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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Die Patentanmeldung
DE 10 2006 028 552 offenbart eine Kupplungsvorrichtung mit einem Schwungrad, das am Ende einer Kurbelwelle eines Thermomotors befestigt ist und als Reaktionsplatte dient, und mit einer Druckplatte, die in Bezug auf die Reaktionsplatte zwischen einer angenäherten Stellung der Platten, in der die Platten eine Reibscheibe klemmen, und einer beabstandeten Stellung der Platten beweglich ist, in der die Platten die Reibscheibe freigeben.
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Diese ist über federnde Dämpfungsmittel drehbar an eine mittlere Nabe gekoppelt. Die mittlere Nabe weist Rillen auf, die mit komplementären Rillen einer Eingangswelle eines Getriebes zusammenwirken.
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Die Nabe ist ferner mit Pendeldämpfungsmitteln ausgestattet. Diese weisen einen Träger auf, dessen radial innerer Umfang an der Nabe befestigt ist und dessen radial äußerer Teil mit Pendelmassen ausgestattet ist, die zum Träger beweglich sind. Mit derartigen Pendeldämpfungsmitteln ist es möglich, die Schwingungen und Rotationsungleichförmigkeiten des Motors zu dämpfen und aufzunehmen.
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Die Reibscheibe ist mit Reibbelägen ausgestattet, die dazu vorgesehen sind, gegen die Druckplatte und gegen die Reaktionsplatte zu reiben. Diese Beläge nutzen sich im Betrieb ab, was die Position der Reibscheibe und somit die der Nabe, mit der sie verbunden ist, verändert. In diesem Fall ist somit auch die Position der Pendeldämpfungsmittel mit der Zeit variabel, insbesondere in Abhängigkeit von der Abnutzung der Beläge.
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Darüber hinaus wird die Anbringung der Nabe an der Eingangswelle des Getriebes mit Spiel ausgeführt, was eine Kugelgelenkverbindung der Nabe zur Welle ermöglicht, wodurch erneut eine Ungenauigkeit hinsichtlich der tatsächlichen Stellung der Pendeldämpfungsmittel im Betrieb erzeugt wird. Schließlich kann sich die Welle in einem nicht unbedeutenden Ausmaß durchbiegen, wenn sie ein hohes Drehmoment überträgt.
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Durch derartige Ungenauigkeiten hinsichtlich der Positionierung ist es zwingend erforderlich, relativ große Hohlräume zur Aufnahme der Dämpfungsmittel auszubilden, um jegliches Risiko einer Wechselwirkung oder Kollision mit anderen Teilen der Kupplungsvorrichtung zu verhindern.
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Bei einem Kraftfahrzeug zum Beispiel ist jedoch der verfügbare Raum zur Aufnahme der Kupplungsvorrichtung relativ gering und zahlreichen Anforderungen hinsichtlich des Raumbedarfs unterworfen.
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Darüber hinaus kann die Verlagerung der Dämpfungsmittel ihren Wirkungsgrad sowie den Betrieb des Kupplungsmechanismus selbst stören (schlechte Freigabe der Reibscheibe, Geräuschphänomene).
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Die Patentanmeldung
DE 196 18 864 offenbart eine Kupplungsvorrichtung, bei der der Träger drehbar am Schwungrad angebracht und über ein Verbindungsorgan, das an die Nabe genietet ist, drehbar an die Nabe gekoppelt ist. Die Verbindung zwischen dem Verbindungsorgan und dem Träger der Pendelmassen wird durch auskuppelbare Mittel gewährleistet.
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Ein derartiger Aufbau ist neben seiner großen Komplexität auch von der axialen Stellung der Nabe abhängig. Im Betrieb rufen nämlich der Verscheiß der Beläge der Reibscheibe, das Phänomen der Kugelgelenkverbindung der Nabe in Bezug auf die Welle und das Biegephänomen der Welle eine Verlagerung des Verbindungsorgans hervor, die den Betrieb der auskuppelbaren Mittel und somit die Wirksamkeit der Pendelmassen beeinträchtigen kann.
