DE19522626A1 - Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer - Google Patents

Description

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

Kupplungsscheiben dieser Bauart sind in verschiedenen Ausführungsformen be­ kannt, so ist es beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 39 21 283 bekannt, die Nabenscheibe des Leerlaufsystems drehfest in die im Durchmesser gekürzte Außenverzahnung der Nabe einzusetzen und dort gegen einen Axialan­ schlag zu verstemmen. Des weiteren ist die Einrichtung zur Erzeugung einer Grundreibung zwischen einem Deckblech und dem Stirnende der Verzahnung der Nabe angeordnet. An dieser Stelle ist infolge der unterbrochenen Auflage ein er­ höhter Aufwand nötig in Form von Beilagscheiben etc.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kupplungsschei­ be mit Torsionsschwingungsdämpfer entsprechend dem Stand der Technik eine Funktionsverbesserung im Hinblick auf Reibkraftkonstanz in der Grundreibung zu erzielen, wobei möglichst wenig Einzelteile verwendet werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. Durch die axial schwimmende Anordnung der Nabenscheibe für das Leerlaufsystem und durch das Vorsehen der Feder für die Grundreibung zwischen dieser Nabenschei­ be und der Stufe, die in der Außenverzahnung der Nabe gebildet ist, ist es mög­ lich, ohne zusätzliche Bauteile eine Grundreibeinrichtung zu realisieren, bei wel­ cher die die Andruckkraft aufbringende Feder zwischen zwei Bauteilen angeord­ net ist, die keine Relativverdrehung zueinander aufweisen. Dadurch ist die Feder weitgehend vor Verschleiß gesichert und das Grundreibmoment bleibt über die gesamte Lebensdauer nahezu konstant.

Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, daß die Feder als Tellerfeder aus­ gebildet ist. Ein solche Tellerfeder kann durch die Wahl ihrer Einbaulage so ausge­ legt werden, daß sie auch über einen größeren Verschleißbereich der Bauteile, die die Grundreibung umfassen, eine konstante Anpreßkraft und somit auch eine konstante Reibleistung erbringt. Zudem ist die Montage einer Tellerfeder durch ihre radiale Führung auf der Außenverzahnung problemlos.

Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Feder als Wellfeder auszubilden. Bei einer solchen Ausführung, wobei die Feder in Umfangsrichtung gesehen mit­ einander abwechselnden Wellenbergen und Wellentälern versehen ist, wird vor­ geschlagen, die Feder drehfest gegenüber der Nabe anzuordnen. Ein solche dreh­ feste Zuordnung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Federwirkung der Wellfeder dadurch bei Serienfertigung mit größeren Stückzahlen keinen Schwan­ kungen unterworfen ist, da die Wellfeder immer in der gleichen relativen Lage verbaut wird. Dabei kann die Feder mit radial nach innen weisenden Zähnen oder Nasen versehen sein, die in die Außenverzahnung der Nabe in dem im Durchmes­ ser verringerten Bereich eingreifen. Somit kann die sowieso vorhandene Außen­ verzahnung der Nabe als Verdrehsicherung für die Feder mitverwendet werden.

Die Zuordnung von Zähnen oder Nasen zur Feder wird in vorteilhafter Weise der­ art getroffen, daß vorzugsweise an jedem Zahn der Außenverzahnung ein Wel­ lenberg zur Anlage kommt. Damit ist sichergestellt, daß das volle Federvolumen zur Verfügung steht, ohne daß Streuungen in der Serie zu erwarten sind.

Dabei kann die Anzahl der Wellenberge gleich der Anzahl der Zähne sein, sie kann jedoch auch ein Vielfaches oder ein Teil davon sein.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß jede Feder zwei umfangsmäßig beabstan­ dete Nasen aufweist, die jeweils schmäler ausgebildet sind als die entsprechen­ den Zahnlücken. Damit ist der eventuellen Gefahr entgegengetreten, daß bei Verwendung eines Zahnes an der Feder dieser bei Kraftbeaufschlagung und somit bei Verringerung der axialen Höhe der Wellenberge und der Wellentäler eine Ver­ kantung gegenüber der Außenverzahnung der Nabe eintreten kann. Dabei sind die beiden Nasen in vorteilhafter Weise derart angeordnet, daß diese an jeweils von­ einander in Umfangsrichtung voneinander wegweisende Flanken der entspre­ chenden Zähne fixiert sind. Somit ist sichergestellt, daß die Feder einerseits un­ verdrehbar gegenüber der Nabe fixiert ist, andererseits eine gegenseitige Beein­ flussung während der axialen Kompression der Feder unterbleibt.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungsscheibe mit ei­ ner separat skizzierten Detail;

Fig. 2 den Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungsscheibe einer anderen Bauform;

Fig. 3 Ansicht einer Feder von oben und von der Seite

Fig. 4-6 verschiedene Ausführungsformen von Federn in Ansicht im aufgesetz­ ten Zustand auf die Verzahnung.

