DE19510831A1 - Kupplungsscheibe mit maximalen Federvolumen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung bei Kupplungsscheiben mit Torsionsdämpfeinrichtung den für die Torsionsdämpfeinrichtung zur Verfügung stehenden Raum optimal zu nutzen, um einen möglichst großen Energieinhalt der Schraubenfedern nutzen zu können.

Der für die Anordnung der Federn geeignete Raum wird einmal durch den Innendurchmesser der Reibbelagringe bestimmt, wobei zusätzlich Platz für die Befestigung der Reibbelagträger zu berücksichtigen ist. Etwa bis zu den Reibbelagbefestigungselementen können die scheibenförmigen Bauteile mit den Fenstern zur Aufnahme der Schraubenfedern im Außendurchmesser genutzt werden. Nach radial innen hin ist dieser Bauraum begrenzt durch die Nabe, die mit einer Innenverzahnung auf einer Getriebewelle drehfest angeordnet ist. In axialer Richtung ist der Bauraum durch konstruktive Gegebenheiten der übrigen Bauelemente der Reibungskupplung mehr oder weniger konkret vorgegeben.

Aus dem Stand der Technik sind mehrere Wege aufgezeigt, Schraubenfedern in diesem Raum vorzugeben. So ist bei der Offenlegungsschrift 14 25 209 ein zweireihiger Torsionsdämpfer gezeigt, bei welchem zwei Reihen von Schraubenfedern konzentrisch zueinander auf unterschiedlichen mittleren Durchmessern angeordnet sind. Dabei spielt es primär keine Rolle, ob beide Federsätze in Reihe oder parallel geschaltet sind. Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 42 43 545 eine Bauart bekannt, bei welcher zwei Reihen von Schraubenfedern mit geringem Durchmesserunterschied axial nebeneinander angeordnet sind. Unabhängig von der Anordnung von Federn in einreihigen oder in mehrreihigen Anordnungen wird zur optimalen Nutzung des radialen Bauraums erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Reibbelagringe eine Verhältnis Außendurchmesser D_A zu Innendurchmesser D_I kleiner 1,4 aufweisen und das Verhältnis von Außendurchmesser D_A der Reibbelagringe zum Außendurchmesser D_a der scheibenförmigen Teile der Torsionsdämpfeinrichtung kleiner oder gleich 1,4 ist. Durch die radial schmal bauende Ausführung der Reibbelagringe unter Beibehaltung des Außendurchmessers ist es möglich, einen größeren Innendurchmesser zu verwirklichen, wodurch auch die Schraubenfedern auf einen insgesamt größeren mittleren Durchmesser angeordnet werden können und so ein größerer Energieinhalt der Federn des Torsionsdämpfers genutzt werden kann. Die Verkleinerung des Verhältnisses von Außendurchmesser zu Innendurchmesser bei den Reibbelagringen hat in überraschender Weise eine größere Übertragungsfähigkeit von Drehmoment ergeben. Dies ist darauf zurückzuführen, daß während der Rutschphase der Reibungskupplung und während der Erwärmung der Reibringe diese bei dem vorgeschlagenen Durchmesserverhältnis einer geringeren Verwerfung unterliegen, so daß ein größerer Anteil der Reibfläche der Reibringe an den Gegenreibflächen der Reibungskupplung an liegen kann. Dadurch ist sichergestellt, daß die entstehende Reibungswärme sich gleichmäßiger auf das Material der Reibringe verteilen kann und somit die Spitzenbelastungen stark abgesenkt werden können. Dadurch ist es möglich gegenüber den herkömmlichen Reibungskupplungen den Außendurchmesser der scheibenförmigen Teile der Torsionsdämpfeinrichtung zu vergrößern, wodurch auch die Schraubenfedern auf einen größeren Durchmesser angeordnet werden können.

