DE19634962C1 - Reibungskupplung mit geringer Rupfschwingungsneigung - Google Patents

Description

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

Eine solche Reibungskupplung ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungs­ schrift 43 37 613 dargestellt und beschrieben. Während des Anfahrvorganges bei solchen Reibungskupplungen kann es in der Gleitphase zwischen Schwungrad und Anpreßplatte einerseits und den Reibbelägen der Kupplungsscheibe anderer­ seits zu komfortmindernden Rupfschwingungen kommen. Ursache ist hierbei ein periodisch schwankendes Übertragungsmoment der gleitenden Kupplung. Diese Schwankungen des Übertragungsmomentes entstehen durch einen Selbsterre­ gungseffekt, der durch einen mit steigender Gleitgeschwindigkeit abfallenden Reibwertverlauf der Reibbeläge ausgelöst wird. Die Neigung zu Rupfschwingun­ gen ist auch von anderen Faktoren abhängig, wie z. B. von den Dämpfungseigen­ schaften im Antriebsstrang bzw. von der Zusammensetzung der Reibbeläge.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Reibungskupplung mit Nei­ gung zu Rupfschwingungen eine Einrichtung zu schaffen, welche den Rupf­ schwingungen mit möglichst wenig Aufwand entgegenwirkt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. Die bei Rupfschwingungen periodisch auftretenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte werden am getriebenen Teil der Kupplung dazu benutzt, die Anpreßkraft für die Reibbeläge der Kupplungsscheibe periodisch derart zu verändern, daß eine Absenkung der Rupfschwingungen erzielt wird. Dabei ist vorgesehen, daß die Anpreßkraft wäh­ rend der Beschleunigungsphase reduziert und während der Verzögerungsphase erhöht wird. Zu diesem Zweck wird am getriebenen Teil der Kupplung eine zu­ sätzliche Masse angeordnet, die dem Kupplungsbetätigungssystem eine peri­ odisch schwankende Kraft überlagert. Diese Kraft bewirkt während der Be­ schleunigungsphase des getriebenen Teiles der Kupplung eine Absenkung der Betätigungskraft und während der Verzögerungsphase eine Erhöhung der Betäti­ gungskraft. Durch diese Maßnahme werden die Drehzahlschwankungen des ge­ triebenen Teils der Kupplung deutlich herabgesetzt und die Auswirkungen der Rupfschwingung auf das Fahrzeug unterdrückt.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß die zusätzliche Masse im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und an der Kupp­ lungsscheibe angebracht ist. Die Winkelbeschleunigung der Kupplungsscheibe ist besonders geeignet den Rupfschwingungen entgegenzuwirken, da ihr Kurvenver­ lauf hauptsächlich durch die hochfrequentere Rupfschwingung und nur unwe­ sentlich durch mittlere Fahrzeugbeschleunigung und Übertragungsmoment der Kupplung beeinflußt wird.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Zusatzmasse als zumindest ein umlau­ fender Massering ausgebildet ist, der radial innerhalb der Reibungsbeläge ange­ ordnet ist und über Verbindungselemente abwechselnd mit dem einen und dem anderen der Reibbeläge derart verbunden ist, daß die Verbindungselemente in der Beschleunigungsphase der Zusatzmasse eine Anpreßkraftreduzierung und in der Verzögerungsphase eine Anpreßkrafterhöhung zwischen beiden Reibbelägen und den Reibflächen von Schwungrad und Anpreßplatte erzeugen. Die positive Wir­ kung im Hinblick auf die Absenkung der Neigung zu Rupfschwingungen ergibt sich daher, daß die Beschleunigung der Kupplungsscheibe ihren Maximalwert er­ reicht bevor die Drehzahl der Kupplungsscheibe ihr Maximum und damit die Gleitgeschwindigkeit ihr Minimum aufweist. Die ist auch der Zeitpunkt, in dem der Schwankungsanteil des Selbsterregungsmomentes ein Maximum aufweist.

