DE19601742C1 - Kupplungsscheibe mit drehfester Verbindung zwischen Nabe und Nabenscheibe über eine Verzahnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Nabe mit Innenverzah­ nung zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle, die eine Drehachse defi­ niert, eine an der Nabe angeordneten Außenverzahnung, eine Nabenscheibe mit Innenverzahnung zum drehfesten Eingriff in die Außenverzahnung der Nabe, Deckbleche zu beiden Seiten der Nabenscheibe, welche untereinander fest ver­ bunden und auf Abstand gehalten sind, Reibbeläge an einem der Deckbleche in dessen radial äußeren Bereich, Fenster in der Nabenscheibe und den Deckblechen mit Federelementen zur begrenzten Verdrehung bei Drehmomentbeaufschlagung.

Eine Kupplungsscheibe dieser Bauart ist beispielsweise aus der deutschen Offen­ legungsschrift 41 25 966 bekannt. Bei dieser ist zwischen Nabe und Naben­ scheibe der Lastfedereinrichtung eine drehfeste Verbindung über eine Verzahnung gegeben, welche ein Spiel in Umfangsrichtung entsprechend dem Wirkungsbe­ reich der Leerlauffedereinrichtung ermöglicht. Weiterhin ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 39 21 282 bekannt, Nabe und Nabenscheibe mit einem Ver­ zahnungssystem zu versehen, bei welchem wahlweise durch unterschiedliches Zusammensetzen der Bauteile ein bestimmtes Spiel in Umfangsrichtung realisiert werden kann oder auch eine drehfeste Mitnahme ohne Spiel.

Bezüglich des an erster Stelle genannten Standes der Technik ist festzustellen, daß für jeden von einer einmal festgelegten Konstruktion abweichenden Winkel für die Leerlauffedereinrichtung eine neue Nabenscheibe erstellt werden muß. Dies gilt auch für den Fall, daß Nabe und Nabenscheibe ohne Spiel Verwendung finden sollen unter Weglassung der Leerlauffedereinrichtung. Dadurch entstehen unter anderem hohe Werkzeug kosten. Im Hinblick auf den an zweiter Stelle ge­ nannten Stand der Technik ist festzustellen, daß beispielsweise der Raumbedarf für die Innenverzahnung der Nabenscheibe sehr groß ist und weiterhin die Drehmomentübertragung problematisch ist, da nicht alle Zähne an der Drehmo­ mentübertragung beteiligt sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Umgehung der Nachteile des Standes der Technik eine Verzahnung zwischen Nabe und Nabenscheibe zu entwickeln, die mit möglichst wenigen Grundformen ein möglichst breites An­ wendungsgebiet erschließt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Außenverzahnung der Nabe aus nur einer Grundform besteht, vorzugsweise mit einer symmetrischen Teilung - und die Innenverzahnung der Nabenscheibe entweder die doppelte Teilung aufweist mit umfangsmäßig abwechselnden Zahnlücken und unterschiedlicher umfangs­ mäßiger Erstreckung oder die Innenverzahnung mit gleicher Teilung solche Zahn­ lücken aufweist, die in einem kleineren Durchmesserbereich größere umfangs­ mäßige Erstreckungen aufweisen als in einem größeren Durchmesserbereich und wobei die Außenverzahnung der Nabe bedarfsweise auf den kleineren Durchmes­ ser gekürzt ist. Nach dem ersten Teilmerkmal ist es somit möglich, mit einer ein­ zigen Nabenscheibe mit unterschiedlichen Zahnlücken und mit einer einzigen Na­ be zwei verschiedene Einsatzzwecke zu erzielen und zwar einmal eine drehfeste Verbindung zwischen beiden Teilen ohne Spiel und eine solche mit Spiel im Hin­ blick auf die Anwendung einer Leerlauffedereinrichtung. Nach dem zweiten Teil­ merkmal weist die einzige Innenverzahnung der Nabenscheibe Zahnlücken auf, die in einem kleineren Durchmesserbereich größere umfangsmäßige Erstreckun­ gen aufweisen als in einem größeren Durchmesserbereich und wobei die Außen­ verzahnung der Nabe die gleiche Geometrie aufweist und lediglich bedarfsweise auf den kleineren Durchmesser gekürzt ist. Damit kann mit wenigen Einzelteilen eine große Vielzahl von Drehverbindungen hergestellt werden, wobei sowohl die drehfeste Verbindung ohne Spiel als auch die drehfeste Verbindung mit unter­ schiedlichen Spielen realisiert werden kann. Dabei kann davon ausgegangen wer­ den, daß sämtliche Zähne der Nabe ihren Anteil an der Drehmomentübertragung leisten.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Innenverzahnung zwei Sätze von Zahnlücken aufweist, deren erster der Kontur der Zähne der Außenverzahnung der Nabe entspricht und deren zweiter ein umfangsmäßiges Spiel ermöglicht. Da­ bei ist sowohl die Außenverzahnung der Nabe als auch die Innenverzahnung der Nabenscheibe identisch ausgeführt und je nach gewünschtem Effekt kann durch entsprechenden Zusammenbau eine drehfeste Verbindung ohne Spiel oder mit Spiel hergestellt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenverzahnung mit zwei Sätzen von Zahnlücken versehen, deren erster ein erstes Spiel und deren zweiter ein zweites Spiel in Umfangsrichtung ermöglicht. Auch bei einer solchen Kon­ struktion sind die Verzahnungen der Nabe und der Nabenscheibe jeweils identisch und lediglich durch den gezielten Zusammenbau beider Teile können wahlweise unterschiedlich große Verdrehwinkel für die Leerlauffedereinrichtung realisiert werden.