Die Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungsschei­ be 1. Diese Kupplungsscheibe 1 ist konzentrisch zu einer Drehachse 3 ausgebil­ det und die Nabe 4 ist mit einer Innenverzahnung zum drehfesten Aufsetzen auf eine nicht dargestellten Getriebewelle versehen. Am Außenumfang weist die Na­ be 4 eine Außenverzahnung 6 auf, die eine Stufe 29 aufweist, so daß ein Be­ reich 16 mit verringertem Außendurchmesser gebildet ist. In die Außenverzah­ nung 6 im Bereich des nicht reduzierten Durchmessers greift eine Nabenschei­ be 5 mit einer Innenverzahnung 7 ein, wobei zwischen den beiden Verzahnun­ gen 6 und 7 eine Spiel in Umfangsrichtung vorgesehen ist, welches den Wir­ kungsbereich eines Leerlaufsystems festlegt. Zu beiden Seiten der Nabenschei­ be 5 sind Deckbleche 8 und 9 angeordnet, von denen zumindest eines in seinem radial inneren Bereich über einen Führungsring 27 gegenüber einer zylindrischen Fläche auf der Nabe 4 geführt ist. In seinem radial äußeren Bereich ist das Deck­ blech 8 mit Reibbelägen 10 versehen. Beide Deckbleche 8 und 9 sind untereinan­ der drehfest verbunden und auf entsprechenden Abstand gehalten. In Fen­ stern 11 bzw. 12 von Nabenscheibe 5 und Deckblechen 8, 9 sind Federn 13 an­ geordnet, die die Federung des Lastsystems darstellen. Radial innerhalb der Fe­ dern 13 im Raum bis zur Nabe 4 sind weitere Elemente der Kupplungsscheibe untergebracht. So ist beispielsweise axial zwischen der Nabenscheibe 5 und dem Deckblech 9 ein Leerlaufsystem angeordnet, welche seine Nabenscheibe 14 aufweist, die über ihre Innenverzahnung 15 drehfest auf die Außenverzahnung 6 im Bereich 16 eingreift. Sie ist gegenüber der Nabe 4 in Achsrichtung nicht fest­ gelegt. Weiterhin sind im vorliegenden Fall seitlich der Nabenscheibe 14 Deckble­ che 17 bzw. 18 vorgesehen, die in entsprechenden Fenstern Federn 19 für die Federung des Leerlaufsystems aufnehmen. Das zwischen der Nabenscheibe 14 und dem Deckblech 9 angeordnete Deckblech 17 ist radial außerhalb der Fe­ dern 19 mit axial verlaufenden Nasen 20 versehen, die drehfest in entsprechende Öffnungen 22 der Nabenscheibe 5 eingreifen und an dieser axial über Anschlag­ kanten 21 abgestützt sind. Das der Nabenscheibe 5 zugeordnete Deckblech 18 kann unter Umständen entfallen, wenn die entsprechenden Ansteuerkanten für die Federn 19 in die Nabenscheibe 5 integriert sind. Zwischen dem Deckblech 17 des Leerlaufsystems und dem Deckblech 9 des Lastsystems ist ein Reibring 26 angeordnet und zwischen der Nabenscheibe 5 und dem Deckblech 8 des Lastsy­ stems ist eine Reibeinrichtung angeordnet, bestehend aus einer Feder 25, einem Druckring 24 und einem Reibring 23. Der Druckring 24 ist dabei drehfest aber axial verlagerbar gegenüber dem Deckblech 8 geführt. Die Kraft der Feder 25 der Lastreibeinrichtung stützt sich über das Deckblech 8, die Verbindungselemente zwischen Deckblech 8 und 9 am Deckblech 9 ab, über den Reibring 26, die Na­ sen 20 des Deckblechs 17, die Nabenscheibe 5 und der Reibring 23 sowie den Druckring 24 wieder an der Feder 25 ab. Durch die Anschlagkanten 21 der Na­ sen 20 des Deckbleches 17 ist ein kraftfreier Raum gebildet, der durch die Feder­ kraft der Lastreibeinrichtung nicht beeinflußt wird. In diesem Raum sind die Bau­ teile für die Grundreibeinrichtung untergebracht. Diese bestehen aus einer Fe­ der 31 in dem Raum 28, der zwischen der Stufe 29 in der Außenverzahnung 6 der Nabe 4 und der Anordnung der Nabenscheibe 14 gebildet ist. Der Raum 28 ist dadurch gebildet, daß in entsprechender Zuordnung der Führungsring 27 des Deckblechs 8 an dem ihm zugewandten Stirnende 35 der Außenverzahnung 6 anliegt, während die Nabenscheibe 14 durch die Kraft der Feder 31 an einer Ver­ längerung des Reibrings 26 zur Anlage kommt. Der Reibring 26 ist dabei am In­ nendurchmesser des Deckbleches 17 radial geführt. Die Führung des Reibrin­ ges 26 kann auch unabhängig vom Deckblech 17 dadurch erfolgen, daß er mit seinem Außendurchmesser an Führungskanten des Deckblechs 9 anliegt.