Bei der Anordnung der Reibbeläge über axial federnde Federsegmente, die über in umfangsmäßigen Abständen angeordneten Fußbereichen drehfest mit einem scheibenförmigen Teil verbunden sind, wird in vorteilhafter Weise vorgeschlagen, daß der Massering aus zwei sich axial im wesentlichen deckenden Teil- Masseringen besteht, die fest miteinander verbunden sind und zu beiden Seiten der Fußbereiche verlaufen, wobei die Fußbereiche in ersten, im wesentlichen ra­ dial verlaufenden, axial gerichteten Aussparungen verlaufen und die Verbindungs­ elemente in zweiten, nach radial außen offenen Aussparungen und die Verbin­ dungselemente jeweils mit einem Ende zwischen beiden Teil-Masseringen einge­ spannt sind und mit dem jeweils anderen Ende an der Innenseite eines Reibbela­ ges befestigt sind und dazwischen ein elastischer Verbindungsbereich angeordnet ist, welcher schräg zur Drehachse verläuft und diesem gegenüber einen spitzen Winkel α einnimmt. Durch diese Konstruktion ist es möglich, aus den tangential verlaufenden Kräften zwischen den Reibbelägen und dem Massering eine axial gerichtete Kraft abzuleiten, welche periodisch die Anpreßkraft der Reibbeläge beeinflußt. Dabei ist es vorteilhaft, daß zwischen dem elastischen Verbindungs­ bereich und dem einen Ende ein steifer Verbindungsbereich angeordnet ist. Dieser steife Verbindungsbereich sorgt zusammen mit dem elastischen Verbindungsbe­ reich dafür, daß durch die tangentialen Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte in Achsrichtung im wesentlichen nur Kräfte übertragen werden und keine Wege zurückgelegt werden müssen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen daß direkt anschließend an das andere Ende der elastische Verbindungsbereich verläuft und das andere Ende in Drehrichtung ge­ sehen hinten angeordnet ist.

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

Fig. 1 den Schnitt I-I durch die obere Hälfte einer Kupplungsscheibe;

Fig. 2 die Teilansicht "A" gemäß Fig. 1;

Fig. 3 den Schnitt III-III gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Kupplungsscheibe 1 mit einer Nabe 3 mit Innenver­ zahnung 11, die konzentrisch zu einer Drehachse 2 angeordnet ist und drehfest auf einer nicht dargestellten Getriebewelle aufgesetzt ist. Die Nabe 3 ist mit einer radial verlaufenden Nabenscheibe 4 versehen, wobei zu beiden Seiten der Naben­ scheibe 4 ein Belagträger 5 und ein Deckblech 6 angeordnet sind, die untereinan­ der fest verbunden und auf Abstand gehalten sind. In Fenstern 7 der Naben­ scheibe 4 sowie in Fenstern 8 vom Deckblech 6 und Belagträger 5 sind Federn 9 angeordnet zur Dämpfung von Torsionsschwingungen, wobei zusätzlich eine Reibeinrichtung 10 vorgesehen sein kann. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist jedoch auch ohne das Vorhandensein eines Torsionsschwingungsdämpfers anwendbar. Im radial äußeren Bereich des Belagträgers 5 sind Federsegmente 13 befestigt, welche die Reibbeläge 12 tragen. Die Federsegmente 13 sind über Fußbereiche 14 mit dem Belagträger beispielsweise vernietet. Im radialen Bereich zwischen der Torsionsfederung mit den Federn 9 und den Reibbelägen 12 sind zwei Teil-Masseringe 15 bzw. 16 angeordnet, die konzentrisch zur Drehachse 2 verlaufen. Diese beiden Teil-Masseringe 15 und 16 sind untereinander fest ver­ bunden und ihre Anbindung an der Rest der Kupplungsscheibe 1 geht insbeson­ dere aus den Fig. 2 und 3 hervor.