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Die Patentanmeldung
DE 2012 213 904 offenbart eine Kupplungsvorrichtung, bei der die Pendeldämpfungsmittel an der Abtriebswelle angebracht und drehbar mit dieser verbunden sind. Die Pendeldämpfungsmittel weisen insbesondere einen ringförmigen Träger auf, an dessen radial äußerem Teil die Pendelmassen angebracht sind, wobei der radial innere Umfang des Trägers Rillen aufweist, die mit komplementären Rillen der Abtriebswelle zusammenwirken. Bei einem derartigen Aufbau ist es zwingend erforderlich, ein geringfügiges Montagespiel zwischen den Rillen des Trägers der Pendeldämpfungsmittel und den Rillen der Abtriebswelle vorzusehen. Ein derartiges Spiel ermöglicht eine leichte Drehung der Pendeldämpfungsmittel in Bezug auf die Abtriebswelle, was die Wirksamkeit der Pendelmassen deutlich verschlechtert und im Betrieb Geräusche verursachen kann.
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Das Ziel der Erfindung besteht insbesondere darin, eine einfache, wirksame und wirtschaftliche Lösung zu diesen Problemen zu bieten.
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Zu diesem Zweck schlägt sie eine Kupplungsvorrichtung vor, die ein Schwungrad, das an einer Eingangswelle wie etwa einer Kurbelwelle befestigt werden soll, und eine Nabe aufweist, die drehbar an eine Abtriebswelle wie etwa eine Eingangswelle eines Getriebes gekoppelt ist, wobei ein Kupplungsmechanismus die drehbare Kopplung und Entkoppplung des Schwungrads und der Nabe ermöglicht und Dämpfungsmittel einen Träger aufweisen, der mit Pendelmassen ausgestattet und über komplementäre Rillen bzw. Nuten der Dämpfungsmittel und der Abtriebswelle drehbar an die Abtriebswelle gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendeldämpfungsmittel eine kegelstumpfförmige Fläche aufweisen, die mit einer komplementären kegelstumpfförmigen Fläche der Abtriebswelle in Eingriff steht, wobei ein Druckorgan die kegelstumpfförmige Fläche der Dämpfungsmittel in Anlage gegen die kegelstumpfförmige Fläche der Abtriebswelle presst.
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Die Pendeldämpfungsmittel sind somit nicht mit der Nabe verbunden und nicht von einer möglichen axialen Verlagerung der Nabe oder von dem Phänomen der Kugelgelenkverbindung der Nabe in Bezug auf die Abtriebswelle abhängig. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist relativ einfach, und es ist möglich, den Platzverbrauch der Kupplungsvorrichtung aus den oben genannten Gründen zu verringern.
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Die Verbindung zwischen den Pendeldämpfungsmitteln und der Abtriebswelle über dien komplementäre kegelstumpfförmigen Flächen ermöglichen es, ein hohes Drehmoment durch Reibung zu übertragen. Das mit Hilfe einer solchen Verbindung übertragbare Drehmoment ist insbesondere von der Reibungsfläche und von der axial durch das Druckorgan ausgeübten Kraft abhängig. Eine solche Verbindung verhindert jegliches Montagespiel sowie die sich daraus ergebende Nachteile (Verringerung der Wirksamkeit der Pendeldämpfungsmittel, Geräusche). Diese Verbindung kann auch die Rolle von Ausrückmitteln im Falle eines Überdrehmoments aufgrund einer Sättigung des Federwegs der Pendelmassen oder eines Aufpralls de Massen spielen.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist das Druckorgan elastisch verformbar.
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Zudem ist der Neigungswinkel der kegelstumpfförmigen Flächen kleiner als 11°.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Schwungrad einen ringförmigen Rand aufweisen, um welchen der Träger über ein Lager angebracht ist, wobei die Pendeldämpfungsmittel zudem ein Verbindungsorgan aufweisen, das den Träger mit der Abtriebswelle verbindet und die kegelstumpfförmige Fläche, die mit der komplementären kegelstumpfförmigen Fläche der Abtriebswelle in Eingriff steht, aufweist.
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In diesem Fall kann das Verbindungsorgan ein Blech aufweisen, das sich radial zwischen dem Träger und der Abtriebswelle erstreckt, so dass die nicht nützliche Masse der Pendeldämpfungsmittel sowie ihr Platzverbrauch reduziert werden. Durch die Verwendung eines Blechs, das vorzugsweise flexibel ist, ist es ferner möglich zu verhindern, dass die Biegephänomene der Abtriebswelle im Betrieb die Wirksamkeit der Pendelmassen beeinträchtigen.
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Zudem kann das Blech elastisch verformbar sein und eine axiale Rückstellkraft ausüben, so dass die kegelstumpfförmige Fläche des Verbindungsorgans in Anlage gegen die kegelstumpfförmigen Fläche der Abtriebswelle gepresst wird.
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Das Blech bildet somit mindestens einen Teil des Druckorgans.
