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Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeug-Hauptkupplungen
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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeug-Hauptkupplungen,
wobei ein mit einem Flansch versehener Nabenteil durch Stufenfedern drehelastisch
mit einem starren System aus zwei Seitenblechen verbunden ist, die auf gegenüber
liegenden Seiten des Nabenflansches liegen und deren eines einen die Reibbeläge
tragenden Scheibenteil bildet bzw.
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mit ihm verbunden ist, und wobei eine Reibungsvorrichtung zur Dämpfung
der Drehschwingungen vorgesehen ist.
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Bei den obengenannten Kupplungsscheiben werden zur Dämpfung der Drehschwingungen
meist mehrere Reibungsvorrichtungen eingebaut, mit denen aber das Leerlauf-Rasseln
im Getriebe nicht ausreichend verhindert werden kann und zwar insbesondere bei Kraftfahrzeugen
mit Antrieb durch Dieselmotoren. Bekannterweise ist das Drehmoment einer Kolbenmaschine
ungleichförmig.
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Die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle schwankt während einer Umdrehung
zwischen einem Maximum und einem Minimum.
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Diese überlagerten Drehschwingungen werden vom Motor über die Kupplung
auf den Antriebsstrang weitergeleitet. Diese Drehschwingungen sind insbesondere
bei Dieselmotoren im Leerlaufbereich relativ groß.
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Uberschreiten die von der Kupplung übertragenen Drehschwingungsausschläge
ein bestimmtes Maß, so werden im Leerlauf die sich im Eingriff befindlichen Getriebe-Zahnrad-Paare
so stark angeregt, daß die Zahnflanken von der Schub- auf die Zugseite wechseln
und das bekannte Getrieberasseln hervorrufen.
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Durch das ungünstige Massenverhältnis Getriebe - Motor setzt die geringe
Masse der im Leerlauf drehenden Zahnradpaare und Getriebewellen der Drehschwingung
so geringe Beharrungskräfte entgegen, daß die zur Drehschwingungsdämpfung in die
Kupplung eingebaute Reibkraft die Schwingung nicht mehr dämpft, sondern sie im Gegenteil
ungedämpft auf die drehenden Teile des Getriebes überträgt. Die Stärke des Getriebegeräusches
hängt von mehreren Faktoren ab, die Ursache der Geräusche ist jedoch in jedem Fall
die von der Kupplung übertragene Drehschwingung.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten
Nachteile zu vermeiden. Es soll also eine Kupplungsscheibe so gestaltet werden,
daß eine Schwingungsanregung des Getriebes im Leerlauf vermieden wird. Zur Lösung
dieser Aufgabe hat die Erfindung den allgemeinen Gedanken zum Inhalt, im Leerlauf-Betrieb
das Schwingungssystem Motor - Getriebe hinsichtlich der überlagerten Drehschwingungen
zu entkoppeln.
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Hierzu wird im einzelnen vorgeschlagen, daß die Reibungsvorrichtung
im Leerlaufschwingungsbereich des Motors keine Reibung aufweist (Entkoppelung),
beim Uberschreiten dieses Bereiches durch Auflauf segmente auf maximale Reibkraft
gebracht wird und im Betriebsbereich auf dieser verbleibt. Bevorzugt wird dabei
eine Lösung, wonach mindestens auf einer Seite zwischen dem Nabenflansch und dem
Seitenblech ein Reibbelag angeordnet und mittels eines Auflauforganes beaufschlagbar
ist, welches von Axialfedern beaufschlagt ist.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß das Getrieberattern
im Leerlauf nicht mehr auftritt. Zu gleicher Zeit wird such das Fahrverhalten, insbesondere
bei Fahrzeugen mit Dieselmotorantrieb durch größere Dämpfung im Betriebabereich
verbessert. Und schließlich bietet sich auch die Möglichkeit, mehrere Fahrzeugtypen,
welche bisher mit verschiedenen Kupplungstypen versehen sind, nun mit demselben
Kupplungstyp auszurüsten, der sich einfacher und kostengünstiger herstellen läßt.
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Allen erfindungsgemäßen Ausführungen ist gemeinsam, daß die erste
Federstufe ganz weich ist, d. h. gerade eben noch ausreicht, um während des Leerlaufbetriebes
eine definierte Mittellage zwischen dem Nabenteil und dem Scheibenteil herzustellen,
keineswegs aber die für die Übertragung der Drehschwingung notwendige Kraft erzeugt.
Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in den Nabenflansch
gleichmäßig über den Umfang verteilte Reibsegmente eingesetzt sind und mit dem Seitenblech
drehfest, aber axial verschiebbar eine Druckplatte verbunden ist, welche eine entsprechende
Anzahl von vertieften Taschen aufweist, deren abgeschrägte Seitenkanten zu den ebenfalls
abgeschrägten Seitenkanten der Reibsegmente ein entsprechendes Spiel aufweisen,
wobei die schrägen Kanten als Auflaufflächen dienen.