Ein vorteilhaftes Durchmesserverhältnis im Sinne der Aufgabenstellung von Außendurchmesser der Reibbelagringe zu Außendurchmesser der scheibenförmigen Teile der Torsionsdämpfeinrichtung hat sich in der Größenordnung von 1,15 bis 1,38 ergeben. Dadurch ist es möglich, auch die Fenster für die Schraubenfedern weiter nach radial außen zu versetzen und die Anzahl der Federn bzw. (und/oder) die Federlängen und/oder Durchmesser entsprechend zu erhöhen, so daß der maximale Energieinhalt dieser Schraubenfedern oder des Torsionsdämpfers vergrößert werden kann. Dabei kann entweder eine besonders hohes Anschlagmoment erzielt werden, eine besonders flache Federkennlinie oder eine Kombination aus diesen beiden Merkmalen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Verhältnis von Außendurchmesser der Reibbelagringe zu Außendurchmesser der scheibenförmigen Teile der Torsionsdämpfeinrichtung bei 1,35 liegt. Ein solches Durchmesserverhältnis hat sich bei der Entwicklung entsprechend der Aufgabenstellung als besonders vorteilhaft erwiesen. Nachfolgend ist eine kleine Tabelle aufgeführt, in welcher Durchmesserbeispiele aufgeführt sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft zumindest einen Teil der Schraubenfedern mit einem Verhältnis von Außendurchmesser zu Länge im ungespannten Zustand von größer oder gleich 0,7 auszustatten. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei einem solchen Durchmesserverhältnis der Schraubenfedern eine besonders großer Energieinhalt zu realisieren ist. Ein noch größerer Energieinhalt kann dann realisiert werden, wenn die Schraubenfedern mit einer oder mehreren Innenfedern versehen sind, so daß ein möglichst großer Anteil des Innenvolumens jeder Schraubenfeder zur Krafterzeugung herangezogen wird.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Kupplungsscheibe;

Fig. 2 die Teilansicht dieser Kupplungsscheibe;

Fig. 3 die vergrößerte Darstellung eines Schraubenfedersatzes.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch eine Kupplungsscheibe 1 und Fig. 2 zeigt die Teilansicht der Kupplungsscheibe 1 entsprechend Fig. 1 von der rechten Seite. Die Kupplungsscheibe 1 weist eine Nabe 3 auf, die konzentrisch zu einer Drehachse 4 angeordnet ist und die eine Innenverzahnung aufweist zum drehfesten Aufsetzen auf eine nicht dargestellte Getriebewelle. Auf die Nabe 3 ist ein Nabenring 15 aufgesetzt, wobei zwischen beiden Teilen eine Verzahnung 16 vorgesehen ist, mit einem vorgegebenen Spiel in Umfangsrichtung. Auf den Nabenring 15 ist eine Nabenscheibe 18 verdrehbar geführt, die in ihrem äußeren Durchmesserbereich mit einem Belagträger 16 verbunden ist, der zu beiden Seiten die Reibbelagringe 2 trägt. Seitlich der Nabenscheibe 8 und im Abstand davon sind zwei Deckbleche 7 angeordnet, die etwa den gleichen Außendurchmesser wie die Nabenscheibe 8 aufweisen und die nach radial innen bis zur Nabe 3 reichen, wobei sie über mehrere am Umfang verteilte Niete 14 mit dem Nabenring 15 fest verbunden sind. Die Nabenscheibe 8 und die Deckbleche 7 weisen - wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich - am Umfang auf zwei unterschiedlichen Durchmessern verteilt zwei Sätze von Federn 9, 10 bzw. 11, 12 auf. In diesen Fenstern sind Schraubenfedern 13 aufgenommen, die bei Drehmomentbeaufschlagung der Kupplungsscheibe komprimiert werden. Dabei verdreht sich die Nabenscheibe 8 gegenüber den Deckblechen 7 mit dem Nabenring 15. Das umfangsmäßige Spiel in der Verzahnung 16 kann dann vorgesehen werden, wenn ein Leerlaufdämpfer 6 vorhanden ist. Dieser ist wirkungsmäßig zwischen den beiden Deckblechen 7 und der Nabe 3 angeordnet entsprechend der Fig. 1. Anschließend an den Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfers 6 kommt die Torsionsdämpfeinrichtung 5 zum Einsatz. Dabei verdreht sich die Nabenscheibe 8 durch das über die Reibbelagringe 2 eingeleitete Drehmoment relativ gegenüber den feststehenden Deckblechen 7, die über den Nabenring 15 und die Verzahnung 16 fest mit der Nabe 3 verbunden sind, wodurch die Schraubenfedern 13 komprimiert werden. Im vorliegenden Fall sind zwei Sätze von Schraubenfedern radial übereinander angeordnet, was sich dann als vorteilhaft erweist, wenn der axiale Bauraum keine Federn mit größerem Durchmesser zuläßt. Durch die Verkleinerung der radialen Erstreckung der Reibbelagringe unter Beibehaltung des Außendurchmesser D_A ergibt sich ein größerer Innendurchmesser D_I der Reibbelagringe, wodurch wiederum die beiden Deckbleche 7 in ihrem Außendurchmesser D_a nahe an den Innendurchmesser D_I herabgeführt werden können. Dadurch ist es möglich, in radialer Richtung Platz zu schaffen für die Unterbringung von Schraubenfedern 13. Der Durchmesserunterschied zwischen D_I und D_a ist darin zu sehen, daß bei herkömmlichen Kupplungsscheiben der Belagträger 18 mit der Nabenscheibe 8 vernieten werden muß und sowohl die dazu verwendeten Nieten als auch das Nietwerkzeug Platz radial innerhalb der Reibbelagringe 2 finden müssen. Im vorliegenden Fall ist eine Schweißverbindung angedeutet, welche den Unterschied D_I zu D_a auf ein kleines Maß reduziert.