Ein weiterer Vorschlag geht dahin, daß die Kontur der Zahnlücken der Innenver­ zahnung auf dem größeren der Kontur der Zähne der Außenverzahnung ent­ spricht und die Kontur der Zahnlücken auf dem kleineren Durchmesser gegenüber einer gekürzten Außenverzahnung ein Spiel ermöglicht. Bei dieser Ausbildung ist die Außenverzahnung der Nabe und die Innenverzahnung der Nabenscheibe ur­ sprünglich identisch hergestellt und es muß lediglich für den einen Verwendungs­ zweck die Außenverzahnung der Nabe durch eine einfache Nacharbeit im Außen­ durchmesser gekürzt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Kontur der Zahnlücken der Innenverzah­ nung auf dem größeren Durchmesser gegenüber den Zähnen der Außenverzah­ nung ein erstes Spiel und die Kontur auf dem kleineren Durchmesser gegenüber der im Durchmesser gekürzten Außenverzahnung ein zweites Spiel aufweist. Auch in diesem Fall sind die Ausgangsteile identisch und es muß lediglich für den einen Einsatzzweck der Außendurchmesser der Nabenverzahnung durch eine ein­ fache Nacharbeit - z. B. eine Drehoperation - im Außendurchmesser entsprechend gekürzt werden.

Die Erfindung wird anschließend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 und 2 Teilschnitte durch die Verzahnung zur Verwendung in einer Kupplungsscheibe mit oder ohne Leerlauffedersystem;

Fig. 3 und 4 Teilschnitte durch die Verzahnung bei der Verwendung in einer Kupplungsscheibe mit Leerlauffedersystem und unterschiedlich großen Winkelausschlägen;

Fig. 5 und 6 Teilschnitte durch die Verzahnung zwischen Nabe und Naben­ scheibe bei Verwendung mit oder ohne Spiel in Umfangsrichtung und gekürztem Außendurchmesser der Nabenverzahnung;

Fig. 7 und 8 Teilschnitte durch die Verzahnung zwischen Nabe und Naben­ scheibe zur Erzielung unterschiedlicher Winkelausschläge der Leerlauffedereinrichtung in Verbindung mit einer im Durchmesser veränderbaren Außenverzahnung der Nabe;

Fig. 9 einen Teillängsschnitt durch eine Kupplungsscheibe mit Lastfe­ dereinrichtung und Leerlauffedereinrichtung.