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Das Verbindungsorgan kann einen Ring aufweisen, dessen radial innerer Umfang die entsprechende kegelstumpfförmige Fläche aufweist. Der Ring kann am radial inneren Umfang des Blechs, beispielsweise durch eine Nietverbindung befestigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Träger ringförmig und an der Abtriebswelle angebracht, wobei der radial innere Umfang des Trägers die mit der kegelstumpfförmigen Fläche der Abtriebswelle in Eingriff stehende kegelstumpfförmige Fläche aufweist.
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Vorzugsweise weist das Schwungrad einen sogenannten stromaufwärtigen ersten Teil auf, der an der Eingangswelle befestigt werden soll, und einen sogenannten stromabwärtigen zweiten Teil, der am ersten Teil befestigt ist und mit diesem einen ringförmigen Hohlraum definiert, in dem der Träger und die Pendelmassen mindestens teilweise aufgenommen sind.
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In diesem Fall kann der Kupplungsmechanismus eine Druckplatte aufweisen, die in Bezug auf eine Reaktionsplatte beweglich ist, wobei die Druckplatte und die Reaktionsplatte eine drehbar an die Nabe gekoppelte Reibscheibe klemmen oder freigeben können und die Reaktionsplatte durch den zweiten Teil des Schwungrads gebildet ist.
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Die Reibscheibe kann dann über Dämpfungsmittel und/oder Vordämpfungsmittel an die Nabe gekoppelt sein. Vordämpfungsmittel sind insbesondere aus der Patentanmeldung
FR 2 984 982 auf den Namen der Anmelderin bekannt.
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Die Erfindung wird beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht einschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben ist, besser verstanden und weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung klarer. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Ansicht im Axialschnitt einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine Detailansicht des mit II bezeichneten Bereichs aus 1,
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3 und 4 perspektivische Ansichten des Verbindungsorgans der Vorrichtung der 1 und 2,
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5 eine Ansicht, die der 1 entspricht und eine zweite Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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Die 1 bis 4 veranschaulichen eine Kupplungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Diese Vorrichtung weist ein Schwungrad 2 auf, das in 1 stromaufwärts liegt und einen ersten ringförmigen Teil 3 und einen zweiten ringförmigen Teil 4 aufweist. Der erste Teil 3 weist einen radialen Abschnitt 5 auf, dessen radial innerer Umfang Durchgangslöcher 6 für Schrauben 7 aufweist, die zur Befestigung des Schwungrads 2 am stromabwärtigen Ende einer Kurbelwelle 8 eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs dienen. Ein ringförmiger Rand 9 erstreckt sich ausgehend von der stromabwärtigen Fläche des radialen Teils 5 axial nach unten. Dieser Rand 9 weist eine radial äußere Fläche 10 auf, die zylindrisch ist.
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Der radial äußere Umfang des radialen Teils 5 trägt einen gezahnten Kranz 11 und ist durch einen zylindrischen Rand 12, der sich nach unten erstreckt, verlängert, der selbst durch einen ringförmigen und radial äußeren hervorstehenden Teil 13 verlängert ist.
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Der zweite Teil 4 weist einen radialen Teil 14 auf, dessen radial äußerer Umfang durch einen sich nach unten erstreckenden zylindrischen Rand 15 verlängert ist. Die stromaufwärtige radiale Fläche des zweiten Teils 4 weist einen ringförmigen, vertieften Außenumfangsbereich 16 auf, der den ringförmigen hervorstehenden Teil 13 des ersten Teils 3 aufnimmt. Das freie ebene Ende des Rands 12 liegt an der stromaufwärtigen radialen Fläche des zweiten Teils 4 an. Die beiden Teile 3, 4 des Schwungrads 2 sind an ihrem radial äußeren Rand über Schrauben 17 aneinander befestigt.
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Die Schrauben 17 dienen auch zur Befestigung eines glockenförmigen Deckels 18, der stromabwärts des zweiten Teils 4 des Schwungrads 2 befestigt ist, wobei das Innenvolumen des Deckels 18 dazu dient, einen Kupplungsmechanismus 19 zumindest teilweise aufzunehmen.
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Der zweite Teil
4 des Schwungrads
2 weist eine stromabwärtige radiale Fläche
20 auf, die für die Anlage der Beläge
21 einer Reibscheibe
22 des Kupplungsmechanismus
19 dient. Dieser zweite Teil
4 bildet somit eine Reaktionsplatte des Kupplungsmechanismus
19. Die Reibscheibe
22 ist über federnde Dämpfungsmittel
24 und über federnde Vordämpfungsmittel
25 mit einer mittleren Nabe
23 verbunden. Der Aufbau dieser Dämpfungsmittel
24 und Vordämpfungsmittel
25 wird hier nicht ausführlich erläutert und ist aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der Patentanmeldung
FR 2 984 982 auf den Namen der Anmelderin bekannt.
