DE19528319C1 - Kupplungsscheibe mit fliehkraftabgestützten Keilen - Google Patents

Description

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

Eine Kupplungsscheibe dieser Art ist beispielsweise aus der PCT-Anmeldung WO 92/00 470 bekannt. Bei dieser Konstruktion sind jeweils zwei axial nebeneinander liegende Federsätze vorgesehen, wobei jeder der nebeneinander liegenden Federn durch separate Ansteuerelemente beaufschlagt werden. Abgesehen von den vielen Einzelteilen die zur Ansteuerung der Federn notwendig sind, gibt es zusätzlich Probleme mit ansteigenden Reibkräften bei höheren Drehzahlen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Kupplungsscheiben mit paarweise nebeneinander angeordneten Federn eine verbesserte Ansteuerung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik umgeht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. Durch die Anordnung der beiden Sätze von Schraubenfedern in Reihe und durch axial verlaufende Keile, die jeweils beide nebeneinander angeordnete Schraubenfedern beaufschlagen, sowie das Vorsehen einer Stützscheibe, die die Keile nach radial außen hin fixiert ist es möglich, die Systemreibung auch bei hohen Drehzahlen auf einem sehr niedrigen Niveau zu halten.

Dabei kann die Stützscheibe auf der Nabe insbesondere auf einem Steg der Nabe zentriert sein, wodurch sich eine korrekte Führung um die Drehachse ergibt.

Dabei sind beide Deckbleche mit Ringbereichen senkrecht zur Drehachse an einem umlaufenden Steg der Nabe vorzugsweise vernietet (hier sind auch andere Befestigungsarten denkbar wie z. B. das verschweißen), im radialen Abstand vom Steg sind sie vom Steg topfförmig voneinander wegweisend ausgewölbt und enden anschließend in einem wieder radial verlaufenden Topfrand und die Schraubenfedern sind zwischen Topfrand und Auswölbung einerseits und Stützscheibe andererseits angeordnet. Auf diese Weise sind die Federn durch die beiden Deckbleche nach radial innen und in Achsrichtung einwandfrei geführt ohne an diesen Stellen eine unerwünschte Reibung zu erzeugen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Eingangsteil als konzentrisch zur Drehachse umlaufendes, gegebenenfalls zusammengesetztes Bauteil mit U-förmigem Querschnitt und nach radial innen offenen "U" ausgebildet ist, dessen beide Schenkel parallel und im geringen Abstand zur Innenwandung der beiden Topfränder der Deckbleche verlaufen. Das Eingangsteil ist somit in Achsrichtung durch die Topfränder der Deckbleche geführt und deckt den von den Schraubenfedern eingenommenen Raum nach radial außen hin ab.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß aus dem Boden des "U" der Abdeckbleche seitlich ausgestellte Lappen eine Zentrierung gegenüber dem Außendurchmesser der Topfränder bilden. Durch diese einfache Bauart ist ohne weitere Einzelteile auch die radiale Führung zwischen dem Eingangsteil und den Ausgangsteilen sichergestellt.

Die Abstützung der den Keilen entgegengesetzten Enden der Schraubenfedern erfolgt über je zwei parallel zur Drehachse verlaufende Abstandsstücke, die radial dicht übereinander verlaufen, deren einander zugekehrte Trennflächen etwa durch die Mittelpunkte der Stirnflächen der Schraubenfedern verlaufen, wobei die radial äußeren in den Schenkeln des "U" des Eingangsteils und die radial inneren in den Topfrändern der Deckbleche verankert sind. Diese Abstandsstücke verlaufen somit horizontal über die gesamte Erstreckung der Stirnflächen der Schraubenfedern und steuern immer jeweils zwei axial nebeneinander geordnete Schraubenfedern gleichzeitig an. Die gegenseitige Verankerung erfolgt vorzugsweise so, daß die radial äußeren Abstandsstücke in den Schenkeln des Eingangsteils verschweißt sind und die radial inneren Abstandsstücke in den Topfrändern vorzugsweise verstemmt sind. Der Schweißvorgang bei dem einen Abstandsstück ermöglicht eine in Achsrichtung besonders raumsparende Ausführung, da keine Überstände notwendig sind. Die anderen Abstandsstücke werden vorzugsweise verstemmt, indem sie mit schmäler gehaltenen Fortsätzen entsprechende Öffnungen durchdringen und von der Außenseite her vernietet oder verstemmt sind.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Stützscheibe im Bereich der Abstandsstücke entsprechende Öffnungen aufweist, wodurch die umfangsmäßige Bewegungsfreiheit der Abstandsstücke gewährleistet ist.

