DE112010004468B4

DE112010004468B4 - Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe zur Übertragung von Drehmomenten

Info

Publication number: DE112010004468B4
Application number: DE112010004468.6T
Authority: DE
Inventors: Markus Hausner; Steffen Lehmann; Martin Häßler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: DE102010049929A1; CN102612613B; WO2011060752A1; DE112010004468A5; CN102612613A

Abstract

Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe (1, 1a) zur Übertragung von Drehmomenten mit einer Reibeinrichtung (11, 11a) mit einem vom relativen Verdrehwinkel zwischen Tilgermasse (10, 10a) und zu betilgender Masse abhängigen Reibmoment, wobei die Kupplungsscheibe (1, 1a) ein Scheibenteil (4, 4a) und eine entgegen der Wirkung eines ersten Energiespeichers (8, 8a) gegenüber dem Scheibenteil (4, 4a) um einen vorgegebenen Verdrehwinkel relativ verdrehbare Tilgermasse (10, 10a) enthält dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Scheibenteil (4, 4a) und der Tilgermasse (10, 10a) eine Rutschkupplung (12, 12a) wirksam ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe zur Übertragung von Drehmomenten mit einer Reibeinrichtung.
Reibungskupplungen mit derartigen Kupplungsscheiben sind seit langem bekannt und werden beispielsweise als Trenn- beziehungsweise Anfahrkupplungen in Kraftfahrzeugen zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe eingesetzt. Hierbei ist die Kraftübertragung zwischen Brennkraftmaschine wie beispielsweise Diesel- oder Otto-Motor und Getriebe wie Handschaltgetriebe, automatisiertes Handschaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe mit kraftschlüssigen Reibungskupplungen vorgesehen, die von einer vollständigen Trennung über eine schlupfende bis zur vollständigen Funktionsweise kontinuierlich mittels eines Betätigungssystems gesteuert erfolgt. Dabei kann insbesondere in der Schlupfphase dem mittleren Reibmoment ein Wechselmoment überlagert sein, welches zu störenden Schwingungen im Antriebsstrang bzw. zu störenden Vibrationen am Kraftfahrzeug führen kann. Eine Möglichkeit zur Reduzierung dieser Schwingungen ist neben dem Einsatz von Drehschwingungsdämpfern mit in den Kraftfluss eingebundenen Energiespeichern wie Schraubenfedern der Einsatz von Drehschwingungstilgern, die auf den problematischen Frequenzbereich der Drehschwingungen ausgelegt sind. Eine bekannte Technik hierzu ist eine parallel zum Antriebsstrang, beispielsweise an der Kupplungsscheibe, über einen Energiespeicher und eine Reibeinrichtung angekoppelte Tilgermasse, die mögliche auftretende Schwingungen durch ein Gegenmoment phasenrichtig kompensiert. Dies ist beispielsweise durch die DE 10 2008 028 570 A1 bekannt, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich des Aufbaus hiermit ausdrücklich integriert sei.
Bei der Auslegung eines derartigen Masse-Feder-Reibungs-Systems muss die Höhe der möglichen auftretenden Wechselmomente für die Auslegung abgeschätzt bzw. festgelegt werden. Die Reibung wird dann für das gewählte Wechselmoment optimiert und konstruktiv als konstantes Reibmoment ausgeführt. Dieses Schwingungsdämpfungssystem erreicht dabei seine optimale Wirkung im Betrieb dann, wenn das tatsächliche im Betrieb auftretende Wechselmoment der Annahme bei der Auslegung entspricht. Ist hingegen das im Betrieb auftretende Wechselmoment kleiner als die Annahme neigt das Feder-Masse-System zum Haften an der zu betilgenden Masse und verliert dadurch gegebenenfalls Wirkung. Andererseits wird bei einem im Vergleich zur Annahme höheren im Betrieb auftretenden Wechselmoment zwar die ursprünglich kritische Frequenz besser bedämpft, allerdings steigen dadurch die Amplituden vor und nach der ursprünglichen kritischen Frequenz an, wodurch das Risiko von störenden Schwingungen ebenfalls ansteigen kann.