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Die Nabe 23 weist Innenrillen 26 auf, die mit den Außenrillen einer Eingangswelle 27 eines Getriebes, die auch als Abtriebswelle der Kupplungsvorrichtung 1 bezeichnet wird, zusammenwirken.
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Der Kupplungsmechanismus 19 weist ferner eine Druckplatte 28 auf, die in Bezug auf die Reaktionsplatte 4 zwischen einer angenäherten Stellung der Reaktionsplatte 4, in der die Platten 4, 28 die Reibscheibe 22 klemmen (eingerückte Stellung), und einer beabstandeten Stellung der Platten 4, 28, in der die Platten 4, 28 die Reibscheibe 22 freigeben (ausgerückte Stellung), axial translatorisch beweglich ist. Die Platten 4, 28, der Deckel 18 und das Schwungrad 2 sind drehbar zueinander gekoppelt.
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Die Verlagerung der Druckplatte 28 erfolgt über eine Membran 29, die auf Höhe von Bereichen 30, wie dies an sich bekannt ist, am Deckel 18 anliegt.
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Die Kupplungsvorrichtung 1 weist außerdem Pendeldämpfungsmittel 31 mit einem Träger auf, der aus einem radial inneren ersten Teil 32 und einem radial äußeren zweiten Teil 33, die mit Nieten 34 aneinander befestigt sind. Der erste Teil 3 des Schwungrads 2 weist Löcher 40 auf, die für den Durchgang eines Nietwerkzeugs für das Anordnen der Niete 34 dienen.
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Der erste Teil 32 des Trägers ist über ein Lager, wie etwa ein Kugellager 35, um die Außenfläche 10 des Rands 9 des ersten Teils 3 des Schwungrads 2 schwenkbar angebracht. Pendelmassen 36 sind paarweise am zweiten Teil 33 des Trägers angebracht, wobei die Massen 36 eines gleichen Paars einander gegenüber und auf der einen und auf der anderen Seite des zweiten Teils 33 angeordnet sind. Die Massen 36 weisen bogenförmige langgestreckte Löcher auf, in die die Enden von Rollen 38 eingreifen (2). Die Mittelbereiche der Rollen 38 greifen in bogenförmige langgestreckte Löcher des zweiten Teils 33 des Trägers ein. Weitere Montagearten, die dem Fachmann bekannt sind, können auch zur Anbringung der Pendelmassen 36 am Träger 32, 33 angewendet werden.
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Bei der Drehung des Trägers 32, 33 werden somit die Massen 36 in eine Pendelbewegung in Bezug auf den Träger 32, 33 versetzt, wobei die Bahnen der Massen 36 insbesondere von den Formen der oben genannten langgestreckten Löcher abhängig sind.
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Ein Verbindungsorgan 41 verbindet den Träger 32, 33 mit der Eingangswelle 27 des Getriebes. Dieses Verbindungsorgan 41, das in den 3 und 4 besser zu sehen ist, weist ein dünnes und flexibles Metallblech 42 auf, dessen Dicke zwischen 0,4 und 1,5 mm beträgt. Der radial äußere Umfang des Blechs 42 weist Löcher 43 auf, die den Durchgang der Niete 34 ermöglichen, so dass das Blech 42 am Träger 32, 33 befestigt wird. Der radial innere Umfang des Blechs 42 weist Laschen 44 auf, die sich radial nach innen erstrecken, wobei jede Lasche beispielsweise durch Nietverbindung an einem radialen Flansch 45 befestigt, der sich am äußeren Umfang eines Rings 46 erstreckt. Der Ring 46 weist insbesondere eine radial innere kegelstumpfförmige Fläche 47 auf, die an einer komplementären kegelstumpfförmige Fläche 48 der Abtriebswelle 27 anliegt. Zwischen den Laschen 44 sind Abstände 49 so abgegrenzt, um die Montage oder Demontage der Schrauben 7 zu ermöglichen.