Es ist vorteilhaft, wenn axial zwischen den Ringbereichen der Deckbleche und der Stützscheibe und radial zwischen dem Steg der Nabe und den Schraubenfedern eine Reibeinrichtung vorgesehen ist, die eine Reibeinspannung zwischen den Deckblechen und der Stützscheibe ermöglicht. Dadurch kann eine Reibeinrichtung vorgesehen werden, die durch die Stützscheibe in Tätigkeit gesetzt wird, und zwar nach einem bestimmten Verdrehwinkel der Kupplungsscheibe und erst dann, wenn die Vorspannkraft der den Keil der beaufschlagenden Schraubenfedern die Kraft der Reibeinrichtung übersteigt.

Dabei besteht die Reibeinrichtung zumindest aus einer axialkrafterzeugenden Feder, die sich am einen Deckblech abstützt und die Stützscheibe in Richtung auf das andere Deckblech zur Reibeinspannung belastet. Bei dem Wunsch nach exakt einzuhaltenden Reibkräften ist es allerdings üblich, zwischen den Einzelteilen noch Reibringe mit definiertem Reibwert einzusetzen.

Es ist auch möglich, mehr als zwei verschiedene Sätze von Schraubenfedern in Reihe zu schalten. Für den Fall der Verwendung von jeweils drei Sätzen von Schraubenfedern sind auch zwei Sätze von Keilen erforderlich. Dabei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine erste Stützscheibe für den ersten Satz von Keilen vorgesehen ist und der zweite Satz von Keilen mit zwei weiteren Stützscheiben zusammenwirkt, die zu beiden Seiten der ersten Stützscheibe symmetrisch angeordnet sind. Damit ist es ohne großen axialen Mehraufwand an Bauraum möglich, jeden Satz von Keilen unabhängig voneinander fliehkraftzuentlasten.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 bis 3 Teilansicht und Teilschnitte einer Kupplungsscheibe;

Fig. 4 prinzipielle Teildarstellung einer Ausführungsvariante;

Fig. 5 die Anordnung von mehreren Stützscheiben im Hinblick auf Fig. 4.