Aus der DE 101 17 745 A1 ist eine Reibungskupplung bekannt, die auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist eine vorteilhafte Weiterbildung einer Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe, die zumindest weitgehend unabhängig von den Amplituden der dem zu übertragenden Drehmoment überlagerten Drehschwingungen eine effiziente Eliminierung von Drehschwingungen ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung gemäß Anspruch 1 mit einer Kupplungsscheibe zur Übertragung von Drehmomenten gelöst, wobei unter Bildung eines Drehschwingungstilgers eine in die Kupplungsscheibe integrierte Reibeinrichtung mit einem vom relativen Verdrehwinkel zwischen Tilgermasse und zu betilgender Masse abhängigen Reibmoment vorgesehen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die vorgeschlagene Reibungskupplung kann beispielsweise im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen unabhängig vom Fahrzeugtyp wie Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen, motorisierten Zweirädern und dergleichen und Getrieben unabhängig vom Getriebetyp wie Handschaltgetriebe, automatisiertes Handschaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe und dergleichen als kraftschlüssige Reibungskupplung, vorzugsweise als Trockenkupplung vorgesehen sein.
Durch die vorgeschlagene Reibungskupplung werden Drehschwingungen insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, vorzugsweise auch zur Reduzierung von möglichen Drehschwingungen aufgrund von periodischen Momentenschwankungen bei reibschlüssigen Kupplungssystemen wie beispielsweise einer Kraftfahrzeugkupplung vermieden beziehungsweise zumindest verringert, die zwar eine im Wesentlichen konstante Anregungsfrequenz, jedoch unterschiedliche Amplituden aufweisen. Diese Momentenschwankungen können sowohl aus Fremdanregung als auch aus Selbstanregung (Instabilität) entstehen. Erfindungsgemäß kann die vorgeschlagene Lösung auch bei allen anderen Drehschwingungsproblemen mit einem kritischen Frequenzbereich eingesetzt werden.
Der vorgeschlagene Drehschwingungstilger mit verdrehwinkelabhängiger Reibung erreicht unabhängig von der Höhe der auftretenden Wechselmomente einen konstanten Reduzierungsgrad dieser Wechselmomente beziehungsweise Drehschwingungen. Dabei kann der theoretische Reduzierungsgrad bei Zwangsanregung vorteilhafterweise größer gleich 50%, vorzugsweise größer gleich 60% betragen, das heißt, die Restschwingungen bei Einsatz des vorgeschlagenen Drehschwingungstilgers in der Kupplungsscheibe liegen unter 50% beziehungsweise 40% im Vergleich zu einem System ohne Drehschwingungstilger. Der Drehschwingungstilger kann daher auch alternativ dafür eingesetzt werden, die zulässigen Wechselmomente bei gleichbleibendem Vibrationsniveau zu erhöhen. Eine Selbstanregung durch negative Gesamtdämpfung des Antriebsstrangs wird bei Verwendung eines solchen Drehschwingungstilgers vermieden. Der Drehschwingungstilger bietet aufgrund seiner positiven Dämpfungseigenschaften beispielsweise zusätzlich die Möglichkeit, alternative Belagmaterialien für die Reibbeläge der Kupplungsscheibe einzusetzen, wie beispielsweise bei einer trockenen Reibungskupplung die Verwendung von Belägen auf keramischer Basis anstelle von Belägen auf organischer Basis, da beispielsweise durch deren großen Reibwerte und geringe Belagfederung die Anregung der Kupplungsscheibe und des nachfolgenden Antriebsstrangs besonders hoch ist, diese aber mittels des vorgeschlagenen Drehschwingungstilgers in verbesserter Form eliminiert werden können.
