ-Drehbewegung zwischen dem Reibelement und dem Reibpartner zwecks Minimierung von Drehschwingungen umfasst. Das Reibelement umfasst mindestens einen Reibbestandteil zur reibschlüssigen Übertragung von Drehmoment bei Anlage an einem Reibpartner, wobei zumindest ein Reibbereich des Reibbestandteils durch einen Kunststoff ausgebildet ist, der Silikon mit einem Massenanteil von 0,5 bis 10 % aufweist.
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Der erfindungsgemäße Silikon-Anteil sorgt für eine ausreichende Gleitfähigkeit, so dass Verschleiß nur in geminderter Form auftritt und entsprechend die Lebensdauer erhöht ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Massenanteil von Silikon 1 bis 5 %. Besonders bevorzugt beträgt der Massenanteil von Silikon 2 bis 4 %.
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Dabei kann der komplette Reibbestandteil durch den Silikon aufweisenden Kunststoff ausgebildet sein. Insbesondere kann der Reibbestandteil als ein Reibring ausgestaltet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Kunststoff als weiteren Bestandteil Polytetrafluorethylen mit einem Massenanteil von 12 bis 18 % auf. Unter Polytetrafluorethylen wird üblicherweise Teflon verstanden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der das Silikon in der erfindungsgemäßen Massenkonzentration umfassende Kunststoff Polytetrafluorethylen bzw. Teflon mit einem Massenanteil von 14 bis 16 %, insbesondere 15 % aufweist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Kunststoff als weiteren Bestandteil Kohlenstofffasern mit einem Massenanteil von 12 bis 18 % auf. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der das Silikon in der erfindungsgemäßen Massenkonzentration umfassende Kunststoff Kohlenstofffasern mit einem Massenanteil von 14 bis 16 %, insbesondere 15 % aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kunststoff Polyphthalamid. Das bedeutet, dass der Kunststoff als Trägermaterial im Wesentlichen ein Polyphthalamid (PPA) aufweist bzw. aus diesem ausgebildet ist, in dem mit dem PPA ein Gemisch ausbildend Silikon vorhanden ist und gegebenenfalls Teflon vorhanden sein kann.
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Ein Reibelement mit Silikon mit einem Massenanteil von 0,5 bis 10 %, mit Polytetrafluorethylen mit einem Massenanteil von 12 bis 18 % und mit Kohlenstofffasern mit Massenanteil von 12 bis 18 %, welches zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmoments auf einen Reibpartner eingerichtet ist und Drehschwingungen ausführt, weist über einen definierten Zeitraum weniger Materialabrieb auf als bekannte Kunststoffe für Reibkupplungen unter identischen Bedingungen.
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Entsprechend weist das erfindungsgemäße Reibelement den Vorteil auf, dass ein mit ihm ausgestatteter Drehschwingungsdämpfer eine lange Lebensdauer aufweist.
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Außerdem wird erfindungsgemäß eine Kupplungsscheibe einer Reibkupplung zur Verfügung gestellt. Die Kupplungsscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer umfasst, wobei der Drehschwingungsdämpfer einen eingangsseitigen Reibpartner umfasst, der Bestandteil einer Mitnehmereinheit der Kupplungsscheibe ist.
Der eingangsseitige Reibpartner kann dabei derart ausgestaltet sein, dass er in einem definierten Drehwinkel eine Relativ-Rotation in Bezug zu einem Reibbelagträger der Mitnehmereinheit der Kupplungsscheibe erlaubt.
Eine derartige Relativ-Rotation kann insbesondere über wenigstens eine Feder, insbesondere eine Druckfeder, realisiert sein, welche sich entlang der Umfangsrichtung einerseits zumindest mittelbar am Reibbelagträger und andererseits am eingangsseitigen Reibpartner des Drehschwingungsdämpfers abstützt. Vorzugsweise sind mehrere am Umfang verteilt angeordnete Federn vorhanden.
Der eingangsseitige Reibpartner ist entsprechend entgegen der Federkraft der Feder relativ zum Reibbelagträger verdrehbar.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der eingangsseitige Reibpartner selbst der Reibbelagträger sein.
Die Mitnehmereinheit fungiert bei Integration der Kupplungsscheibe in eine Reibkupplung als eine Anschlusseinrichtung zur reibmechanischen Kopplung der Kupplungsscheibe an eine Druckplatte einer Reibkupplung, sodass mittels der Reitkupplung ein Drehmoment-Übertragungspfad geschlossen werden kann.