Die Funktion der Kupplungsscheibe 1 ist folgende:
Bei Drehmomentbeaufschlagung über die Reibbeläge 10 werden die Deckbleche 8 und 9 sowie die relativ steifen Federn 13 im Leerlaufbereich als starre Einheit an­ gesehen. Es bewegen sich sämtliche Einzelteile der Kupplungsscheibe um die als feststehend betrachtete Nabe 4 mit der Nabenscheibe 15 und mit der Feder 31. Die Federn 19 der Leerlauffedereinrichtung werden dabei komprimiert. Gleichzei­ tig wird die Grundreibung aktiviert, wobei sich der Führungsring 27 gegenüber dem Stirnende 35 verdreht und der Reibring 26 gegenüber der Nabenscheibe 14. Die Anpreßkraft wird von der Feder 31 erzeugt. Die Reibkraft dieser Reibeinrich­ tung ist besonders konstant, da die Feder 31 zwischen zwei Bauteilen eingesetzt ist, die keine Relativverdrehung zueinander ausführen. Der Wirkungsbereich des Leerlaufsystems wird durch Anschlagen der Innenverzahnung 7 der Nabenschei­ be 5 an der Außenverzahnung 6 der Nabe 4 begrenzt. Daran anschließend wirkt das Lastsystem, wobei die Federn 13 komprimiert werden und beide Reibeinrich­ tungen parallel zueinander wirksam sind.

In Fig. 2 ist eine Kupplungsscheibe 2 dargestellt, bei welcher als wesentlicher Unterschied zu Fig. 1 die Feder 32 für die Erzeugung der Grundreibung als Well­ feder ausgebildet ist, wie insbesondere noch in Fig. 3 dargestellt. Im übrigen ist der Aufbau der Kupplungsscheibe 2 insofern anders, als die Leerlauffederung zwischen der Nabenscheibe 5 und dem Deckblech 8 angeordnet ist und zwischen der Nabenscheibe 5 und dem Deckblech 9 ein Steuerblech 42 angeordnet ist, welches durch eine Feder 44 zwischen Steuerblech 42 und Deckblech 9 beauf­ schlagt wird und mit einem Reibring 43 zwischen Steuerblech 42 und Naben­ scheibe 5 zusammenwirkt. Auf der gegenüber liegenden Seite ist ähnlich wie bei Fig. 1 ein Deckblech 18 angeordnet, welches über einen Reibring 45 am Deck­ blech 8 anliegt. Das Deckblech 18 ist wie in Verbindung mit Deckblech 17 von Fig. 1 beschrieben, axial über Nasen 20 und Anschlagkanten 21 an der Naben­ scheibe 5 abgestützt. Die Grundreibeinrichtung besteht aus einem Führungs­ ring 27 im radial inneren Bereich des Deckblechs 8, der axial an der Nabenschei­ be 14 des Leerlaufsystems anliegt. Auf der anderen Seite ist zwischen dem radial inneren Bereich des Deckblechs 9 und dem Stirnende 35 der Außenverzahnung 6 der Nabe 4 ein Reibring 30 angeordnet. Die Anpreßkraft hierfür wird durch die Feder 32 erzeugt, die sich einerseits an der Außenverzahnung 6 im Bereich der Stufe 29 abstützt und andererseits an der Nabenscheibe 14. Der Raum 18 für die Feder 32 wird durch den Axialabstand der Deckbleche 8 und 9 festgelegt sowie durch die axiale Erstreckung des Führungsringes 27, des Reibringes 30, der Na­ benscheibe 14 und der Außenverzahnung 6. Die Federung des Lastsystems wird durch Fenster 11 und 12 in der Nabenscheibe 5 und in den Deckblechen 8 und 9 sowie durch Federn 13 erzielt. Die Funktion ist kurz folgende:
Während des Leerlaufbetriebes sind die Deckbleche 8 und 9 sowie die Naben­ scheibe 5 als Baueinheit zu verstehen. Sie bewegen sich im Spiel der Außenver­ zahnung 6 gegenüber der Innenverzahnung 7 zusammen. Hierbei werden lediglich die Federn 19 des Leerlaufsystems beaufschlagt, sowie die Grundreibeinrichtung in Form des Reibrings 30 und des Führungsringes 27, beaufschlagt durch die Kraft der Wellfeder 32. Nach Aufbrauch des Spiels zwischen Außenverzahnung 6 und Innenverzahnung 7 kommt die Nabenscheibe 5 an der Nabe 4 zum Stillstand und es bewegen sich jetzt nur noch die beiden Deckbleche 8 und 9 gegenüber der Nabe 4. Dadurch ist zusätzlich zur Grundreibeinrichtung die Lastreibeinrich­ tung zugeschaltet, die aus den Reibringen 43 und 45 besteht, während die die Anpreßkraft erzeugende Feder 44 drehfest mit dem Deckblech 9 verbunden ist und das Steuerblech 42 durch eine der Federn 13 eine Mitnahme erfährt. Ent­ sprechend der Auslegung der Fenster 11 für die spezielle Feder 13 kann nach einem vorgegebenen Verdrehwinkel das Steuerblech 42 im Wirkungsbereich des Lastsystems gegenüber der Nabenscheibe 5 zum Anschlag gebracht werden, so daß von diesem Verdrehwinkel ab die Reibkraft im Lastsystem erhöht wird, in­ dem eine Relativbewegung nicht mehr zwischen Steuerblech 42 und Reibring 43 sondern zwischen Steuerblech 42 und Feder 44 stattfindet.