Gemäß dem erfinderischen Gedanken wird ein Drehschwingungstilger mit parallel angeordnetem Tilgermasse-Energiespeicher-Reibungseinrichtung-System vorgeschlagen, welches in einem kritischen Frequenzbereich einer Drehschwingungsanregung mögliche Schwingungen bedämpft und dessen Wirksamkeit unabhängig von der Amplitude eines anregenden Wechselmomentes ist. Hierzu ist eine Reibeinrichtung vorgesehen mit einem vom vorgegebenen relativen Verdrehwinkel zwischen Tilgermasse und zu betilgender Masse abhängigen Reibmoment. Diese Abhängigkeit kann winkelproportional aber auch nach einer beliebigen Gesetzmäßigkeit ausgeführt sein. Dadurch wird ein von der Anregeamplitude unabhängiger Reduzierungsgrad erreicht. Die gesamte Energiespeicher-/Reibungseinheit ist so ausgeführt, dass eine flexible Kennliniengestaltung möglich ist. Die Reibung kann mit und ohne Grundreibung, sowie mit Spiel realisiert werden. Der erste Energiespeicher kann ebenfalls mit oder ohne Vorspannung, sowie mit Spiel realisiert werden.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist hierzu eine Reibungskupplung vorgesehen, bei der die Kupplungsscheibe ein Scheibenteil und eine entgegen der Wirkung eines ersten Energiespeichers gegenüber dem Scheibenteil um einen vorgegebenen Verdrehwinkel relativ verdrehbare Tilgermasse enthält und dem ersten Energiespeicher die Reibeinrichtung mit verdrehwinkelabhängigem Reibmoment parallel geschaltet ist.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann das über den Verdrehwinkel einstellbare Reibmoment bereitgestellt werden, indem die Reibeinrichtung eine Rampeneinrichtung mit einem ersten, an der Tilgermasse drehfest vorgesehenen Rampenteil mit in Umfangsrichtung angeordneten Rampen und einem zweiten, an dem Antriebsteil vorgesehenen Rampenteil mit zu den Rampen komplementären Gegenrampen enthält und eines der beiden Rampenteile eine Reibfläche entgegen der Wirkung eines axial wirksamen, axial fest aufgenommenen zweiten Energiespeichers beaufschlagt. Hierdurch werden bei einer Verdrehung des Scheibenteils gegenüber der Tilgermasse, indem das Scheibenteil beispielsweise infolge einer Drehbeschleunigung durch eine Drehmomentspitze gegenüber der Tilgermasse mit vorgegebenem Trägheitsmoment verdreht wird, Rampen und Gegenrampen gegeneinander relativ verdreht, wobei eine gegen den zweiten Energiespeicher, beispielsweise eine Tellerfeder oder dergleichen, vorgespannte Reibfläche axial gegen den zweiten Energiespeicher verlagert und dadurch die Spannung der Reibpaarung zwischen den Reibflächen der Reibeinrichtung erhöht und dadurch das Reibmoment erhöht wird. Demzufolge wird bei zunehmendem Verdrehwinkel, der ein Maß für die Amplitude der eingetragenen Drehschwingungen ist, ein zunehmendes Reibmoment erzeugt, das diese überhöhten Drehschwingungsamplituden in besserem Maße durch ein infolge Reibung höheres Trägheitsmoment der Tilgermasse tilgt.
Die Ausgestaltung der Steigungen der Rampen und zu diesen komplementären Gegenrampen kann an die Anforderungen an das über den Verdrehwinkel bereitzustellende Reibmoment angepasst werden. Beispielsweise können Rampen und Gegenrampen in einer Mittellage der Tilgermasse gegenüber dem Scheibenteil über einen Verdrehwinkel kleiner einem maximalen Verdrehwinkel eine Steigung Null aufweisen. Dies bedeutet, dass bei kleinen Verdrehwinkeln über einen vorgegebenen Verdrehwinkelbereich ein konstantes, beispielsweise von einer zusätzlichen und/oder der die Rampen aufweisenden Reibpaarung oder lediglich das physikalisch nicht ausschließbare Störreibungsmoment aufgebracht wird. Das Steigungsprofil über zumindest einen Teil des vorgegebenen Verdrehwinkels kann linear, progressiv, degressiv oder in Freiform ausgebildet sein.