Zu diesem Zweck trägt der Reibbelagträger der Mitnehmereinheit an seinem radial äußeren Endbereich zumindest an einer seiner axialen Seiten einen Reibbelag, an welchen eine Druckplatte einer Reibkupplung anpressbar ist, sodass dadurch reibschlüssig eine drehfeste Verbindung zwischen dem Reibbelag des Reibbelagträgers und der Druckplatte realisierbar ist.
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In einer ergänzenden Ausführungsform der Kupplungsscheibe umfasst der Drehschwingungsdämpfer wenigstens ein auf einer Nabe der Kupplungsscheibe drehfest angeordnetes Übertragungselement, wobei das Reibelement und das Übertragungselement bei Anlage aneinander zur form- und/ oder reibschlüssigen Übertragung von Drehmoment eingerichtet sind. In einer alternativen Ausführungsform der Kupplungsscheibe ist das Übertragungselement nicht auf der Nabe der Kupplungsscheibe angeordnet, sondern mittelbar mit dieser drehfest verbunden.
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Die Nabe der Kupplungsscheibe dient insbesondere zur mechanischen Kopplung der Kupplungsscheibe an ein abtriebsseitiges Aggregat, insbesondere an ein Getriebe. Zum Zweck der drehfesten Anordnung des Übertragungselements auf der Nabe kann vorgesehen sein, dass die Nabe an ihrer radialen Außenseite eine Axialverzahnung ausbildet und das Übertragungselement an seiner radialen Innenseite eine Innenverzahnung ausbildet, mit welcher das Übertragungselement drehfest und axial verschiebbar auf der Nabe angeordnet ist.
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Alternativ kann zum Zweck der mittelbaren drehfesten Verbindung zwischen dem Übertragungselement und der Nabe vorgesehen sein, dass das Übertragungselement drehfest mit wenigstens einem Abstandselement, insbesondere einem Abstandsbolzen, verbunden ist, welches die axiale Position zweier Seitenbleche der Kupplungsscheibe zueinander sichert, wobei wenigstens eines der Seitenbleche wiederum mit der Nabe drehfest verbunden ist. Vorzugsweise sind dabei beide Seitenbleche drehfest mit der Nabe verbunden und es sind mehrere Abstandselemente vorgesehen, mit welchen das Übertragungselement verbunden ist. Zwecks der Realisierung der drehfesten Verbindung zwischen dem Übertragungselement und dem Abstandselement kann vorgesehen sein, dass das Übertragungselement einen sich in radialer Richtung erstreckenden Fortsatz ausbildet, welcher das Abstandselement in Umfangsrichtung zumindest bereichsweise überlagert, so dass das Übertragungselement bei Ausführung einer Drehbewegung in Umfangsrichtung am Abstandselement anschlägt und dieses in der Drehbewegung mitnimmt. In einer derartigen alternativen Ausgestaltung der Kupplungsscheibe ist Drehmoment zwischen dem Übertragungselement und der Nabe entsprechend mittelbar über wenigstens ein Abstandselement und wenigstens eines der Seitenbleche übertragbar.
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In einer Ausführungsform, in der der Drehschwingungsdämpfer der Kupplungsscheibe einen eingangsseitigen Reibpartner und ein Übertragungselement aufweist, dient der eingangsseitige Reibpartner somit zur mechanischen Kopplung des Drehschwingungsdämpfers an ein Antriebsaggregat, insbesondere an eine Verbrennungskraftmaschine, und das Übertragungselement dient zur mechanischen Kopplung des Drehschwingungsdämpfers an ein abtriebsseitiges Aggregat, insbesondere an ein Getriebe.
Bei Integration der Kupplungsscheibe in eine Reibkupplung in einem Antriebsstrang und bei geschlossener Schaltung der Reibkupplung wird ein von dem Antriebsaggregat zur Verfügung gestelltes Drehmoment im Drehmoment-Übertragungspfad zum abtriebsseitigen Aggregat somit zunächst über den eingangsseitigen Reibpartner, über das Reibelement und anschließend über das Übertragungselement übertragen.
Damit ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass Drehmoment auch umgekehrt übertragbar ist, sodass in einer solchen Situation der eingangsseitige Reibpartner als ausgangsseitiger Reibpartner bezeichnet werden müsste. Des Weiteren ist damit nicht ausgeschlossen, dass im Drehmoment-Übertragungspfad zum abtriebsseitigen Aggregat nach dem Übertragungselement noch weitere Elemente der Kupplungsscheibe angeordnet sind.