Die Teilansicht "A" entsprechend Fig. 2 zeigt das Deckblech 6 mit den Fen­ stern 8 für die Federn 9 sowie die Nabe 3 mit ihrer Innenverzahnung 11. Die Fe­ dersegmente 13 sind über ihre umfangsmäßig schmal gehaltenen Fußbereiche 14 mit dem Belagträger 5 verbunden. Die Reibbeläge 12 sind mit den einzelnen Be­ lagträgern 13 beispielsweise vernietet. Umfangsmäßig zwischen den einzelnen Federsegmenten 13 sind abwechselnd an beiden Reibbelägen 12 Verbindungse­ lemente 19, 20 angeordnet, welche die Zusatzmasse, bestehend aus den Masse­ ringen 15 und 16, an der Kupplungsscheibe befestigen. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, verlaufen die beiden Teil-Masseringe 15 und 16 konzentrisch zur Drehachse 2 und zu beiden Seiten der Fußbereiche 14 der Federsegmen­ te 13. Im vorliegenden Fall ist der Massering 15 mit mehreren ersten Aussparun­ gen 17 versehen, die den Durchtritt der Fußbereiche 14 ermöglichen. Die Aus­ sparungen 17 sind dabei radial durchgehend und in Achsrichtung auf den Masse­ ring 16 zugerichtet offen. Es sind weiterhin zweite Aussparungen 18 vorgese­ hen, die nach radial außen hin offen sind und axial durch beide Masseringe 15 und 16 durchgehend angeordnet sind, in deren Bereich Teile der Verbindungse­ lemente 19, 20 verlaufen. Diese weisen jeweils ein Ende 21 auf, welches konzen­ trisch zur Drehachse 2 verläuft und zwischen beiden Masseringen 15 und 16 eingespannt ist. Dieses eine Ende 21 mündet in Drehrichtung D gesehen in einen steifen Verbindungsbereich 24 der schräg zur Ebene der Reibbeläge 12 verläuft. Der steife Verbindungsbereich geht über in einen elastischen Verbindungsbe­ reich 23, der gegenüber der Drehachse 2 einen spitzen Winkel α aufweist. Der elastische Verbindungsbereich 23 mündet in das andere Ende 22, welches wie­ der in der Ebene der Reibbeläge 12 verläuft und an der Innenseite eines der Reib­ beläge 12 befestigt ist. So sind umfangsmäßig an der Kupplungsscheibe 1 ab­ wechselnd Verbindungselemente 19 bzw. 20 angeordnet, die sich lediglich da­ durch unterscheiden, daß sie wechselseitig am einem bzw. am anderen Reibbelag 12 befestigt sind und der jeweilige elastische Verbindungsbereich 23 und der steife Verbindungsbereich 24 gemäß Fig. 3 abwechselnd in die eine Achsrichtung bzw. in die andere Achsrichtung ausschwenken. Die Wirkung der Kupplungs­ scheibe ist nun folgende: Unter der Voraussetzung der Drehrichtung D bei Vor­ wärtsfahrt werden die Masseringe 15 und 16 bei Beschleunigung der Reibbeläge 12 bzw. der gesamten Kupplungsscheibe eine vorübergehende relative Bewegung entgegengesetzt der Drehrichtung D unterworfen, so daß die Verbindungsele­ mente 19, 20 gestreckt werden und der jeweilige Winkel α einen größeren Wert einnimmt. Daraus resultierend werden die beiden Reibbeläge 12 mit einer Kraft beaufschlagt, die eine Verringerung des Axialabstandes beider Reibbeläge 12 zueinander herbeiführen möchte. Dies bedeutet eine Absenkung der Anpreßkraft und somit eine Vergrößerung des Schlupfes der Kupplungsscheibe gegenüber Schwungrad und Anpreßplatte. Bei einem Verzögerungsvorgang der Kupplungs­ scheibe werden die beiden Masseringe 15 und 16 vorübergehend einer Relativ­ bewegung in Richtung des Pfeiles D gegenüber den Reibbelägen 12 ausführen und damit die Verbindungselemente 19 und 20 stauchen. Damit verringert sich der Winkel α und es wird auf die beiden Reibbeläge 12 eine Kraft ausgeübt, die diese in Achsrichtung voneinander wegbeaufschlagt. Dies bedeutet, eine vor­ übergehende Erhöhung der Anpreßkraft und somit eine Herabsetzung des Schlup­ fes. Dadurch, daß die Beschleunigung der Kupplungsscheibe und somit der Reib­ beläge ihren Maximalwert erreicht bevor die Scheibendrehzahl ihr Maximum er­ reicht und somit die Gleitgeschwindigkeit ihr Minimum erreicht hat, ist eine aus­ gleichende Wirkung der Überlagerung der Anpreßkraft durch die Masseringe möglich. Das Übertragungsmoment der Reibungskupplung wird damit derart be­ einflußt, daß die Rupfschwingungen zumindest stark reduziert werden.