Es versteht sich, dass der zweite Energiespeicher durch entsprechende Vorspannung gegenüber der Reibfläche der hierfür vorgesehenen Reibscheibe eine Grundreibung erzeugen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Reibeinrichtung eine weitere Reibscheibe zur Bereitstellung einer Grundreibung enthalten. Die Reibflächen der Reibeinrichtung mit variablem Reibmoment können beispielsweise zwischen einer Reibscheibe und der Tilgermasse vorgesehen sein, wobei die Reibscheibe und die Tilgermasse die entsprechenden Rampen und Gegenrampen aufweisen. Alternativ kann beispielsweise der zweite Energiespeicher über Gegenrampen verfügen, die an Rampen der Tilgermasse oder einem mit dieser verbundenen Reibscheibe angelegt sind. Weiterhin kann beispielsweise der zweite Energiespeicher an der Tilgermasse angeordnet sein und eine mit dem Scheibenteil fest verbundene Reibscheibe beaufschlagen. Es versteht sich, dass die Aufzählung der Ausführungsmöglichkeiten von Rampen, Gegenrampen in Verbindung mit der Beaufschlagung dieser durch den zweiten Energiespeicher nicht einschränkend gegenüber dem Erfindungsgedanken zu verstehen sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Kupplungsscheibe kann der erste Energiespeicher aus in einem Federkäfig eingebrachten, in Umfangsrichtung wirksamen Schraubendruckfedern gebildet sein, wobei die Tilgermasse auf dem Federkäfig drehgelagert ist und sich die Schraubenfedern in Wirkungsrichtung jeweils einseitig an dem Federkäfig und an radial in den Federkäfig erstreckten Nocken abstützen. Hierbei kann der Federkäfig radial erweiterte, in Ausnehmungen der Tilgermasse zumindest in Höhe des Verdrehwinkels spielbehaftet eingreifende Nocken aufweisen. Durch die Erstreckung der Ausnehmungen in Umfangsrichtung kann beispielsweise der Verdrehwinkel der Tilgermasse gegenüber dem Scheibenteil festgelegt werden, wenn der Federkäfig drehfest mit dem Scheibenteil verbunden ist. Hierbei schlagen die Nocken des Federkäfigs an den umfangsseitigen Begrenzungen der Ausnehmungen an. Um derartige, vergleichsweise harte Anschläge kann der Verdrehwinkel beispielsweise durch Zwischenschaltung von Puffern wie Federelementen oder Gummipuffern weich ausgestaltet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Verdrehwinkel durch eine Blocklage der Schraubenfedern festgelegt werden, wobei durch partielles Übereinanderlagern der Federwindungen der Schraubenfedern harte Anschläge vermieden werden können.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn alternativ oder zusätzlich zu anderen Verdrehwinkelbegrenzungen zwischen der Kupplungsscheibe und dem Drehschwingungstilger eine Rutschkupplung vorgesehen ist. Die Rutschkupplung ist dabei bevorzugt zwischen dem Scheibenteil und der Tilgermasse wirksam angeordnet. Beispielsweise kann der Federkäfig mit den Schraubenfedern gegenüber dem Scheibenteil entgegen der Wirkung eines dritten Energiespeichers, beispielsweise einer Tellerfeder vorgespannt verdrehbar sein. Hierbei wird ein Reibmoment zwischen Scheibenteil und Federkäfig ausgebildet, das bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments zwischen Tilgermasse und Scheibenteil überwunden wird, so dass die Tilgermasse gegenüber dem Scheibenteil über den vorgegebenen Verdrehwinkel hinaus verdreht werden kann und daher harte Anschläge unterbleiben. Die Auslegung dieses Reibmoments abhängig von der Drehsteifigkeit des ersten Energiespeichers steuert dabei, ob die Tilgermasse gegenüber dem Scheibenteil vor oder bei Erreichen eines harten Anschlags beispielsweise bei Erreichen der Blocklage oder Anschlagen der Tilgermassen an einem Bauteil des Scheibenteils durchrutscht.
Bei der Ausführung der Kupplungsscheibe mit Drehschwingungstilger mit Federkäfig kann zur Bereitstellung der Rutschkupplung vorteilhafterweise der Federkäfig axial zwischen einem sich an dem Scheibenteil axial abstützenden, dritten Energiespeicher und einem gegenüber dem Scheibenteil axial beabstandeten und fest aufgenommenen Deckblech verspannt sein. Zusätzlich können zwischen dem dritten Energiespeicher und dem Deckblech zusätzlich eine Reibscheibe und der zweite Energiespeicher verspannt sein.
Die Reibungskupplung kann nach dem erfinderischen Gedanken weiterhin neben dem vorgeschlagenen Drehschwingungstilger einen Drehschwingungsdämpfer enthalten. Hierzu ist das Scheibenteil in ein Eingangs- und Ausgangsteil geteilt, zwischen denen ein in Umfangsrichtung wirksamer vierter Energiespeicher, beispielsweise über den Umfang verteilt angeordnete Schraubenfedern, geschaltet ist. Im Weiteren kann diesem vierten Energiespeicher eine Reibeinrichtung parallel geschaltet sein.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 einen Teilschnitt durch eine Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung,
2 einen Teilschnitt durch eine der Kupplungsscheibe der 1 ähnlichen Kupplungsscheibe,
3a eine Teilansicht einer Reibeinrichtung mit über den Verdrehwinkel veränderbarem Reibmoment in Mittellage in schematischer Darstellung,
3b die Reibeinrichtung der 3a in verdrehtem Zustand,
4a mehrere Einzeldarstellungen des Momentenverhaltens eines Drehschwingungstilgers nach dem Stand der Technik über die Frequenz,
4b mehrere Einzeldarstellungen des Momentenverhaltens des vorgeschlagenen Drehschwingungstilgers über die Frequenz,
5 eine Moment-/Verdrehwinkel-Kennlinie des vorgeschlagenen Drehschwingungstilgers und
6 eine Detailansicht des Drehschwingungstilgers der 1 und 2.