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Es ist dabei vorgesehen, dass das Reibelement in einem Drehmoment-Übertragungspfad zwischen dem eingangsseitigen Reibpartner und dem Übertragungselement angeordnet ist und zur Drehmomentübertragung mit dem eingangsseitigen Reibpartner reibschlüssig und mit dem ausgangsseitig angeordneten Übertragungselement reib- und/ oder formschlüssig verwendbar oder verbunden ist.
In einer möglichen Ausführungsform ist das Reibelement reibschlüssig mit dem eingangsseitigen Reibpartner und mit dem Übertragungselement verbunden.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Reibelement reibschlüssig mit dem eingangsseitigen Reibpartner verbunden und formschlüssig mit dem Übertragungselement verbunden.
Zwecks Ausbildung einer reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Reibelement und einem Reibpartner ist insbesondere vorgesehen, dass der Drehschwingungsdämpfer wenigstens ein Federelement, vorzugsweise wenigstens eine Tellerfeder, umfasst, deren Federkraft das Reibelement und wenigstens einen Reibpartner derart aneinander drücken, dass eine reibmechanische Verbindung realisiert ist, mit der Drehmoment übertragen werden kann.
Der eingangsseitige Reibpartner kann beispielsweise als ein Flansch ausgestaltet sein, der an dem Reibbelagträger fixiert ist. Dabei kann außerdem vorgesehen sein, dass der eingangsseitige Reibpartner auf der Nabe gelagert ist. Insbesondere kann die Nabe auf ihrer radialen Außenseite eine Außenverzahnung ausbilden, auf welcher der eingangsseitige Reibpartner mit einer Innenverzahnung axial verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen den Zähnen der Außenverzahnung der Nabe und der Innenverzahnung des eingangsseitigen Reibpartners ein umfangsseitiges Spiel ausgebildet ist, so dass der eingangsseitige Reibpartner relativ zur Nabe in einem definierten Winkelbereich verdrehbar ist. Erst nach Überschreitung des definierten Winkelbereichs wird eine Anlage der Zähne der Außenverzahnung der Nabe und der Zähne der Innenverzahnung des eingangsseitigen Reibpartners realisiert, wodurch folglich Drehmoment direkt zwischen dem eingangsseitigen Reibpartner und der Nabe übertragbar ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der eingangsseitige Reibpartner auf wenigstens einem Abstandselement, insbesondere einem Abstandsbolzen, gelagert ist. Ein solches Abstandselement dient insbesondere der Sicherung der axialen Position zweier Seitenbleche der Kupplungsscheibe zueinander, zwischen welchen in axialer Richtung der Drehschwingungsdämpfer angeordnet ist. Vorzugsweise sind hierzu mehrere am Umfang verteilt angeordnete Abstandselemente vorgesehen, wobei der eingangsseitige Reibpartner auf wenigstens einigen dieser mehreren Abstandselemente gelagert ist.
Dadurch wird die im Drehschwingungsdämpfer stattfindende Drehbewegung und somit auch die Reibung begrenzt.
Der eingangsseitige Reibpartner sowie das Übertragungselement sind im Wesentlichen aus Stahl ausgebildet.
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Zudem wird erfindungsgemäß eine Reibeinrichtung, insbesondere eine Reibkupplung, mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe sowie mit einer Druckplatte zur Verfügung gestellt, wobei die Druckplatte zur reibschlüssigen Anlage an der Kupplungsscheibe dient zwecks reibschlüssiger Ausbildung eines Drehmoment-Übertragungspfads zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite der Reibeinrichtung.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer gemäß einer ersten Ausführungsform in geschnittener Seitenansicht,
- 2: ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer gemäß einer zweiten Ausführungsform in geschnittener Seitenansicht,
- 3: eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe in perspektivischer Ansicht und
- 4: ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer gemäß einer dritten Ausführungsform in geschnittener Seitenansicht.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 2 mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in geschnittener Seitenansicht gezeigt. In dem Ausschnitt sind weiterhin eine Nabe 25, zwei Seitenbleche 24 sowie ein Abschnitt einer Mitnehmereinheit 20 der Kupplungsscheibe 2 zu sehen.
