DE2315946A1

DE2315946A1 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE2315946A1
Application number: DE19732315946
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Maucher
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1974-10-17
Also published as: JPS5952295B2; BR7402359D0; FR2223595A1; DE2315946B2; DE2315946C3; JPS49128155A; FR2223595B1

Description

LuK Lamellen und 2315S46

Kupplungsbau G.m.b.H.

758 Bühl / Baden 0250

Industriestr. 3 29. März 1973

Kupplungsscheibe

Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungsscheiben, wie sie unter der Bezeichnung "gedämpfte Kupplungsscheiben" ganz allgemein bekannt sind und bei denen zwischen ihren Reibbelägen und ihren Naben eine begrenzte, relative Verdrehung dieser Teile entgegen der Wirkung von Kraftspeichern, wie Federn, Gummielementen od. dgl. ermöglicht ist. Bei solchen Kupplungsscheiben , bei denen die Dämpfwirkung in der Regel durch ein zwischen den relativ zueinander verdrehbaren und axial zueinander verspannten Bauteilen vorgesehenes Reibelement erzielt wird, bleibt über den Verdrehbereich die Reibung konstant. Da jedoch je nach dem Änwendungszweck die Dämpfung bei verschiedenen Winkelausschlägen größer oder kleiner sein muß, wurden äußerst aufwendige Kupplungsscheiben entwickelt mit stufenweise und mit verschieden großer Federrate und Bremskraft zur Wirkung kommenden Dämpfeinrichtungen. Auch bei solchen Dämpfern bleibt jedoch die Reibung innerhalb der einzelnen Dämpferstufen gleich groß, sodaß der Übergang von der Stufe mit kleinerem Reibwert auf den größeren, plötz-

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lieh einsetzenden Reibwert nicht kontinuierlich verläuft und hierdurch in vielen Fällen Dämpfungsprobleme nicht zufriedenstellend gelöst werden können.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe zu schaffen, die bei geringstmöglichem baulichem Aufwand im mittleren Verdrehbereich eine kleine Reibung aufweist und bei zunehmender relativer Verdrehung einen Anstieg des Reibmomentes gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß wenigstens über Teilbereiche der relativen Verdrehung zwischen mindestens einem mit den Reibbelägen drehfest verbundenen Teil und der Nabe eine Reibung wirksam wirdj die durch eine zumindest annähernd radial gerichtete Kraftkomponente entsteht. Dabei kann die Reibung zwischen dem bisher als sog. Zentriersitz bezeichneten Bereich der Nabe und dem mit den Reibbelägen drehfest verbundenen Teil, also beispielsweise einer Trägerlamelle und/oder der Gegenscheibe, entstehen. Eine derartige Kupplungsscheibe kann mit Vorteil derart ausgebildet werden, daß entsprechend der relativen Verdrehung die Reibung zunimmt.

Eine besonders einfache Ausführungsmöglichkeit ergibt sich, wenn die relativ zueinander verdrehbaren Bauteile zueinander verspannt sind, so daß- eine radiale Kraftkomponente

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entsteht. Diese Verspannung der relativ zueinander verdrehbaren Bauteile kann beispielsweise durch entsprechende Vernietung erfolgen, oder dadurch, daß ein Federelement eingebaut wird, welches das eine der relativ zueinander verdrehbaren Bauteile gegen das andere zieht oder drückt.

Die radiale Kraftkomponente kann aber auch durch die bei gedämpften Kupplungsscheiben ohnehin verwendeten Kraftspeicher erzielt werden, wobei diese Komponente durch eine zumindest in Teilbereichen der relativen Verdrehung der Teile wirksame, von der achsneutralen Kraftverteilung der Kraftspeicher abweichenden Kraftverteilung entsteht. Dies kann beispielsweise durch eine oder mehrere der nachstehend angeführten Maßnahmen erzielt werden, nämlich durch unsymmetrische Anordnung der Kraftspeicher, eine von der tangentialen Einbaulage abweichenden Einbaulage mindestens eines der Kraftspeicher und/oder der Anordnung wenigstens eines der Kraftspeicher - in Drehrichtung betrachtet -in unterschiedlicher Richtung gegenüber den oder einem der Kraftspeicher, oder aber dadurch, daß wenigstens einer der Kraftspeicher eine von den anderen abweichende, z. B. kleinere Federkonstante aufweist als die übrigen Kraftspeicher.