Die Ausbildung der Feder 32 als Wellfeder geht insbesondere aus Fig. 3 hervor. Die Feder ist am Umfang mit aufeinander folgenden Wellenbergen 38 und Wel­ lentälern 39 versehen. Sie weist zwei nach radial innen gerichtete Nasen 37 auf, mit der sie drehfest in die Außenverzahnung 6 der Nabe 4 eingreift und zwar in dem im Durchmesser verringerten Bereich 16. Dadurch wird vermieden, daß die Feder 32 mit ihren Wellenbergen oder ihren Wellentälern umfangsmäßig zwischen die einzelnen Zähne der Außenverzahnung 6 hineinbewegen kann, wodurch die Wirkung ihrer Anpreßkraft unkontrolliert wäre. Die Nasen 37 sichern eine zuge­ ordnete Lage zwischen der Feder 32 und der Außenverzahnung 6. Diese zuge­ ordnete Lage geht insbesondere aus Fig. 4 hervor, die die Nabe 4 in Ansicht zeigt mit aufgesetzter Feder 32. Die Nabe 4 ist konzentrisch um die Drehachse 3 an­ geordnet und die Feder 32 in Form einer Wellfeder ist ebenfalls konzentrisch zur Drehachse 3 auf den im Durchmesser verringerten Bereich 16 der Außenverzah­ nung 6 aufgesetzt. Im vorliegenden Fall weist die Außenverzahnung 6 insgesamt acht am Umfang verteilte Zähne auf, und die Feder 32 ist mit vier Wellenber­ gen 38 und mit vier Wellentälern 39 versehen. Die Wellenberge 38 sind jeweils als rechteckige, schraffierte Fläche dargestellt und die Wellentäler 39 als Kreis. Die Nasen 37 sind dabei über einen Winkel von 120° derart angeordnet, daß sie jeweils von zwei unterschiedlichen Seiten her im Bereich der Wellenberge 38 an einem entsprechenden Zahn 40 in die umfangsmäßig zwischen den Zähnen 40 angeordneten Zahnlücken 41 eingreifen. Durch die Ausrichtung der Nasen 37 und ihre Zuordnung zu zwei in Umfangsrichtung verschiedenen Seiten der Zäh­ ne 40 ist gewährleistet, daß bei axialer Beaufschlagung und Kompression der Fe­ der 32 die Nasen 37 nicht mit den Zähnen 40 in Berührung kommen und ein ge­ genseitiges Verspannen somit ausgeschlossen ist.

Fig. 5 zeigt im Gegensatz zu Fig. 4 die Anordnung von insgesamt sechs Zäh­ nen 40, wodurch die Feder 33 drei Wellenberge 38 und drei Wellentäler 39 auf­ weist. Die übrige Ausbildung sowie die Wirkung entspricht der Feder 32 von Fig. 4.