1 zeigt die in einer nicht dargestellten Reibungskupplung untergebrachte Kupplungsscheibe 1, die um die Drehachse 2 angeordnet ist und mittels der Nabe 3 drehschlüssig mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist. Mit der Nabe 3 ist das die nicht dargestellten Reibbeläge zur Bildung des Reibeingriffs mit der Reibungskupplung aufnehmende Scheibenteil 4 fest verbunden, beispielsweise - wie hier gezeigt - verstemmt.
Auf der Nabe 3 ist zudem der Drehschwingungstilger 5 angeordnet, der den aus den Käfigteilen 7 gebildeten Federkäfig 6, den in diesem in Form der Schraubenfedern 9 aufgenommenen ersten Energiespeicher 8, die Tilgermasse 10 und die Reibeinrichtung 11 enthält. Der Drehschwingungstilger 5 ist auf der Nabe 3 verdrehbar aufgenommen und unter Ausbildung der Rutschkupplung 12 zwischen dem Scheibenteil 4 und dem mit der Nabe 3 verbundenen, beispielsweise - wie hier gezeigt - verstemmten Deckblech 13 axial verspannt. Zur Herstellung der Vorspannung ist ein Käfigteil 7 an dem Deckblech 13 und das andere Käfigteil 7 des zu Aufnahme der Schraubenfedern 9 geteilten Federkäfigs 6 mit dem zweiten Energiespeicher 14 der Reibeinrichtung 11 angelegt. Der als Tellerfeder 15 ausgebildete zweite Energiespeicher 14 dient als Anlage für die Reibscheibe 16 der Rutschkupplung 12, die von dem dritten Energiespeicher 17 in Form der sich an dem Scheibenteil 4 axial abstützenden Tellerfeder 18 axial beaufschlagt wird und das Reibmoment der Rutschkupplung 12 festlegt. Überschreitet eine Drehbeschleunigung zwischen dem Scheibenteil 4 und der Tilgermasse das festgelegte Maß des durch den Reibeingriff zwischen der Tellerfeder 18 und der Reibscheibe 16 festgelegten Reibmoments, rutscht der Federkäfig 6 gegenüber Scheibenteil 4 und Deckblech 13 durch und harte Anschläge zwischen Tilgermasse 10 und Federkäfig 6 werden vermieden.
Die Tilgermasse 10 ist auf dem Federkäfig 6 entgegen der Wirkung der Schraubenfedern 9 begrenzt verdrehbar. Hierzu sind an dem Federkäfig 6 radial nach außen erweiterte Nocken 19 und an der Tilgermasse 10 radial nach innen erweiterte, in den Federkäfig 6 radial eingreifende Nocken 20 vorgesehen, die die über den Umfang angeordneten und in den Federkäfig 6 eingelegten Schraubenfedern 9 jeweils stirnseitig beaufschlagen. Bei Blocklage der Schraubenfedern 9 oder Anschlagen der Nocken 19 beziehungsweise Nocken 20 an der Tilgermasse 10 beziehungsweise am Federkäfig 6 können mehr oder weniger harte Anschläge der Tilgermasse 10 gegenüber dem Federkäfig 6 eingestellt und dadurch der Verdrehwinkel zwischen diesen vorgegeben werden. Vor oder bei Erreichen eines Anschlags kann die Rutschkupplung 12 wirksam werden.
Der Wirkung des ersten Energiespeichers 8 kann zumindest über einen vorgegebenen Verdrehwinkelbereich die Reibeinrichtung 11 parallel geschaltet sein. Die Reibeinrichtung 11 verfügt hierzu über die Rampeneinrichtung 21, die aus den beiden gegeneinander relativ verdrehten Rampenteilen 22, 23 mit den im Umfangsrichtung ausgebildeten Rampen 24 und zu diesen komplementär ausgebildeten Gegenrampen 25 gebildet ist. Hierbei ist das Rampenteil 22 bevorzugt in die Tilgermasse 10 integriert, wozu die Rampen 24 in die Tilgermasse eingeprägt oder als Rampenring eingelegt sein können. Das Rampenteil 23 ist bevorzugt aus Kunststoff gebildet und mit der Tellerfeder 15 fest verbunden, beispielsweise eingehängt oder - wie gezeigt - mittels der Warzen 26 angeschmolzen.