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Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst ein erstes und zweites Reibelement 10, 11, einen ersten und zweiten eingangsseitigen Reibpartner 12, 13, ein erstes Übertragungselement 14 und ein zweites Übertragungselement 15 sowie eine erste Tellerfeder 16 und eine zweite Tellerfeder 17. Dabei sind diese Bestandteile des Drehschwingungsdämpfers 1 in axialer Richtung zwischen den beiden Seitenblechen 24 der Kupplungsscheibe 2 angeordnet.
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Die Elemente der Kupplungsscheibe 2 bzw. die Elemente des Drehschwingungsdämpfers 1 sind koaxial zueinander in Bezug zu einer Rotationsachse 3 angeordnet.
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Die beiden eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 sind jeweils Bestandteil der Mitnehmereinheit 20 der Kupplungsscheibe 2, wobei die Mitnehmereinheit 20 weiterhin einen Reibbelagträger 21 umfasst, an dem radial außen hier nicht dargestellte Reibbeläge befestigt sind. Der Reibbelagträger 21 fungiert als Eingangsseite der Kupplungsscheibe 2 und ist dazu eingerichtet, Drehmoment an den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und an den zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 zu übertragen. Dabei wird mit einer ersten Drehrichtung, z.B. im Uhrzeigersinn, Drehmoment vom Reibbelagträger 21 auf den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 übertragen. Mit einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung wird Drehmoment vom Reibbelagträger 21 auf den zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 übertragen.
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Die beiden eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 sind in radialer Richtung auf der Nabe 25 gelagert. Dazu bildet die Nabe 25 auf ihrer radialen Außenseite 26 eine Axialverzahnung 28 aus, welche mit hier nicht dargestellten Innenverzahnungen einer der beiden eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 in Eingriff bringbar sind. Dabei ist zwischen den Zähnen der Axialverzahnung 28 der Nabe 25 und den Zähnen der Innenverzahnung der beiden eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 jeweils ein umfangsseitiges Spiel ausgebildet, so dass die beiden eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 relativ zur Nabe 25 in einem jeweiligen definierten Winkelbereich verdrehbar sind. Erst nach Überschreitung des definierten Winkelbereichs wird eine Anlage der Zähne der Axialverzahnung 28 der Nabe 25 und der Zähne einer Innenverzahnung einer der beiden eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 realisiert, wodurch folglich Drehmoment direkt zwischen einem der eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 und der Nabe 25 übertragbar ist. Die eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 sind in der Axialverzahnung 28 der Nabe 25 axial verschiebbar.
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Auf einer jeweiligen, dem Reibbelagträger 21 axial gegenüberliegenden Seite eines eingangsseitigen Reibpartners 12, 13 ist jeweils eines der beiden Reibelemente 10, 11 angeordnet. Die beiden Reibelemente 10, 11 sind als Reib-Ringe aus einem Kunststoff ausgebildet, der Silikon mit einem Massenanteil von 1% bis 5% aufweist. Außerdem kann der Kunststoff der Reibelemente 10, 11 Teflon mit einem Massenanteil von 12% bis 18% und Kohlenstofffasern mit einem Massenanteil von 12% bis 18% aufweisen.
Das erste Reibelement 10 ist axial unmittelbar benachbart zum ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 angeordnet, wobei das erste Reibelement 10 an seiner, dem ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 axial gegenüberliegenden Seite ein Formelement 18 aufweist, welches formschlüssig mit einem Formelement 19 des ersten Übertragungselements 14 verbunden ist. Das Formelement 18 des Reibelements 10 ist dabei als axialer Vorsprung ausgebildet und das Formelement 19 des Übertragungselements 14 ist als Aussparung in im Wesentlichen axialer Richtung ausgebildet, wobei der Vorsprung hinsichtlich Form und Größe komplementär zur Aussparung ausgebildet ist und in der Aussparung angeordnet ist. Das erste Reibelement 10 und das erste Übertragungselement 14 sind somit formschlüssig drehfest miteinander verbunden.
Das zweite Reibelement 11 ist axial unmittelbar benachbart zum zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 angeordnet, wobei das zweite Reibelement 11, äquivalent zum ersten Reibelement 10 und dem ersten Übertragungselement 14 drehfest mit dem zweiten Übertragungselement 15 verbunden ist.