Die Kupplungsscheibe 1 gemäß den Fig. 1 bis 3 weist eine Nabe 2 auf, die drehfest auf einer nicht dargestellten Getriebewelle angeordnet ist und sich konzentrisch zur Drehachse 3 erstreckt. Die Nabe 2 weist einen nach radial außen abstehenden Steg 19 auf, an welchem zwei Deckbleche 4 und 5 durch Niete 21 befestigt sind. Diese Teile 2, 4, 5 sind als Ausgangsteile der Kupplungsscheibe 1 anzusehen. Die beiden Deckbleche 4 und 5 liegen mit ihren Ringbereichen 20 seitlich am Steg 19 der Nabe 2 an und weisen im radialen Abstand vom Steg 19 Auswölbungen 23 auf, die voneinander weggerichtet sind. Anschließend an die Auswölbungen 23 kommt, die den Deckblechen 4 und 5 eine topfähnliche Gestalt verleihen, gehen die Auswölbungen 23 wieder in radial verlaufende Topfränder 22 über. Im Raum dieser Auswölbungen 23 sind Schraubenfedern 6 und 7 angeordnet. Die Eingangsteile der Kupplungsscheibe 1 bestehen aus zwei Abdeckblechen 25 und 26, die mit einem Belagträger 24 fest verbunden sind. Der Belagträger 24 verläuft nach radial außen und trägt die Reibbeläge 18. Die beiden Abdeckbleche 25 und 26 sind etwa L-förmig ausgebildet, wobei der eine Schenkel parallel zur Drehachse verläuft und im Abstand vom Belagträger 24 jeweils in einen nach radial innen verlaufenden Schenkel 27 übergeht. Die beiden Schenkel 27 verlaufen nahe der Innenwandung der Topfränder 22 der Deckbleche 3 und 4. Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind jeweils zwei gleiche Schraubenfedern 6, 7 axial nebeneinander angeordnet. Ihre Ansteuerung erfolgt, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, über Abstandsstücke 16 bzw. 17, die parallel zur Drehachse 3 verlaufen, die dicht radial übereinander angeordnet sind und deren einander zugekehrte Trennflächen etwa durch die Mittelpunkte der Stirnflächen der Schraubenfedern verlaufen. Dabei sind die radial äußeren Abstandsstücke 16 fest in den Schenkeln 27 der Eingangsteile verankert und die radial innen verlaufenden Abstandsstücke 17 fest in den Topfrändern 22 der Ausgangsteile. Die Befestigung der Abstandsstücke 16 bzw. 17 kann unterschiedlich erfolgen. Im vorliegenden Fall ist die Verbindung so gestaltet, daß die Abstandsstücke mit Fortsätzen in entsprechende Öffnungen der Eingangs- bzw. Ausgangsteile hineinreichen und dort im Fall der Abstandsstücke 16 verschweißt sind und im Fall der Abstandsstücke 17 durch Überstand und Vernietung befestigt sind. Eine Vernietung der Abstandsstücke 16 wäre ebenfalls möglich, es ist jedoch Sorge dafür zu tragen, daß die Abstandsstücke in beide Achsrichtungen nicht über die Schenkel 27 hinausreichen, da sie sonst gegenüber den Innenseiten der Topfränder 22 eine unkontrollierbare Reibung erzeugen würden. Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, sind mehrere Sätze von Schraubenfedern 6, 7 vorgesehen, die jeweils in Reihe geschaltet sind. Zu diesem Zweck sind zwischen den Stirnseiten der Schraubenfedern 6 bzw. 7, die entgegengesetzt gerichtet sind zu den Abstandsstücken 16 und 17, jeweils Keile 9 angeordnet. Diese Keile 9 übertragen die Kraftbeaufschlagung von einem Satz Schraubenfedern auf den nächsten. Sie sind somit in Umfangsrichtung frei schwimmend und zum Zweck einer Fliehkraftentlastung in radialer Richtung abgestützt. Diese Abstützung übernimmt eine Stützscheibe 11, die entsprechend den Fig. 1 und 3 axial zwischen den jeweils gleichen Schraubenfedern 6 oder 7 in radialer Richtung verläuft, wobei die Stützscheibe 11 umfangsmäßig auf dem Außendurchmesser des Stegs 19 der Nabe 2 geführt ist und Öffnungen 13 aufweist, die jeweils von einem Keil 9 durchdrungen sind, wobei sich der Keil 9 radial an einer Kante 14 der Öffnung 13 abstützen kann. Durch die Anordnung der Stützscheibe 11 axial zwischen beiden Federn sind die Keile 9 im Bereich ihres Schwerpunktes abgestützt und können so auch ohne Kippgefahr abgestützt werden. Aus den Fig. 2 und 3 geht weiterhin hervor, daß die Stützscheibe 11 in ihrem radial inneren Bereich, das heißt axial zwischen den Ringbereichen 20 der Deckbleche 4 und 5, durch eine Reibeinrichtung eingespannt ist. Diese Reibeinrichtung besteht zumindest aus einer Feder 29, die sich an dem einen Ringbereich abstützt und die eine Einspannkraft zwischen Stützscheibe 11 und den Ringbereichen 20 erzielt. Im vorliegenden Fall ist noch ein Druckring 30 vorgesehen, der drehfest mit dem einen Ringbereich 20 verbunden ist aber axial verschiebbar gelagert ist. Eine solche Anordnung ist von konventionellen Kupplungsscheiben bekannt. Weiterhin sind mehrere Reibring 31 vorgesehen, die direkt zwischen Druckring 30 und gegenüberliegendem Ringbereich 20 angeordnet sind und welche für eine exakt definierte Reibkraft sorgen. Die axiale Führung zwischen den Eingangsteilen und den Ausgangsteilen wird durch die Schenkel 27 der Abdeckbleche 25 und 26 gegenüber den Innenflächen der Topfränder 22 der Deckbleche 4 und 5 erzielt und die radiale Führung erfolgt über parallel zu Drehachse 3 verlaufende Lappen 28, welche aus dem Bereich der Schenkel 27 der Abdeckbleche 25 und 26 axial ausgestellt sind. Diese Lappen 28 bilden die radiale Führung gegenüber den radial außen liegenden umlaufenden Bereichen der Topfränder 22 dar.

Aus Fig 3 ist auch ersichtlich, daß die Abstandsstücke 16, 17 die Stützscheibe 11 in entsprechend großen Öffnungen 15 durchdringen.