Claims (7)

1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend ein mit einer Reibfläche ver­ sehenes Schwungrad, welches eine Drehachse definiert, eine am Schwung­ rad befestigte Druckplatte, eine in der Druckplatte drehfest aber axial beweg­ lich angeordnete Anpreßplatte mit Reibfläche, eine Kupplungsfeder zur Kraft­ beaufschlagung der Anpreßplatte in Richtung Schwungrad, einen Ausrück­ mechanismus zur Dosierung der Kraft der Kupplungsfeder sowie eine Kupp­ lungsscheibe, die mit ihren Reibringen zwischen beide Reibflächen einspann­ bar ist und drehfest auf einer Getriebewelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Einrichtung zum Dämpfen von insbesondere beim Anfahrvorgang auftretender Neigung zu Rupfschwingungen in der Gleitphase am getriebenen Teil der Kupplung (1) eine zusätzliche Masse (15, 16) an­ geordnet ist, welche bei auftretenden Rupfschwingungen abwechselnd Be­ schleunigungs- und Verzögerungskräften unterworfen ist und aus diesen Kräften eine resultierende Kraft abgeleitet ist, welche die Anpreßkraft für die Reibringe (12) der Kupplungsscheibe (1) während der Beschleunigungsphase reduziert und während der Verzögerungsphase erhöht.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Masse (15, 16) sich im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse (2) erstreckt und an der Kupplungsscheibe (1) angebracht ist.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (15, 16) als zumindest ein umlaufender Massering aus­ gebildet ist, der radial innerhalb der Reibbeläge (12) angeordnet ist und über Verbindungselemente (19, 20) abwechselnd mit dem einen und dem anderen der Reibringe (12) derart verbunden ist, daß die Verbindungselemen­ te (19, 20) die resultierende Kraft erzeugen.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 3, wobei die Reibringe über axial federnde Federsegmente aneinander abgestützt und über deren umfangsmäßig in Ab­ ständen angeordneten Fußbereichen drehfest mit einem scheibenförmigen Teil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Massering aus zwei sich axial im wesentlichen deckenden Teil- Masseringen (15, 16) besteht, die fest miteinander verbunden sind und zu beiden Seiten der Fußbereiche (14) verlaufen, wobei die Fußbereiche (14) in ersten, im wesentlichen radial verlaufenden, axial gerichteten Aussparun­ gen (17) zwischen den Teil-Masseringen (15, 16) verlaufen und die Verbindungselemente (19, 20) in zweiten, nach radial außen offenen Aussparungen (18) und die Verbindungselemen­ te (19, 20) jeweils mit einem Ende (21) zwischen beiden Teil- Masseringen (15, 16) eingespannt sind und mit dem jeweils anderen En­ de (22) an der Innenseite eines Reibbelages (12) befestigt sind und dazwi­ schen ein elastischer Verbindungsbereich (23) angeordnet ist, welcher schräg zur Drehachse (2) verläuft und dieser gegenüber einen spitzen Win­ kel (α) einnimmt.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem elastischen Verbindungsbereich (23) und dem einen En­ de (21) ein steifer Verbindungsbereich (24) angeordnet ist.

6. Reibungskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß direkt anschließend an das andere Ende (22) der elastische Verbindungs­ bereich (23) verläuft.

7. Reibungskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (22) in Drehrichtung (D) gesehen hinten angeordnet ist.