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Das erste Übertragungselement 14 sowie das zweite Übertragungselement 15 sind ringförmig ausgestaltet und drehfest auf der Nabe 25 angeordnet. Dazu weisen die Übertragungselemente 14, 15 an ihren radialen Innenseiten eine hier nicht dargestellte Innenverzahnung auf, welche drehfest mit der Axialverzahnung 28 der Nabe 25 verbunden ist. Somit sind die Übertragungselemente 14, 15 auf der Axialverzahnung 28 der Nabe 25 axial verschiebbar.
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Die erste Tellerfeder 16 stützt sich in axialer Richtung an einem der Seitenbleche 24 und am ersten Übertragungselement 14 ab, wobei sich die zweite Tellerfeder 17 in axialer Richtung am anderen Seitenblech 24 und am zweiten Übertragungselement 14 abstützt. Die Tellerfedern 16, 17 drücken somit über das erste Übertragungselement 14 und das zweite Übertragungselement 15 das erste Reibelement 10 über das erste Übertragungselement 14 an den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12. Das zweite Reibelement 11 wird derart über das zweite Übertragungselement 15 an den zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 gedrückt.
In einem definierten Drehmoment-Bereich ist mittels der Tellerfedern 16, 17 eine reibschlüssige Anlage eines Reibelements 10, 11 an einem eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 zwecks Übertragung von Drehmoment ausgebildet.
Zugleich werden die axial aneinander anliegenden Elemente axial zwischen den Tellerfedern 16, 17 in axialer Richtung in Bezug zu den beiden Seitenblechen 24 zentriert.
Entsprechend werden über die Tellerfedern 16, 17 Normalkräfte erzeugt, die die Reibelemente 10, 11 an die Reibpartner 12, 13 drücken, sodass in Abhängigkeit der Reibfaktoren bei Rotationsbewegung zwischen den genannten Elementen mechanische Energie in Wärme umgesetzt werden kann und derart Schwingungen gedämpft werden können.
Somit ist im genannten Winkelbereich eine Relativ-Rotationsbewegung zwischen der Mitnehmereinheit 20 und den Übertragungselementen 14, 15 möglich, wobei diese Bewegung mittels der Reibung zwischen den Reibpartnern 12, 13 und den Reibelementen 10, 11 gebremst wird und entsprechend in dieser Bewegung ausgeführte Drehschwingungen gedämpft werden.
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Ein in die Kupplungsscheibe 2 eingeleitetes Drehmoment wird entsprechend über den Reibbelagträger 21 in die Mitnehmereinheit 20 eingeleitet. Das Drehmoment wird dabei abhängig von seiner Drehrichtung auf den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 oder den zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 übertragen. Wird das Drehmoment beispielsweise auf den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 übertragen, so wird es von diesem ohne Verluste auf das reibschlüssig an ihm anliegende erste Reibelement 10 übertragen, sofern das Drehmoment einen definierten Drehmoment-Bereich nicht überschreitet. Anschließend wird das Drehmoment über den Formschluss des ersten Reibelements 10 zum ersten Übertragungselement 14 geleitet und von diesem auf die Nabe 25 übertragen. Überschreitet das auf den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 übertragene Drehmoment den definierten Drehmoment-Bereich, reibt das erste Reibelement 10 am ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und es findet eine Relativ-Drehung zwischen dem ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und dem ersten Übertragungselement 14 statt. Derart lässt sich eine Minimierung von auftretenden Drehschwingungen erreichen.
Überschreitet der Verdrehwinkel des ersten eingangsseitigen Reibpartners 12 einen definierten Winkelbereich, gelangen die Zähne der Innenverzahnung des ersten eingangsseitigen Reibpartners 12 mit der Axialverzahnung 28 der Nabe 25 in Eingriff und es findet eine direkte, formschlüssige Drehmoment-Übertragung vom ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 auf die Nabe 25 statt.
Ein in den zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 übertragenes Drehmoment wird bei entgegengesetzter Drehrichtung äquivalent übertragen.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 2 mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform in geschnittener Seitenansicht. Die Ausgestaltung der Kupplungsscheibe 2 aus 2 entspricht weitestgehend der der Kupplungsscheibe 2 aus 1.
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Unterschiedlich ist lediglich, dass gemäß der zweiten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1 keine formschlüssige Verbindung zwischen einem Reibelement 10, 11 und dem jeweiligen, zugeordneten Übertragungselement 14, 15 ausgebildet ist, sondern dort eine reibschlüssige Verbindung realisiert ist. Die Reibelemente 10, 11 und die Übertragungselemente 14, 15 bilden in dieser Ausführungsform keine Formelenente aus, sondern ermöglichen ebenfalls eine Relativ-Rotation zwischen den Reibelementen 10, 11 und den Übertragungselementen 14, 15 und damit auch hier eine Schwingungsminimierung.