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Das Blech 42 ist elastisch verformbar und übt eine Rückstellkraft beispielsweise zwischen 100 und 400 N aus, die axial stromaufwärts gerichtet ist und darauf abzielt, die kegelstumpfförmige Fläche 47 des Rings 46 in Anlage gegen die komplementäre kegelstumpfförmige Fläche 48 der Abtriebswelle 27 zu pressen. Die Flächen 47, 48, die sich in Anlage oder Eingriff befinden, ermöglichen die Übertragung eines Drehmoments durch Reibung, das beispielsweise zwischen 15 und 40 N.m. beträgt. Das mit Hilfe einer solchen Verbindung übertragbare Drehmoment hängt insbesondere von der Reibfläche und der axial durch das Blech 42 ausgeübte Kraft aus.
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Eine solche Verbindung verhindert jegliches Montagespiel zwischen der Abtriebswelle 27 und den Pendeldämpfungsmitteln 31 sowie die sich daraus ergebenden Nachteile (Reduzierung der Wirksamkeit der Pendeldämpfungsmittel 31, Geräusche). Diese Verbindung kann auch die Rolle von Ausrückmitteln im Falle eines Überdrehmoments aufgrund einer Sättigung des Federwegs der Pendelmassen oder eines Aufpralls de Massen spielen.
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Während des Betriebs der Kupplungsvorrichtung 1 bewirkt in der eingerückten Stellung des Kupplungsmechanismus 19 die Drehung der Kurbelwelle 8 die der Welle 27. In den Ausrückphasen (z.B. bei einem Gangwechsel) können sich die Drehgeschwindigkeit der Welle 27 und die des Schwungrads 2 voneinander unterscheiden. In allen Fällen führt die Drehung der Welle 27 über das Verbindungsorgan 41 die Drehung des Trägers 32, 33 herbei, der mit den Pendelmassen 36 ausgestattet ist. Wie oben erläutert, wird die Wirksamkeit dieser Pendeldämpfungsmittel 31 nicht durch eine Verlagerung der Nabe 23 beeinträchtigt, die insbesondere auf einen Verschleiß der Beläge 21 der Reibscheibe 22 oder eine Kugelgelenkverbindung der Nabe 23 an der Welle 27 zurückzuführen ist. Darüber hinaus ist es aufgrund der flexiblen Eigenschaft des Blechs 42 möglich zu verhindern, dass die Biegephänomene der Welle 27 das Verhalten und die Wirksamkeit der Pendeldämpfungsmittel 31 beeinträchtigen. Schließlich ermöglicht die Verwendung der komplementären kegelstumpfförmige Flächen 47, 48, die Geräusche zu begrenzen und die Wirksamkeit der Pendeldämpfungsmittel 31 zu gewährleisten.
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Die 5 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 1. Diese unterscheidet sich von denjenigen der 1 bis 4 dadurch, dass die Pendeldämpfungsmittel 31 einen Träger 32 umfassen, der unmittelbar an der Antriebswelle 27 und nicht mehr um einen Rand des Schwungrads 2 angebracht ist. Wie zuvor sind die Pendeldämpfungsmitteln 36 am radial äußeren Abschnitt des Trägers 32 auf der einen und auf der anderen Seite des Trägers 32 angebracht. Die kegelstumpfförmige Fläche 46 ist unmittelbar am radial inneren Abschnitt des Trägers 32 gebildet. Ein Druckorgan, das beispielsweise die Form eines elastischen und axial verformbaren Tellerfeder, z.B. vom Typ eines Belleville-Dichtungsrings hat, ist zwischen der Abtriebswelle 27 und dem radial inneren Umfang des Trägers 32 angebracht. Genauer gesagt liegt das stromaufwärtige, radial innere Ende der Tellerfeder 50 an einem axialen Anschlagelement, beispielsweise einem elastischen geschlitzten Ring 51 vom Typ Sicherungsring an, und das stromabwärtige und radial äußere Ende der Tellerfeder 50 liegt an der stromaufwärtigen Fläche des Trägers 32 an. Auf diese Weise presst die Tellerfeder 50 die kegelstumpfförmige Fläche 47 des Trägers 32 in Anlage gegen die komplementäre kegelstumpfförmige Fläche 48 der Abtriebswelle 27.
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Ein Blech 52 ist am mittleren Abschnitt des Trägers 32 (5) befestigt. Dieses Blech 52 erstreckt sich radial nach außen und bildet ein thermisches Schutzelement (Ablenkeinrichtung) sowie ein Schutzelement gegen den Staub, der insbesondere von den Reibbelägen stammt. Im Träger 32 sind Löcher 53 ausgebildet, um den Durchgang der Schrauben 7 zu ermöglichen.
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Die Funktionsweise einer solchen Kupplungsvorrichtung 1 ist derjenigen ähnlich, die mit Bezug auf die 1 bis 4 zuvor beschrieben wurde.