Die Funktion der Kupplungsscheibe gemäß den Fig. 1 bis 3 ist nun folgende:
Bei Drehmomentbeaufschlagung der Kupplungsscheibe 1 über die Reibbeläge 18 und eine festgehalten gedachte Nabe 2 erfolgt die Weiterleitung des Drehmoments über die beiden fest mit dem Belagträger 24 verbundenen Abdeckbleche 25 und 26 auf die Abstandsstücke 16. Die Abstandsstücke 16 leiten das Drehmoment weiter je nach Drehrichtung auf die Schraubenfedern 6 oder 7. Bei Annahme einer Drehmomenteinleitung in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn werden zuerst die Schraubenfedern 7 beaufschlagt, die das Drehmoment über die Keile 9 auf die Schraubenfedern 6 weiterleiten und diese über die Abstandsstücke 17 auf die Ausgangsteile 4, 5 und die Nabe 2. Zusammen mit der Relativbewegung der Keile 9 dreht sich auch die Stützscheibe 11 gegenüber den Ausgangsteilen 4, 5, wodurch die Reibeinrichtung, bestehend aus den Teilen 29, 30, 31 in Tätigkeit gesetzt wird. Es muß nicht näher darauf hingewiesen werden, daß die Reibkraft der Reibeinrichtung erst dann überwunden wird, wenn die Vorspannung der Schraubenfedern 7 die entsprechende Größe überschreitet. Dabei ist die Reibeinrichtung in Verbindung mit der Stützscheibe 11 in beiden Drehrichtungen wirksam. Durch die radiale Abstützung der Keile 9 in den Öffnungen 13 der Stützscheibe 11 ist es möglich, über entsprechende Ausbuchten in den Keilen 9, die in die Innendurchmesser der Schraubenfedern 6, 7 hineinreichen, diese ebenfalls in radialer Richtung gegen die Fliehkraft abzustützen. Diese Ausbuchtungen sind in Fig. 1 mit 32 beziffert.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Variante prinzipiell dargestellt, bei welcher insgesamt drei Sätze von Schraubenfedern 6, 7, 8 in Reihe angesteuert werden. Dafür ist für jeden Satz Schraubenfedern 6-8 die Verwendung von zwei Keilen 9 und 10 vorgesehen. Beide Keile 9 und 10 sind gleich ausgebildet und weisen eine Funktion entsprechend der Funktionsbeschreibung der Fig. 1 bis 3 auf. Die Ansteuerung jedes Satzes von Schraubenfedern 6 bis 8 erfolgt in der bereits beschriebenen Weise über die Abstandsstücke 16 und 17. Zur Fliehkraftabstützung des ersten Satzes von Keilen 9 ist die bereits beschriebene Stützscheibe 11 vorgesehen, die zentrisch in den Ausgangsteilen angeordnet ist. Zur Abstützung der Keile 10 werden zwei Stützscheiben 12, herangezogen, die symmetrisch zur Stützscheibe 11 angeordnet sind und zwar auf jeder Seite dieser Stützscheibe 11 eine Stützscheibe 12. Dabei weisen die Stützscheiben 12 im Bereich der Öffnungen 13 der Stützscheibe 11 Öffnungen 33 auf, die größer ausgeführt sind und lediglich zum Durchtritt eines Keiles 9 dienen, der nur an der Stützscheibe 11 über die Kante 14 abgestützt ist und sich in den Öffnungen 33 der Stützscheiben 12 frei bewögen kann. Die Keile 10 sind analog in den Stützscheiben 12 in entsprechenden Öffnungen 13 radial abgestützt, wobei in diesen Bereichen die Stützscheibe 11 ebenfalls vergrößerte Fenster zum Durchtritt der Keile 10 aufweist. Die Funktion einer solchen Ausführung ist analog zur Funktion entsprechend den Fig. 1 bis 3. Die Krafteinleitung erfolgt über eine der End-Schraubenfedern und wird weitergeleitet über einen ersten Keil, über die mittlere Schraubenfeder, über einen zweiten Keil und über die andere Endfeder. Auch bei dieser Anordnung können beide Arten von Stützscheiben 11 und 12 durch Reibeinrichtungen zur Dämpfung von Torsionsschwingungen eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung, umfassend eine Nabe zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle, die eine Drehachse definiert, zwei Deckbleche, die in axialem Abstand an der Nabe befestigt sind und zusammen mit der Nabe als Ausgangsteile fungieren, ein zentrisch angeordnetes Eingangsteil, das radial außen mit Reibbelägen versehen ist, Schraubenfedern zwischen Eingangsteil und Ausgangsteilen, die bei Drehmomentbeaufschlagung