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Das bedeutet, dass bei Übertragung eines Drehmoments, welches einen definierten Drehmoment-Bereich überschreitet, der Drehmoment-Übertragungspfad im Drehschwingungsdämpfer 1 zwischen dem ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und dem ersten Übertragungselement 14 an einer oder zwei Stellen geöffnet werden kann. Dieser Drehmoment-Übertragungspfad kann zwischen dem ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und dem ersten Reibelement 10 und/oder zwischen dem ersten Reibelement 10 und dem ersten Übertragungselement 14 geöffnet werden. In entsprechender Weise kann bei Übertragung eines Drehmoments, welches einen definierten Drehmoment-Bereich überschreitet, der Drehmoment-Übertragungspfad im Drehschwingungsdämpfer 1 zwischen dem zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 und dem zweiten Übertragungselement 15 an einer oder zwei Stellen geöffnet werden. Dieser Drehmoment-Übertragungspfad kann zwischen dem zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 und dem zweiten Reibelement 11 und/oder zwischen dem zweiten Reibelement 11 und dem zweiten Übertragungselement 15 geöffnet werden.
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Mit der zweiten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1 kann entsprechend die auftretende Reibung bei zu hohem Drehmoment auf zwei Reibflächen aufgeteilt werden, wodurch die entsprechenden Reibpartner an einer jeweiligen Reibfläche weniger belastet werden.
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In 3 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe 2 in perspektivischer Ansicht dargestellt.
Die Kupplungsscheibe 2 umfasst einen erfindungsgemäßen
Drehschwingungsdämpfer 1, wobei der Drehschwingungsdämpfer 1 hier weitestgehend verdeckt ist, so dass lediglich eine der beiden Seitenbleche 24 sowie die radial äußeren Bereiche des ersten eingangsseitigen Reibpartners 12 und des zweiten eingangsseitigen Reibpartners 13 zu sehen sind. Der Drehschwingungsdämpfer 1 kann dabei sowohl gemäß der ersten Ausführungsform aus 1 als auch gemäß der zweiten Ausführungsform aus 2 ausgestaltet sein.
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Zu sehen ist der Reibbelagträger 21, welcher an seinem radial äußeren Endbereich axial beidseitig jeweils einen Reibbelag 22 trägt. Der Reibbelag 22 dient dabei der reibschlüssigen Anlage des Reibbelagträgers 21 an einer Druckplatte einer Reibkupplung bei Integration der Kupplungsscheibe 2 in eine Reibkupplung, so dass die Kupplungsscheibe 2 reibschlüssigen mit einem Antriebsaggregat, insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine, koppelbar ist.
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3 zeigt zudem, dass die Mitnehmereinheit 20 der Kupplungsscheibe 2 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Federn 23, ausgestaltet als Druckfedern, umfasst. Eine jeweilige Feder 23 ist in einem Federfenster 31 der Mitnehmereinheit 20 bzw. der eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 und des Reibbelagträgers 21 angeordnet und liegt dabei in Umfangsrichtung mit einer ihrer Stirnseiten am ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 an und mit ihrer anderen Stirnseite am zweiten eingangsseitigen Reibpartner 13 an.
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Die eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 bilden im Wesentlichen benachbart zu einem jeweiligen Federfenster 31 an einem umfangsseitigen Ende des Federfensters 31 jeweils eine Aussparung 32 aus. Die Aussparung 32 ist dabei immer an dem umfangsseitigen Ende des Federfensters 31 ausgebildet, an dem die Feder 23 in dem jeweiligen Federfenster 31 nicht anliegt.
Die Kupplungsscheibe 2 umfasst des weiteren Anschlagbolzen 30, die eine Verdrehbewegung der Reibpartner 12, 13 begrenzen.
In der in 3 dargestellten Ansicht ist zu erkennen, dass die Anschlagbolzen 30 eine Rotationsbewegung des ersten eingangsseitigen Reibpartners 12 entgegen des Uhrzeigersinns blockieren.