Die durch den Reibkontakt mit der Rutschkupplung 12 reibschlüssig mit dem Scheibenteil 4 verbundene Tellerfeder 15 legt den Reibeingriff von Rampen 24 und Gegenrampen 25 fest. Bei Eintrag von Momentenschwankungen wie Drehmomentspitzen im Bereich der Frequenz des abgestimmten Drehschwingungstilgers 5 in das mit vorgegebener Drehzahl drehende Scheibenteil 4 versucht die Tilgermasse 10 infolge der Wirkung des ersten Energiespeichers 8, des an der Reibeinrichtung 11 eingestellten Reibmoments und des Trägheitsmoments der Tilgermasse 10 in einer stabilen Drehlage zu verharren, wodurch sich ein Verdrehwinkel zwischen Scheibenteil 4 und Tilgermasse 10 einstellt. Die Einstellung dieses Verdrehwinkels bewirkt den Tilgungseffekt und ist unter anderem abhängig von dem an der Reibeinrichtung 11 eingestellten Reibmoment. Da das Reibmoment mit zunehmendem Verdrehwinkel aufgrund der Ausbildung einer zunehmenden Vorspannung des zweiten Energiespeichers 14 durch die Rampeneinrichtung 21 zunimmt, werden auch Drehmomentspitzen größerer Amplitude, die größere Verdrehwinkel verursachen durch den auf die Resonanzfrequenz ausgelegten Drehschwingungstilger 5 ausreichend getilgt.
2 zeigt eine gegenüber der Kupplungsscheibe 1 der 1 leicht veränderte Kupplungsscheibe 1a mit dem Scheibenteil 4a mit Reibbelägen 27, dem Drehschwingungstilger 5a und der Rutschkupplung 12a.
In gleicher Weise ist der Drehschwingungstilger 5a aus dem Federkäfig 6a, der Tilgermasse 10a, dem ersten Energiespeicher 8a und der Reibeinrichtung 11a gebildet. Die Rampeneinrichtung 21a sowie die Energiespeicher 8a, 14a, 17a sowie das auf der Nabe 3a aufgenommene Deckblech 13a und die Reibscheibe 16a zur Bildung des Reibmoments der Rutschkupplung 12a sind entsprechend der Kupplungsscheibe 1 der 1 ausgebildet. Bei detaillierter Betrachtungsweise ist ersichtlich, dass zur Verringerung des axialen Bauraums der Kupplungsscheibe 1a Scheibenteil 4a und Tilgermasse 10a radial außen axial gegenüber ihrer Lagerung radial innen parallel verlagert sind, um die Reibbeläge 27 axial innerhalb der Stirnseite 28 der Nabe 3a anordnen zu können. Im Weiteren ist das Rampenteil 23a mit axialen Vorsprüngen 29 versehen, die in entsprechende Öffnungen der Tellerfeder 15a eingehängt sind. Die axiale Sicherung des Rampenteils 23a gegenüber der Tellerfeder 15a erfolgt durch zumindest leichte Vorspannung gegenüber dem Rampenteil 22a der Tilgermasse 10a.
Die 3a und 3b zeigen schematisch einen Ausschnitt aus der Reibeinrichtung 11 der 1 (nicht dargestellte Bezugszeichen sind auf 1 bezogen) mit der aus den Rampenteilen 22, 23 gebildeten Rampeneinrichtung 21. Das Rampenteil 22 ist axial fest an der Tilgermasse 10 aufgenommen, das Rampenteil 23 axial entgegen der Wirkung des zweiten, sich an dem Scheibenteil 4 abstützenden Energiespeichers 14 axial begrenzt verlagerbar angeordnet. Die Rampenteile 22, 23 weisen in Umfangsrichtung ausgerichtete Rampen 24, beziehungsweise Gegenrampen 25 auf, die in der in 3 gezeigten Darstellung der annähernden Mittellage bei nicht gegeneinander verdrehtem Scheibenteil 4 und Tilgermasse 10 sich annähernd gegenüberliegen, so dass der zweite Energiespeicher 14 diese unter der eingestellten Vorspannung verspannt.