und Relativverdrehung von Ausgangsteilen und Eingangsteil komprimiert werden, wobei jeweils zwei gleiche Schraubenfedern axial nebeneinander angeordnet sind und gleichzeitig durch Ansteuerelemente beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Sätze von paarweise nebeneinander angeordneten Schraubenfedern (6-8) vorgesehen sind, beide Sätze in Reihe geschaltet sind, die Schraubenfedern (6-8) jedes Satzes in den einander zugekehrten Bereichen durch axial verlaufende Keile (9, 10) getrennt sind, die jeweils beide nebeneinander angeordnete Schraubenfedern beaufschlagen, wobei axial zwischen beiden Deckblechen (4, 5) zumindest eine drehbar gelagerte Stützscheibe (11, 12) vorgesehen ist, die von den Keilen (9, 10) in entsprechenden Öffnungen (13) durchdrungen ist und die radial äußeren Kanten (14) der Öffnungen (13) die Keile (9, 10) nach radial außen hin abstützen.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (11, 12) auf der Nabe (2) zentriert ist.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Deckbleche (4, 5) mit Ringbereichen (20) senkrecht zur Drehachse (3) an einem umlaufenden Steg (19) der Nabe (2) befestigt, vorzugsweise vernietet sind, im radialen Abstand vom Steg (19) topfförmig voneinander wegweisend ausgewölbt (Auswölbung 23) sind und anschließend in einem wieder radial verlaufenden Topfrand (22) münden und die Schraubenfedern (6-8) zwischen Topfrand (22) und Auswölbung (23) einerseits und Stützscheibe (11) andererseits angeordnet sind.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsteil als konzentrisch zur Drehachse umlaufendes, gegebenenfalls zusammengesetztes Bauteil (Abdeckbleche 25, 26) mit U-förmigem Querschnitt und nach radial innen offenen "U" ausgebildet ist, dessen beide Schenkel (27) parallel und im geringen Abstand zur Innenwandung der beiden Topfränder (22) der Deckbleche (4, 5) verlaufen.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Boden des "U" der Abdeckbleche (25, 26) seitlich ausgestellte Lappen (28) eine Zentrierung gegenüber dem Außendurchmesser der Topfränder (22) bilden.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ stützung der den Keilen (9-11) entgegengesetzten Enden der Schraubenfedern (6, 8) über jeweils parallel zur Drehachse (3) verlaufende Abstandsstücke (16, 17) erfolgt, die radial dicht übereinander verlaufen, deren einander zugekehrte Trennflächen etwa durch die Mittelpunkte der Stirnflächen der Schraubenfedern (6-8) verlaufen, wobei die radial äußeren Abstandsstücke (16) in den Schenkeln (27) des "U" des Eingangsteils (24-26) und die radial inneren Abstandsstücke (17) in den Topfrändern (22) der Deckbleche (4, 5) verankert sind.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abstandsstücke (16, 17) entsprechende Öffnungen (15) in der Stützscheibe (11) vorgesehen sind.

8. Kupplungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (16) in den Schenkeln (27) verschweißt sind und die Abstandsstücke (17) in den Topfrändern (22) verstemmt sind.

9. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen den Ringbereichen (20) der Deckbleche (4, 5) und der Stützscheibe (11) und radial zwischen dem Steg (19) der Nabe (2) und den Schraubenfedern (6-8) eine Reibeinrichtung vorgesehen ist zur Reibeinspannung zwischen den Deckblechen (4, 5) und der Stützscheibe (11).

10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibeinrichtung zumindest aus einer axialkrafterzeugenden Feder (29) besteht.

11. Kupplungsscheibe nach den Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von drei Sätzen paarweise angeordneter Schraubenfedern (6-8), deren Sätze in Reihe geschaltet sind, eine erste Stützscheibe (11) für die Anordnung der Keile (9) zwischen erstem und zweitem Satz Federn (6, 7) und zwei zweite Stützscheiben (12) zu beiden Seiten der ersten Stützscheibe (11) zur Anordnung der Keile (10) zwischen zweitem und drittem Satz Federn (7, 8) vorgesehen sind.