Eine entsprechende Ausgestaltung wird durch die Anschlagbolzen 30 auf der axial gegenüberliegenden Seite bezüglich des zweiten eingangsseitigen Reibpartners 13 realisiert, allerdings erfolgt hier die Blockadewirkung bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Relativ-Rotationsbewegung unter Verformung der Federn 23 zwischen dem radial äußeren Rand mit den Reibbelägen 22 und den beiden eingangsseitigen Reibpartnern 12, 13, sowas bereits an dieser Stelle durch die Federn 23 Drehschwingungen gemindert werden können.
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Zudem ist damit sichergestellt, dass ein Drehmoment mit einer definierten Drehrichtung nur über einen der eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 in den Drehschwingungsdämpfer 1 eingeleitet wird und anstelle einer Übertragung des Drehmoments in dieser Drehrichtung über den jeweils anderen eingangsseitigen Reibpartner 12, 13 in den Drehschwingungsdämpfer 1 eine Dämpfung dieses Drehmoments von den Federn 23 realisiert wird.
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Weiterhin ist erkennbar, dass die Nabe 25 an ihrer radialen Innenseite 27 eine Steckverzahnung 29 ausbildet zur mechanischen Kopplung der Kupplungsscheibe 2 an ein abtriebsseitiges Aggregat, insbesondere an ein Getriebe.
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In 4 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 2 mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer 1 gemäß einer dritten Ausführungsform in geschnittener Seitenansicht dargestellt.
Die Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich zur ersten und zweiten Ausführungsform aus den 1 und 2 insbesondere darin, dass der Drehschwingungsdämpfer 1 hier lediglich das erste Reibelement 10 als einziges erfindungsgemäßes Reibelement umfasst.
Dabei umfasst der Drehschwingungsdämpfer 1 äquivalent zu 1 außerdem einen ersten eingangsseitigen Reibpartner 12, ein erstes Übertragungselement 14 sowie eine erste Tellerfeder 16. Wie in 1 bildet das erste Reibelement 10 ein Formelement 18 aus, mittels welchem es formschlüssig mit dem ersten Übertragungselement 14 verbunden ist, wobei die erste Tellerfeder 16 das erste Übertragungselement 14 mit einer axialen Kraft beaufschlagt, die auf das das erste Reibelement 10 übertragen wird, sodass das erste Reibelement 10 reibschlüssig zwecks Übertragung vom Drehmoment am ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 anliegt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste Reibelement 10 kein Formelement 18 ausbildet und das erste Reibelement 10 entsprechend anstelle einer formschlüssigen Verbindung zum ersten Übertragungselement 14 eine reibschlüssige Verbindung zum ersten Übertragungselement 14 ausbildet.
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Die Mitnehmereinheit 20 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst einen als Flansch ausgestalteten ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 sowie einen weiteren eingangsseitigen Reibpartner 41 auf der dem ersten Reibelement 10 gegenüberliegenden axialen Seite des ersten eingangsseitigen Reibpartners 12.
Der erste eingangsseitige Reibpartner 12 ist dabei zudem der Reibbelagträger 21 der Kupplungsscheibe 2.
Der weitere eingangsseitige Reibpartner 41 entspricht einer ringförmigen Scheibe, welche an ihrer radialen Außenseite mehrere sich im Wesentlichen axial erstreckenden Fortsätze ausbildet. Im Schnitt der 4 ist zu sehen, dass einer dieser axialen Fortsätze 44 in einer axialen Bohrung 45 im ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 angeordnet ist und durch diese hindurchführt. Damit ist gewährleistet, dass der weitere eingangsseitige Reibpartner 41 bei einer Drehbewegung des ersten eingangsseitigen Reibpartners 12 von diesem formschlüssig mitgenommen wird und der weitere eingangsseitige Reibpartner 41 in Bezug zum ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 axial verschiebbar ist.
Ein über den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 als Reibbelagträger 21 in die Kupplungsscheibe 1 eingeleitetes Drehmoment wird somit über den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und den weiteren eingangsseitigen Reibpartner 41 in den Drehschwingungsdämpfer 1 eingeleitet.
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Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst gemäß 4 neben dem ersten Übertragungselement 14 weiterhin ein erstes weiteres Übertragungselement 42 sowie ein zweites weiteres Übertragungselement 43. Die beiden weiteren Übertragungselemente 42, 43 sind dabei aus Stahl. Das erste weitere Übertragungselement 42 ist in axialer Richtung zwischen dem ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und dem weiteren eingangsseitigen Reibpartner 41 angeordnet. Das zweite weitere Übertragungselement 43 ist auf der dem ersten weiteren Übertragungselement 42 gegenüberliegenden axialen Seite des weiteren eingangsseitigen Reibpartners 41 angeordnet.