In Fig. 3 ist ein Schraubenfedersatz dargestellt, der in die Fenster 9 bis 12 eingesetzt werden kann. Der von der Schraubenfeder 13 mit dem größten Durchmesser umschlossene Raum ist dabei so bemessen, daß das Verhältnis Durchmesser d_a zu Länge I_o im ungespannten Zustand größer oder gleich 0,7 ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen sehr großen Energieinhalt der Schraubenfeder 13 im komprimierten Zustand. Der Energieinhalt kann - bezogen auf den Einbauraum - noch vergrößert werden, wenn die Schraubenfeder 13 mit einer oder mit mehreren Innenfedern 17 versehen wird.

Bei entsprechend günstigen axialen Bauverhältnissen ist es möglich, mit nur einem Schraubenfedersatz auszukommen, wobei dann die einzelnen Federn größere Außendurchmesser aufweisen. Es kann dann auf die etwas aufwendigere zweireihige Ausführung verzichtet werden.

Claims (5)

1. Kupplungsscheibe, insbesondere für eine Kraftfahrzeugreibungskupplung, umfassend Reibbelagringe als Eingangsteil, eine Nabe zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle als Ausgangsteil, eine dazwischen angeordnete Torsionsdämpfeinrichtung in Form von scheibenförmigen Teilen mit Fenstern zur Anordnung von Schraubenfedern, die bei Drehmomentbeaufschlagung durch relative Verdrehung der scheibenförmigen Teile komprimiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbelagringe (2) ein Verhältnis Außendurchmesser (D_A) zu Innendurchmesser (D_I) von kleiner 1,4 aufweisen und das Verhältnis von Außendurchmesser (D_A) der Reibbelagringe (2) zu Außendurchmesser (D_a) der scheibenförmigen Teile (7, 8) der Torsionsdämpfeinrichtung (5) kleiner oder gleich 1,4 ist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Außendurchmesser (D_A) der Reibbelagringe (2) zu Außendurchmesser (D_a) der scheibenförmigen Teile (7, 8) der Torsionsdämpfeinrichtung (5) in einem Bereich von 1,15 bis 1,38 liegt.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Außendurchmesser (D_A) der Reibbelagring (2) zum Außendurchmesser (D_a) der scheibenförmigen Teile (7, 8) der Torsionsdämpfeinrichtung (5) bei 1,35 liegt.

4. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Schraubenfedern (13) eine Verhältnis von Außendurchmesser (d_a) zur Länge (I_o) im ungespannten Zustand von größer oder gleich 0,7 aufweisen.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (13) mit einer oder mehren Innenfedern (17) verbaut sind.