In Fig. 9 ist der prinzipielle Aufbau einer Kupplungsscheibe 1 wiedergegeben. Sie weist eine Nabe 4 auf, die eine Drehachse 3 definiert und mit einer Innenverzah­ nung 2 auf eine nicht dargestellte Getriebewelle drehfest aufgesetzt ist. Die Nabe weist in ihrem Außenumfangsbereich eine Außenverzahnung 6 auf, in die eine Nabenscheibe 5 mit einer Innenverzahnung 14 drehfest eingreift. Im vorliegenden Fall ist die Verzahnung 6, 14 mit einem Spiel in Umfangsrichtung versehen, da die Kupplungsscheibe 1 mit einer Leerlauffedereinrichtung 9 versehen ist, die im Bereich dieses Spiels wirksam ist. Die Leerlauffedereinrichtung 9 weist Federn 10 auf, die über zwei Deckbleche 32 und 33 ansteuerbar sind. Beide Deckbleche sind drehfest mit der Nabenscheibe 5 verbunden. Zwischen beiden Deckble­ chen 32 und 33 ist eine Nabenscheibe 34 angeordnet, die fest mit der Nabe 4 verbunden ist und an welcher sich die Federn 10 abstützen. Die Kupplungsschei­ be 1 weist ferner eine Lastfedereinrichtung 7 auf, die aus mehreren Federn 8 be­ steht, die im Fenster von zwei seitlich der Nabenscheibe 5 angeordneten Deck­ blechen 11 und 1 2 angeordnet sind, sowie in Fenstern der Nabenscheibe 5. Das eine Deckblech 12 ist radial außerhalb mit Reibbelägen 13 versehen. Weiterhin sind nicht näher bezeichnete Reibeinrichtungen vorgesehen, die zur Dämpfung von Relativbewegungen dienen. Prinzipiell kann eine solche Kupplungsscheibe 1 auch ohne eine Leerlauffedereinrichtung 9 ausgebildet sein, wobei in einem sol­ chen Fall Nabenscheibe 5 und Nabe 4 drehfest miteinander verbunden sind und zwar ohne Spiel. Bei einer solchen Konstruktion könnte zwar Nabe 4 und Naben­ scheibe 5 einteilig ausgeführt werden, es ist jedoch aus herstellungstechnischen Gründen günstiger, beide Teile separat zu bearbeiten und dann durch eine Ver­ zahnung 6, 14 in Umfangsrichtung spielfrei miteinander zu verbinden.

Um mit möglichst wenigen Einzelteilen unterschiedliche Ausführungsformen der Verzahnungen 6, 14 realisieren zu können - beispielsweise mit oder ohne Spiel in Umfangsrichtung - wird in den nachfolgenden Figuren näher auf diese Verzah­ nungen 6, 14 eingegangen.

In den Fig. 1 und 2 sind Teilschnitte von Nabenscheibe 5 und Nabe 4 wieder­ gegeben, wobei die Außenverzahnung 6′ der Nabe 4 in beiden Fällen gleich aus­ gebildet ist. Die Außenverzahnung 6′ mit den Zähnen 17 greift in eine Innenver­ zahnung 14′ ein, die in der Nabenscheibe 5 angeordnet ist. Diese besteht aus zwei verschiedenen Zahnlücken 15 bzw. 16, die sich umfangsmäßig abwechseln und so angeordnet sind, daß jede Art von Zahnlücken 15, 16 jeweils die gleiche Teilung aufweisen wie die Zähne 17 der Nabe 4 und beide Arten von Zahnlüc­ ken 15, 16 in Umfangsrichtung versetzt sind. Durch diese Konstruktion ist es möglich, Nabe 4 und Nabenscheibe 5 sowohl für eine Kupplungsscheibe mit Leerlauffedereinrichtung als auch ohne Leerlauffedereinrichtung zu verwenden. Dabei ist entsprechend Fig. 1 die eine Art von Zahnlücken 16 in der Nabe 5 um­ fangsmäßig größer ausgeführt als die entsprechenden Zähne 17 der Nabe 4, so daß bei entsprechender Anordnung die Nabenscheibe 5 gegenüber der Nabe 4 um das Spiel 19 bzw. 20 verdreht werden kann. Dieses Spiel kann jeweils gleich groß oder auch unterschiedlich groß ausgeführt sein, je nach Abstimmung der entsprechenden Leerlauffedereinrichtung. Bei einer Anordnung entsprechend Fig. 2 sind die Zähne 17 der Nabe 4 in die Zahnlücken 15 der Nabe 5 eingesetzt, wo­ bei sich beide ineinanderfügen ohne ein Spiel in Umfangsrichtung. Eine solche Variante wird dann angewendet wenn die Kupplungsscheibe keine Leerlauffeder­ einrichtung aufweist.