In Fig. 6 ist eine Feder 34 dargestellt, die über einen einzelnen Zahn 36 in eine entsprechende Zahnlücke 41 eingreift und für die winkelmäßige Zuordnung von Feder 34 und Verzahnung 6 sorgt. Die Anzahl der Wellenberge 38 und der Wel­ lentäler 39 zusammen ergibt wieder die Anzahl der Zähne 40 der Verzahnung 6 Durch diese Ausbildung ist die Montage der Feder 34 erleichtert, da die Zuord­ nung des Zahns 36 zu jeder Zahnlücke 41 die gleiche Wirkung ergibt.

Claims (9)

1. Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Rei­ bungskupplungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Leerlaufsystem und ei­ nem Lastsystem, umfassend eine Nabe mit einer Nabenscheibe zum dreh­ festen Aufsetzen auf eine Getriebewelle, eine Verzahnung mit Spiel in Um­ fangsrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufsystems zwischen Nabe und Nabenscheibe mit einer Außenverzahnung an der Nabe und einer Innenverzahnung an der Nabenscheibe, Deckblechen zu beiden Seiten der Nabenscheibe, die fest untereinander verbunden und auf Ab­ stand gehalten sind und die zusammen mit der Nabenscheibe Fenster zur Aufnahme von Federn für das Lastsystem aufweisen, eine Nabenscheibe für das Leerlaufsystem, die drehfest im wesentlichen ohne Spiel mit einer Innenverzahnung auf einem im Außendurchmesser verringerten Bereich der Außenverzahnung der Nabe axial zwischen einem der Deckbleche und der Nabenscheibe für das Lastsystem aufgesetzt ist, zumindest ein Deckblech für das Leerlaufsystem axial zwischen der Nabenscheibe für das Leer­ laufsystem und dem entsprechenden Deckblech des Lastsystems, Federn für das Leerlaufsystem in Fenstern der Nabenscheibe und des Deckblechs, eine Axialabstützung zwischen dem einen Deckblech des Leerlaufsystems und der Nabenscheibe für das Lastsystem über umgebogene Nasen des Deckblechs, die drehfest in Öffnungen der Nabenscheibe eingreifen, zu­ mindest eine Lastreibeinrichtung zwischen beiden Deckblechen des Lastsy­ stems und der Nabenscheibe des Lastsystems unter Zwischenschaltung des einen Deckblechs für das Leerlaufsystem, eine Grundreibeinrichtung zwischen dem einen Deckblech für das Lastsystem und der Nabenscheibe für das Leerlaufsystem sowie dem anderen Deckblech des Lastsystems und dem diesem zugewandten Stirnende der Außenverzahnung der Nabe, dadurch gekennzeichnet, daß in den Raum (28), der durch die Nabenschei­ be (14) für das Leerlaufsystem und die Stufe (29) des im Durchmesser verringerten Bereichs (16) der Außenverzahnung (6 ) der Nabe (4) gebildet ist, eine axial wirkende Feder (31-34) angeordnet ist, deren Kraft sich über die beiden Deckbleche (8, 9) für das Lastsystem abstützt und zwar über axial einander gegenüber liegende Bereiche von einem Deckblech und Stir­ nende (35) der Außenverzahnung (6) der Nabe (4) sowie von dem anderen Deckblech und der diesem zugekehrten Nabenscheibe (14) des Leer­ laufsystems.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fe­ der (31) als Tellerfeder ausgebildet ist.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß die Fe­ der (32-34) als Wellfeder ausgebildet ist.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, wobei die Feder in Umfangsrichtung gesehen miteinander abwechselnden Wellenbergen und Wellentälern ver­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (32-34) drehfest gegen­ über der Nabe (4) angeordnet ist.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fe­ der (32-34) mit radial nach innen weisenden Zähnen (36) oder Nasen (37) in die Außenverzahnung (6) der Nabe (4) in den im Durchmesser verringer­ ten Bereich (16) eingreift.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (36) oder Nasen (37) so an der Feder (32-34) angeordnet sind, daß vorzugsweise an jedem Zahn (40) der Außenverzahnung (6) ein Wellen­ berg (38) zur Anlage kommt.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ zahl der Wellenberge (38) gleich der Anzahl der Zähne (40), ein Vielfaches oder ein Teil ist.

8. Kupplungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (32, 33) zwei umfangsmäßig beabstandete Nasen (37) aufweist, die jeweils schmäler ausgebildet sind als die entsprechenden Zahnlücken (41).

9. Kupplungsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Na­ sen (37) an jeweils voneinander in Umfangsrichtung voneinander wegwei­ sende Flanken der entsprechenden Zähne (40) fixiert sind.