Werden - wie in 3b gezeigt - Scheibenteil 4 und Tilgermasse 10 gegeneinander verdreht, werden die Rampenteile 22, 23 mit zunehmendem Verdrehwinkel zunehmend unter weiterer Komprimierung des zweiten Energiespeichers 14 entlang der Rampen 24 und Gegenrampen 25 beabstandet, so dass sich zwischen diesen das Reibmoment abhängig vom Verdrehwinkel erhöht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen Rampen 24 und Gegenrampen 25 zudem im Bereich der Mittellage ein sich über einen geringfügigen Verdrehwinkelbereich erstreckendes Plateau 30 ohne Steigung auf, so dass bei kleinen Verdrehwinkeln eine konstante Grundreibung gewährleistet ist.
4a zeigt eine prinzipielle Folge von Einzeldiagrammen einer Drehmomentamplitude über die Frequenz in einem Resonanzbereich mit von links nach rechts zunehmender Amplitude eines Drehschwingungstilgers nach dem Stand der Technik. Durch die Einstellung eines konstanten Reibmoments bilden sich mit zunehmender Amplitude neben dem getilgten Flächenanteil 31 zwei benachbarte Peaks des nicht getilgten Flächenanteils 32.
4b zeigt eine prinzipielle Folge von Einzeldiagrammen einer Drehmomentamplitude über die Frequenz in einem Resonanzbereich mit von links nach rechts zunehmender Amplitude des Drehschwingungstilgers 5 der 1 beziehungsweise 5a der 2. Durch die verdrehwinkelabhängige Einstellung des Reibmoments wird weitgängig unabhängig von der Amplitude der Momentschwankung ein im Wesentlichen gleicher Anteil von getilgtem Flächenanteil 31a und nicht getilgtem Flächenanteil 32a ohne weitere Ausbildung zusätzlicher Drehmomentamplituden, die sich in der Regel störend auswirken, erzielt.
5 zeigt eine prinzipielle Kennlinie 33 der Drehschwingungstilger 5, 5a der 1 und 2 mit dem Moment M über den Verdrehwinkel α. Gegenüber der gestrichelten Linie, die einen nicht reibungsbehafteten und damit hysteresefreien Drehschwingungstilger zeigt, sind die Momentenlinien 34, 35 bei positivem und negativem Verdrehwinkel α mit jeweils betragsmäßig gleichem Reibmoment gleicher Steigung belastet. Die Rampen beziehungsweise Gegenrampen sind daher symmetrisch zur Mittellage (α=0) und ohne Verdrehspiel - wie in den 3a, 3b gezeigt - ausgebildet.
6 zeigt eine Detailansicht des auf der Nabe 3 aufgenommenen und mittels des Deckblechs 13 axial gesicherten Drehschwingungstilgers 5 der 1. Die Tilgermasse 10 ist auf dem Federkäfig 6 zentriert und verdrehbar entgegen der Wirkung der Schraubenfedern 9 gelagert. Die Schraubenfedern 9 sind in Ausnehmungen 36 des Federkäfigs 6 aufgenommen und werden an deren Stirnseiten von den radialen Begrenzungen 37 der Ausnehmungen 36 in Umfangsrichtung beaufschlagt. Auf der gegenüberliegenden Seite werden die Schraubenfedern 9 von radial in die Ausnehmungen 36 eingreifenden Nocken 20 der Tilgermasse 10 beaufschlagt. Die Tilgermasse 10 weist weiterhin Ausnehmungen 38 auf, in die die radial erweiterten Nocken 19 des Federkäfigs 6 eingreifen und mit den in Umfangsrichtung vorgesehenen Anschlägen 39 der Ausnehmungen 38 die Verdrehwinkelbegrenzung der Tilgermasse 10 gegenüber dem Federkäfig 6 bilden. Bei Erreichen eines der beidseitigen Anschläge 39 der Ausnehmungen 38 durch die Nocken 19 wird spätestens die Rutschkupplung 12 (1) aktiviert. Alternativ kann die Rutschkupplung 12 durch Einstellung des Rutschmoments kleiner als das Reibmoment der Reibeinrichtung 11 (1) bei Verdrehwinkeln vor Erreichen der Anschläge 39 durch die Nocken 19 durchrutschen und daher ein harter Anschlag der Nocken 19 an den Anschlägen 39 vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsscheibe
1a: Kupplungsscheibe
2: Drehachse
3: Nabe
3a: Nabe
4: Scheibenteil
4a: Scheibenteil
5: Drehschwingungstilger
5a: Drehschwingungstilger
6: Federkäfig
6a: Federkäfig
7: Käfigteil
8: erster Energiespeicher
8a: erster Energiespeicher