Die beiden Beispiele gemäß Fig. 3 und 4 zeigen zwei Varianten einer Kupplungs­ scheibe mit Leerlauffedereinrichtung, wobei in der Nabenscheibe 5 umfangsmä­ ßig abwechselnd zwei verschiedene Zahnlücken 16 bzw. 23 vorgesehen sind, die alle umfangsmäßig größer sind als die entsprechenden Zähne 17 der Nabe 4, so daß bei entsprechendem Verbau ein größeres oder ein kleineres Spiel in Um­ fangsrichtung zwischen der Nabenscheibe 5 und der Nabe 4 realisiert werden kann. Sind die Zähne 17 der Nabe 4 in die größeren Zahnlücken 16 entsprechend Fig. 3 eingesetzt, so kann umfangsmäßig das Spiel 19 bzw. 20 realisiert werden, ist jedoch der Einbau entsprechend Fig. 4 vorgenommen, so sind die Zähne 17 in den Zahnlücken 23 angeordnet und es ist somit nur das kleinere Spiel 21 bzw. 22 realisierbar. Damit ist es möglich, mit identischen Teilen zwei unter­ schiedliche Kupplungsscheiben mit unterschiedlichen Verdrehwinkeln für die Leerlauffedereinrichtung wahlweise herzustellen.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 5 und 6 zeigen eine Außenverzahnung 6′′ bzw. 6′′′, die mit Innenverzahnungen 14′′′ zusammenwirken. Das heißt, im vorliegenden Fall sind die Innenverzahnungen 14′′′ identisch und das Aus­ gangsteil in Form der Nabe 4 mit der Außenverzahnung kann unterschiedlich ausgeführt sein. Als Ausgangsbasis weist die Nabe 4 eine Außenverzahnung 6′′ auf, deren Zähne 17 in eine entsprechende Zahnlückenform 24 ohne Spiel in Um­ fangsrichtung eingreifen. Die Zahnlücke 24 ist jedoch auf einem Durchmesser zwischen dem Außendurchmesser der Außenverzahnung 6′′ und dem Innen­ durchmesser umfangsmäßig zwischen den einzelnen Zähnen mit einer umfangs­ mäßigen Verbreiterung versehen, die auf dem Durchmesser d liegt. Der Kopfkreis der Außenverzahnung 6′′ mit den Zähnen 17 bildet dabei den größeren Durch­ messer D. Wird nun entsprechend Fig. 6 die Nabe 4 derart nachgearbeitet, daß die Außenverzahnung 6′′′ durch Durchmesserverkleinerung der Zähne 17′ er­ folgt, wobei der Außendurchmesser der Zähne 17′ gleich oder kleiner ist als der Durchmesser d gemäß Fig. 5, kann die Nabe 4 gegenüber der Nabenscheibe 5 ein Verdrehspiel im Hinblick auf eine Leerlauffedereinrichtung in Anspruch nehmen, welches sich aus dem Spiel 26 und dem Spiel 27 zusammensetzt. Die Spiele 26 bzw. 27 können identisch sein, können jedoch auch entsprechend den besonde­ ren Bedürfnissen von Zu- und Schubbetrieb umfangsmäßig unterschiedlich groß ausgebildet sein.