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Der Drehschwingungsdämpfer 1 ist dabei in axialer Richtung zwischen zwei Seitenblechen 24 der Kupplungsscheibe 1 angeordnet, wobei sich die erste Tellerfeder 16 an einem der beiden Seitenbleche 24 axial abstützt und das zweite weitere Übertragungselement 43 sich an dem anderen der beiden Seitenbleche 24 axial abstützt.
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Die Übertragungselemente 14, 42, 43 sind in radialer Richtung radial innen mit einem Abstandselement 40 formschlüssig verbunden. Das Abstandselement 40 ist als ein Bolzen ausgestaltet und dient der Sicherung der axialen Position der beiden Seitenbleche 24 zueinander, indem die Seitenbleche 24 am Abstandselement 40 fixiert sind.
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Die Seitenbleche 24 sind dabei auf der Nabe 25 der Kupplungsscheibe 2 gelagert und mit dieser drehfest verbunden.
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Ein über den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 in die Kupplungsscheibe 2 eingeleitetes Drehmoment wird somit über den ersten eingangsseitigen Reibpartner 12 und den weiteren eingangsseitigen Reibpartner 41 in den Drehschwingungsdämpfer 1 eingeleitet. Die von der ersten Tellerfeder 16 bereitgestellte axiale Druckkraft drückt das erste Reibelement 10 reibschlüssig an den eingangsseitigen Reibpartner 12 und realisiert eine reibschlüssige Verbindung des ersten weiteren Übertragungselements 42 mit dem eingangsseitigen Reibpartner 12 und dem weiteren eingangsseitigen Reibpartner 41 sowie eine reibschlüssige Verbindung des zweiten weiteren Übertragungselements 42 mit dem weiteren eingangsseitigen Reibpartner 41.
Das Drehmoment der Mitnehmereinheit 20 wird entsprechend reibschlüssig auf die beiden weiteren Übertragungselemente 42, 43 sowie reibschlüssig auf das erste Reibelement 10 und von diesem formschlüssig auf das erste Übertragungselement 14 übertragen.
Von den Übertragungselementen 14, 42, 43 wird das Drehmoment formschlüssig auf das Abstandselement 40 übertragen, welches das Drehmoment über die Seitenbleche 24 an die Nabe 25 überträgt.
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Zwecks Minimierung von Drehschwingungen kann eine Relativ-Drehbewegung zwischen den Reibpartnern 12, 41 und den beiden weiteren Übertragungselementen 42, 43 sowie dem ersten Reibelement 12 ermöglicht werden.
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Der erfindungsgemäße Silikon-Anteil des ersten Reibelements 12 sorgt dabei für eine ausreichende Gleitfähigkeit, so dass Verschleiß nur in geminderter Form auftritt und entsprechend die Lebensdauer erhöht ist.
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Mit dem Reibelement sowie dem Drehschwingungsdämpfer und der mit dem Drehschwingungsdämpfer ausgestatteten Kupplungsscheibe lässt sich eine optimale Betriebsweise mit einer langen Lebensdauer kombinieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Kupplungsscheibe
- 3
- Rotationsachse
- 10
- erstes Reibelement
- 11
- zweites Reibelement
- 12
- erster eingangsseitiger Reibpartner
- 13
- zweiter eingangsseitiger Reibpartner
- 14
- erstes Übertragungselement
- 15
- zweites Übertragungselement
- 16
- erste Tellerfeder
- 17
- zweite Tellerfeder
- 18
- Formelement des ersten Reibelements
- 19
- Formelement des zweiten Reibelements
- 20
- Mitnehmereinheit
- 21
- Reibbelagträger
- 22
- Reibbelag
- 23
- Feder
- 24
- Seitenblech
- 25
- Nabe
- 26
- radiale Außenseite
- 27
- radiale Innenseite
- 28
- Axialverzahnung
- 29
- Steckverzahnung
- 30
- Anschlagbolzen
- 31
- Federfenster
- 32
- Aussparung
- 40
- Abstandselement
- 41
- weiterer eingangsseitiger Reibpartner
- 42
- erstes weiteres Übertragungselement
- 43
- zweites weiteres Übertragungselement
- 44
- axialer Fortsatz
- 45
- axiale Bohrung