Eine derart wirksame Kupplungsscheibe kann beispielsweise dadurch gebildet werden, daß bei den herkömmlichen Kupplungsscheiben ait z. B. vier gleichmäßig verteilten Kraftspeichern einer der Kraftspeicher weggelassen wird oder

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dadurch, daß dieser Kraftspeicher eine kleinere Federkonstante aufweist als die übrigen. Diese letztere Ausgestaltung ermöglicht weiterhin in besonders einfacher Weise die Schaffung eines zwei- oder mehrstufigen Dämpfers, indem die mit der steileren Federrate versehenen Kraftspeicher bei der relativen Verdrehung der Teile über einen größeren Verdrehbereich unwirksam sind als der oder die Kraftspeicher mit der flacheren Federrate. Über den Verdrehbereich, über welchen lediglich der oder die Kraftspeicher mit der flacheren Federrate wirksam sind, entsteht sodann eine relativ schwache, jedoch ebenfalls in ihrer Kennung ansteigende Reibung, wodurch die unregelmäßigen Wechselschwingungen z. B. bei Diesel-Motoren, die in ihrem Leerlaufbereich besonders unruhig drehen, einwandfrei abgebaut werden. Sobald die Kraftspeicher mit der steileren Federkonstante, die entweder in der Mitnehmerscheibe oder in der Nabe mit entsprechendem Spiel im Zug- bzw. Schubbereich eingebaut sind, zur Wirkung kommen, steigt auch die Kennlinie des Dämpfers und damit entsprechend die Reibwirkung an.

Kupplungsscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung können aber auch derart ausgebildet werden, daß auch der oder die Kraftspeicher mit der flacheren Federrate über einen Teil des Verdrehbereiches unwirksam sind, sodaß über diesen Ver-

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drehbereich keine Rückstellwirkung und auch keine durch eine Radxalkraftkomponente hervorgerufene Reibung wirksam wird. *.

Weiterhin ist es möglich, Kupplungsscheiben derart auszubilden, daß der durch die Radialkraftkomponente entstehenden Reibung eine Reibung überlagert wird, die in an sich bekannter Weise durch Reibeinrichtungen erzielt wird, bei denen die Reibung durch eine Verspannung in Achsrichtung entsteht.

Es kann vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Zentriersitz der Nabe und dem mit diesem in Reibverbindung stehenden, relativ zur Nabe verdrehbaren Teil ein Werkstoff mit hoher Verschleißfestigkeit und/oder hohem Reibwert wirksam ist, wofür beispielsweise ein Reibwerkstoff zwischen dem Zentriersitz an der Nabe und der mit den ReibbeHgen der Kupplungsscheibe versehenen Trägerscheibe und/oder einer Gegenscheibe wirksam ist. Es kann auch zweckmäßig sein, die Trägerscheibe und/oder die Gegenscheibe topfartig auszubilden, sodaß eine breite Reibfläche geschaffen wird.

Anhand der Figuren 1-3 sei die Erfindung näher erläutert,

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Figur 1 zeigt eine Kupplungsscheibe teilweise in Ansicht, wobei in an sich bekannter. Weise die Reibbeläge 1 an einer Trägerlamelle 2 befestigt sind. Über Niete 3 ist die Gegenscheibe 4 mit der Trägerlamelle 2 drehfest verbunden. Die Teile 1-4 sind relativ gegenüber der Nabe 5 und deren Flansch 6 begrenzt verdrehbar, und zwar entgegen der Wirkung von "Federn, die in Ausnehmungen des Flansches 6 und in Ausnehmungen der Trägerlamelle 2 und der Gegenscheibe 4 vorgesehen sind. Das für die Dämpfung vorgesehene Reibungsmoment bei Kupplungsscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 dadurch gebildet, daß eine zumindest annähernd radiale Kraft bei der Verdrehung der Teile zueinander zwischen dem Zentriersitz 7 auf der Nabe 5 und den Innenkonturen der Trägerlamelle 2 und der Gegenscheibe 4 wirksam wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß von den Federn 9 _r 12 z. B. die Feder 12 weggelassen wird, wodurch eine von der normalerweise achsneutralen Momentenverteilung abweichende Momentenverteilung entsteht. Dabei erzeugen die Federn 9 und 11 bei der relativen Verdrehung der Nabe gegenüber den Belägen ein entgegengesetzes, gleichgroßes Moment M_g bzw. M-. ^, was lediglich eine Verdrehkomponente auf die Teile bewirken würde, während keine Radialkomponente übrig bleibt. Die

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Feder 10 erzeugt - vom Betrachter aus gesehen - ein vertikal nach unten gerichtetes Moment M_lQI dem beim Weglassen der Feder 12 keine vertikal nach oben gerichtete Komponente entgegensteht-, wodurch sich einmal ein Drehmoment und gleichzeitig eine radiale Verschiebekraft der Teile entsprechend dem Moment der Feder 10 ergibt. Hierdurch werden die Teile 2, 4 gegen den Zentriersitz 7 der Nabe 5 gedruckt und es entsteht ein Reibmoment zwischen Nabenbereich 7 und dem Bereich 8 der Teile 2 und 4, welches direkt proportional der Kraft der Feder 10 ist.