Die beiden Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 7 und 8 sind im Hinblick auf die Verwendung mit Leerlauffedereinrichtung so ausgebildet, daß bei Verwendung von zwei gleichen Grundteilen zwei unterschiedlich große Verdrehwinkel realisiert werden können. Zu diesem Zweck ist die Innenverzahnung 14′′′ mit Zahnlüc­ ken 25 versehen, die umfangsmäßig, ähnlich wie bei Fig. 5, abgestuft ausgeführt sind. Die Nabe 4 ist mit Zähnen 17 versehen, die die Außenverzahnung 6′′ bil­ den, wobei der radial äußere Bereich der Zahnlücken 25 umfangsmäßig so groß ausgeführt ist, daß die Zähne 17 der Nabe 4 gegenüber der Nabenscheibe 5 je­ weils ein Spiel 28 bzw. 29 aufweisen. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann die Nabe 4 mit einer Außenverzahnung 6′′′ versehen sein, die aus der Nabe 4 von Fig. 7 hergestellt ist durch verkleinern des Außendurchmessers. Wird der Außendurch­ messer der Zähne der Nabe 4 auf einen Durchmesser d abgesenkt dann ist es möglich, die radial weiter innen angeordnete Kontur der Zahnlücken 25 zu nut­ zen, die umfangsmäßig größer ausgeführt ist, so daß zwischen den Zähnen 17′ mit verringertem Außendurchmesser und den Zahnlücken 25 ein Spiel in Um­ fangsrichtung von der Größe 30 bzw. 31 realisiert werden kann.

Claims (5)

1. Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraft­ fahrzeugs, umfassend eine Nabe mit Innenverzahnung zum drehfesten Auf­ setzen auf eine Getriebewelle, die eine Drehachse definiert, eine an der Nabe angeordnete Außenverzahnung, eine Nabenscheibe mit Innenverzahnung zum drehfesten Eingriff in die Außenverzahnung der Nabe, Deckbleche zu beiden Seiten der Nabenscheibe, welche untereinander fest verbunden und auf Ab­ stand gehalten sind, Reibbeläge an einem der Deckbleche in dessen radial äu­ ßerem Bereich, Fenster in der Nabenscheibe und den Deckblechen mit Federe­ lementen zur begrenzten Verdrehung bei Drehmomentbeaufschlagung, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Außenverzahnung (6′, 6′′, 6′′′) der Nabe (4) aus nur einer Grund­ form besteht - vorzugsweise mit einer symmetrischen Teilung - und
• b) die Innenverzahnung (14′, 14′′, 14′′′) der Nabenscheibe (5) entweder die doppelte Teilung aufweist, mit umfangsmäßig abwechselnden Zahnlüc­ ken (15, 16, 23) unterschiedlicher umfangsmäßiger Erstreckung oder
• c) die Innenverzahnung (14′, 14′′, 14′′′) mit gleicher Teilung solche Zahn­ lücken (24, 25) aufweist, die in einem kleineren Durchmesserbereich (d) größere umfangsmäßige Erstreckungen aufweisen als in einem größeren Durchmesserbereich (D) und wobei die Außenverzahnung (6′′, 6′′′) der Nabe (4) bedarfsweise auf einen kleineren Durchmesser (d) gekürzt ist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung (14′) zwei Sätze von Zahnlücken (15, 16) aufweist, deren erster (15) der Kontur der Zähne (17) der Außenverzahnung (6′) der Nabe (4) ohne Umfangsspiel entspricht und deren zweiter (16) ein umfangs­ mäßiges Spiel (19, 20) ermöglicht.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung (14′′) zwei Sätze von Zahnlücken (16, 23) aufweist, deren erster (16) ein erstes Spiel (19, 20) und deren zweiter (23) ein zweites Spiel (21, 22) in Umfangsrichtung ermöglicht.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Zahnlücken (24) der Innenverzahnung (14′′′) auf den grö­ ßeren Durchmesser (D) der Kontur der Zähne (17) der Außenverzahnung (6′′) ohne Umfangsspiel entspricht und die Kontur der Zahnlücken (24) auf dem kleineren Durchmesser (d) gegenüber einer gekürzten Außenverzahnung (6′′′) mit Zähnen (17′) ein Spiel (26, 27) ermöglicht.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Zahnlücken (25) der Innenverzahnung (14′′′) auf dem größeren Durchmesser (D) gegenüber den Zähnen (17) der Außenverzah­ nung (6′′) ein erstes Spiel (28, 29) und die Kontur auf dem kleineren Durch­ messer (d) gegenüber der im Durchmesser gekürzten Außenverzahnung (6′′′) mit Zähnen (17′) ein zweites Spiel (30, 31) aufweist.