9: Schraubenfeder
10: Tilgermasse
10a: Tilgermasse
11: Reibeinrichtung
11a: Reibeinrichtung
12: Rutschkupplung
12a: Rutschkupplung
13: Deckblech
13a: Deckblech
14: zweiter Energiespeicher
14a: zweiter Energiespeicher
15: Tellerfeder
15a: Tellerfeder
16: Reibscheibe
16a: Reibscheibe
17: dritter Energiespeicher
17a: dritter Energiespeicher
18: Tellerfeder
19: Nocken
20: Nocken
21: Rampeneinrichtung
21a: Rampeneinrichtung
22: Rampenteil
22a: Rampenteil
23: Rampenteil
23a: Rampenteil
24: Rampe
25: Gegenrampe
26: Warze
27: Reibbelag
28: Stirnseite
29: Vorsprung
30: Plateau
31: getilgter Flächenanteil
31a: getilgter Flächenanteil
32: nicht getilgter Flächenanteil
32a: nicht getilgter Flächenanteil
33: Kennlinie
34: Momentenlinie
35: Momentenlinie
36: Ausnehmung
37: Begrenzung
38: Ausnehmung
39: Anschlag
α: Verdrehwinkel
M: Moment

Claims

Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe (1, 1a) zur Übertragung von Drehmomenten mit einer Reibeinrichtung (11, 11a) mit einem vom relativen Verdrehwinkel zwischen Tilgermasse (10, 10a) und zu betilgender Masse abhängigen Reibmoment, wobei die Kupplungsscheibe (1, 1a) ein Scheibenteil (4, 4a) und eine entgegen der Wirkung eines ersten Energiespeichers (8, 8a) gegenüber dem Scheibenteil (4, 4a) um einen vorgegebenen Verdrehwinkel relativ verdrehbare Tilgermasse (10, 10a) enthält dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Scheibenteil (4, 4a) und der Tilgermasse (10, 10a) eine Rutschkupplung (12, 12a) wirksam ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Energiespeicher (8, 8a) die Reibeinrichtung (11, 11 a) mit verdrehwinkelabhängigem Reibmoment parallelgeschaltet ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung (11, 11a) eine Rampeneinrichtung (21, 21a) mit einem ersten, an der Tilgermasse (10, 10a) drehfest vorgesehenen Rampenteil (22, 22a) mit in Umfangsrichtung angeordneten Rampen (24) und einem zweiten, vom Scheibenteil (4, 4a) in Drehrichtung mitgenommenen Rampenteil (23, 23a) mit zu den Rampen (24) komplementären Gegenrampen (25) enthält und eines der beiden Rampenteile (22, 23) eine Reibfläche entgegen der Wirkung eines axial wirksamen, axial fest aufgenommenen zweiten Energiespeichers (14, 14a) beaufschlagt.
Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (8, 8a) aus in einem Federkäfig (6, 6a) eingebrachten, in Umfangsrichtung wirksamen Schraubenfedern (9) gebildet ist, wobei die Tilgermasse (10, 10a) auf dem Federkäfig (6, 6a) drehgelagert ist und sich die Schraubenfedern (9) in Wirkungsrichtung jeweils einseitig an dem Federkäfig (6, 6a) und an radial in den Federkäfig erstreckten Nocken (20) der Tilgermasse (10, 10a) abstützen.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkäfig (6, 6a) radial erweiterte, in Ausnehmungen (38) der Tilgermasse (10, 10a) zumindest in Höhe des Verdrehwinkels spielbehaftet eingreifende Nocken (19) aufweist.
Reibungskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkäfig (6, 6a) axial zwischen einem sich an dem Scheibenteil (4, 4a) axial abstützenden, dritten Energiespeicher (17, 17a) und einem gegenüber dem Scheibenteil (4, 4a) axial beabstandeten und fest aufgenommenen Deckblech (13, 13a) verspannt ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dritten Energiespeicher (17, 17a) und dem Deckblech (13, 13a) zusätzlich eine Reibscheibe (16, 16a) und der zweite Energiespeicher (14, 14a) verspannt ist.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Rampen (24) und Gegenrampen (25) in einer Mittellage der Tilgermasse (10, 10a) gegenüber dem Scheibenteil (4, 4a) über einen Verdrehwinkel kleiner einem maximalen Verdrehwinkel eine Steigung Null aufweisen.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung über zumindest einen Teil des vorgegebenen Verdrehwinkels linear ist.