Eine von der achsneutralen Momentenverteilung abweichende Momentenverteilung kann aber auch durch Einsatz einer Feder 12 mit kleiner Federsteifigkeit erzielt werden, wo durch eine radiale Kraft entsprechend der Differenz der Kräfte der Feder 10 und 12 bzw. der betreffenden Momente und M₁₂ entsteht.

Eine solcherart ausgebildete Kupplungsscheibe eignet sich weiterhin in besonders vorteilhafter und einfacher Weise zur Erzielung einer zwei- oder mehrstufigen Dämpfung, wie dies im Zusammenhang mit Figur 2 beispielsweise erläutert sei.

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Dabei sind in Figur 2 auf der Abszisse die Verdrehwinkel und auf der Ordinate die bei der relativen Verdrehung der Teile auftretenden Drehmomente aufgetragen, wobei auf der linken Seite der Ordinate der Schub- und auf der rechten Seite der Zugbereich dargestellt ist. Die Federkennlinie 13 weist im Schubbereich eine gerade Steigung auf, welche dadurch gebildet wird, daß - in Figur 1 im Urzeigersinn betrachtet - alle seitlichen Begrenzungen 14 der Ausnehmungen für die Federn 9 - 12 im Nabenflansch 6 deckungsgleich sind mit den Endkonturen 15 der Ausnehmungen für die Federn in der Gegenscheibe 4 und der Trägerlamelle 2. In der Gegenrichtung ist im Nabenflansch 6 die Endkontur 16 für die Feder 12 gegenüber den Endkonturen 1.7. der Federfenster in den Teilen 2 und 4 um einen gewissen Betrag zurückversetzt, der jedoch kleiner ist als derjenige Betrag, um den die Endkonturen 18 der Federfensterausnehmungen im Flansch 6 gegenüber den Endkonturen 19 der Ausnehmungen für die Federn 9 -H-in den Teilen 2 und 4 zurückversetzt sind. Hierdurch verläuft die Kennlinie 13 vom Schnittpunkt der Ordinate mit der Abszisse entlang der Abszisse bis zum Bereich A gerade, steigt dann bis zum Bereich B, in welchem lediglich die Feder 12 mit der flacheren Federrate wirksam ist, leicht an, während vom Bereich B bis zum Bereich C ein steilerer Anstieg durch den Eingriff aller vier Federn erfolgt.

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In an sich bekannter Weise ist zwischem dem Nabenflansch 6 und den Teilen 2 und 4 eine Reibeinrichtung

wirksam, die durch eine in Achsrichtung der Scheibe wirksame Kraft, z. B. durch axiale Verspannung der Teile 2 und 4 entsteht. Diese Reibung ist in Figur 2 durch die strichliert gezeichneten Linien 20 dargestellt. Die Reibung, die durch die in radialer Richtung wirksame Kraftkomponente zwischen dem Zentriersitz 7 auf der Nabe 6 und dem Bereich 8 der Teile 2 und 4 aufgebaut wird, ist durch die strichpunktierten Linien 21 angedeutet. Dabei ist erkennbar, daß vom Schnittpunkt der Ordinate mit der Abszisse im Zugbereich bis zum Bereich A keine radiale Kraftkomponente wirksam wird, während zwischen dem Bereich A und dem Bereich B eine radiale Kraftkomponente und dementsprechende Zunahme der Reibung entsteht, die dem Moment M₁₂ proportional ist. Zwischen den Bereichen B und C wird eine Reibung wirksam, die entsprechend der Differenz der Momente Μ-.« ^und M±() proportional zum Verdrehwinkel zunimmt. Im Schubbereich steigt die radiale Kraft ebenfalls entsprechend der Differenz der, Momente M, r> und M-. _n linear an.

Es ist erkennbar, daß eine solcherart ausgestaltete Kupplungsscheibe einen stufenlosen Übergang der einzelnen Reibwerte in den verschiedenen Stufen gewährleistet und wobei

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darüber hinaus ein Ansteigen des Reibwertes entsprechend der relativen Verdrehung der einzelnen Scheibenteile gegeben ist. Durch die Vielfalt der Variationsraöglichkeiten in bezug auf die erzielbaren Kennlinien und Reibwerte sind Kupplungsscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung auf nahezu alle Erfordernisse abwandelbar.

Wie anhand der Figur 3 näher erläutert sei, die einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Figur 1 zeigt, können Kupplungsscheiben, deren Reibung durch die Radialkraftkomponente gebildet wird, die bei der Verdrehung der mit den Reibbelägen 1 verbundene Teile 2 und 4 gegenüber der Nabe 5 bzw. gegenüber dem Flansch 6 entsteht, weiterhin verbessert werden, daß die radial inneren Endkonturen wenigstens eines der Teile 2 bzw. 4 einen z. B. zylindrischen Ansatz in Achsrichtung aufweisen und zwischen diesem und dem Zentriersitz 7 auf der Nabe ein Reib- oder Lagerwerk-

22/ .

stoff vorgesehen ist, der gegebenenfalls einstückig mit dem oder den Reibbelägen 23 sein kann, die die Reibung entsprechend den Linien 20 in Figur 2 erzeugen. .

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch bei andern als der dargestellten Kupplung scheibe angewandt wurden, auch bei solchen mit sogenannten Doppel- oder Mehrfachdämpfern, wobei die Radialkraftkomponente auch durch andere Mittel bzw. Maßnahmen als die dargestellten erzeugt wird.

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Claims

ο q 1 R 9 L &

LuK Lamellen und ^A ^ '

Kupplungsbau G.m.b.H. Ij

Bühl/Baden 0250

Industriestr. 3 29. März 1973

Patentansprüche

Kupplungsscheibe, bei der im Kraftübertragungsweg zwischen ihren Reibbelägen und ihrer Nabe eine begrenzte relative Verdrehung dieser Teile entgegen der Wirkung von Kraftspeichern ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens über Teilbereiche der relativen Verdrehung zwischen mindestens einem mit den Reibbelägen (1) drehfest verbundenen Teil (2, 4) und der Nabe (5) eine Reibung wirksam wird, die durch eine zumindest annähernd radial gerichtete Kraftkomponente entsteht.
2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibung zwischem dem Zentriersitz (7) der Nabe (5) und wenigstens einem mit den Reibbelägen (1) drehfest verbundenen Teil (2,.4) entsteht.
3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibung entsprechend der relativen Verdrehung der Teile zueinander zunimmt.

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4. Kupplungsscheibe nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Kraftkomponente durch radiale Verspannung der relativ zueinander verdrehbaren Bauteile (2, 4; 5, 6) erzielt wird.
5. Kupplungsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Kraftkomponente durch die Kraftspeicher (9-12) selbst bewirkt wird.
6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Kraftkomponente durch eine von der achsneutralen Kraftverteilung der Kraftspeicher ( 9-12) abweichenden Kraftverteilung entsteht.
7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5 bzw. 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Kraftkomponente durch eine unsymmetrische Anordnung der Kraftspeicher ( 9-12 ) erzielt wird.
8. Kupplungsscheibe nach mindestens einem der Ansprüche bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kraftspeicher (9 - 12) in einer von der tangentialen Lage abweichenden Lage vorgesehen ist und/oder wenigstens einer der Kraftspeicher - in Drehrichtung betrachtet mit unterschiedlicher Richtung angeordnet ist.

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9. Kupplungsscheibe nach mindestens einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Kraftspeicher (12) eine von den anderen abweichende, z. B. kleinere Federkonstante .aufweist als die übrigen Kraftspeicher (9-11).
10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die mit steilerer Federrate versehenen Kraftspeicher ( 9 - 11) bei der relativen Verdrehung der Teile über einen größeren Verdrehbereich unwirksam sind als der oder die Kraftspeicher (12) mit der flacheren Federrate.
11. Kupplungsscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kraftspeicher (12) rait der flacheren Federrate über einen Teil des Verdrehbereiches unwirksam sind.
12. Kupplungsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentriersitz (7) der Nabe (5) und dem mit diesem in Reibverbindung stehenden, relativ zur Nabe verdrehbaren Teil (1, 2, 4) ein Werkstoff (22) mit hoher Verschleißfestigkeit und/oder hohem Reibwert wirksam ist.

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13. Kupplungsscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reib- oder Gleitwerkstoff (22) zwischen dem Zentriersitz (7) an der Nabe (5) und der mit den Reibbelägen (1) der Kupplungsscheibe versehenen Trägerlamelle (2) und/oder einer Gegenscheibe (4) wirksam ist. ·
14. Kupplungsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine an sich bekannte Reibeinrichtung (23 über 2, 6, 4) vorgesehen ist, deren Reibung durch eine Kraft in Achsrichtung entsteht, der die aus der fiadialkomponente entstehende Reibung überlagert ist.

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