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Eine andere Ausfiihrungsform sieht vor, daß am Nabenflansch eine ringförmige
Reibfläche befestigt ist, an der ein mit den Auflaufsegmenten versehener Auflaufring
anliegt, der drehfest mit dem Seitenblech verbunden ist, auf den ein mit den größeren
Auflauftaschen versehener Druckring einwirkt, der ebenfalls drehfest, Jedoch axial
verschiebbar am Nabenteil angeordnet ist. Hierbei werden Auflaufring und Druckring
zweckmäßigerweise als Blechpreßteile ausgeführt.
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Bei beiden Ausführungen ist ein weiteres Kerkmal der Erfindung darin
zu sehen, daß die Tiefe der Taschen der Höhe der vorstehenden Reibsegmente entspricht.
D. h. mit anderen Worten, der Druckring bzw. die Druckplatte lagen in der Mittelstellung
sowohl in den Taschen als auch mit den dazwischen liegenden Flächenteilen am Auflaufring
bzw. den Reibsegmenten und dem Nabenflansch an, und zwar bei entspannten Axialfedern,
d. h. also reibungslos. Die Kantenneigung an den Segmenten bzw. Taschen richtet
sich nach dem Verschleiß.
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Nach bisherigen Erkenntnissen wird sie etwa bei 300 liegen können.
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Es wird ferner vorgeschlagen, daß am Seitenblech außen Blattfedern
befestigt sind, die mit ihren radial nach innen gerichteten Enden auf der Druckplatte
bzw. dem Druckring aufliegen. Bei der vorstehend zuerst genannten Ausführungsform
sind
die inneren Federenden mit einem Schlitz versehen, in die ein Zapfen an der Druckplatte
eingreift. Bei der vorstehend an zweiter stelle genannten Ausführungsform liegen
die Federenden einfach am Druckring auf und sind außen verdrehgesichert, Einzelheiten
der Erfindung zeigen die Ausführungsbeispiele der Zeichnung, und zwar zeigt Fig.
1 eine Kupplungsscheibe im Schnitt, Fig. 2 die Kupplungsscheibe nach Figur 1 in
Ansicht, Fig. 3a u. b den Nabenteil der Kupplungsscheibe im Schnitt und in Ansicht,
Fig. 4a u. b die Druckplatte im Schnitt und in Ansicht, Fig. 5-die Abwicklung eines
Zylinderschnittes durch Nabenflansch, Reibsegmente und Druckplatte in leerlaufstellung,
Fig. 6 den entsprechenden Zylinderschnitt in Abwicklung in Betriebsbereich, Fig.
7 eine andere Ausführungsform einer Kupplungsscheibe im Schnitt, Fig. 8 die Kupplungsscheibe
nach Figur 7 in Ansicht und Fig. 9 u. 10 die Abwicklungen der Zylinderschnitte entsprechend
den Figuren 5 und 6 in denselben Stellungen.
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Nach den Figuren t und 2 ist der die Reibbeläge 10 tragende ScheLbenteil
11 der Kupplungsscheibe durch Bolzen 12 mit dem Seitenblech 13 zu einem starren
System verbunden. Dieses starre System ist durch Stufenfedern 14 mit verschiedener
Charakteristik mit dem Nabenflansch 15 drehelastisch verbunden. Die Federn sind
in entsprechenden Fenstern der Seitenbleche - eines davon wird vom Scheibenteil
11 selbst gebildet -und
des Nabenflansches 15 aufgenommen. Der
Einsatz der einzelnen Federstufen wird durch die Größe der Fenster festgelegt.
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Der Nabenflansch 15 liegt zwischen den beiden Seitenblechen, von denen
mindestens eines auf dem Nabenteil 16 zentriert ist. Zwischen den Seitenblechen
und dem Nabenflansch sind jeweils Reibungsvorrichtungen angeordnet, deren Aufbau
im einzelnen noch beschrieben werden wird. Der bisher geschilderte grundsätzliche
Kupplungsscheibenaufbau ist an sich bekannt.
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Nach Figur 2 und 3a und 3b sind in den Nabenflansch 15 im inneren
flereich drei Reibsegmente 17 fest eingesetzt. Jedes lleibsegment 17 hat Seitenflächen
3, die etwa unter 300 geneigt sind. An diesen Reibbelägen liegt eine Druckplatte
19 an, die in den Figuren 4a und 4b dargestellt ist Diese Druckplatte 19 weist Taschen
20 auf, welche genau so tief sind, wie die Reibsegmente 17 über den Nabenflansch
15 vorstehen. Auch diese Taschen 20 haben abgeschrägte Seitenkanten 21. Die Neigung
ist hier dieselbe wie an den Reibsegmenten. Die Druckplatte 19 greift mit lappen
22 am äußeren Umfang in entsprechende Ausnehmungen 23 am Seitenblech 13 ein, d.
h. sie ist drehfest mit dem Seitenblech 13 verbunden, ihm gegeniiber jedoch axial
verschiebbar. An den Seitenblechen 13 und zwar zweckmäßigerweise an den Belzen 12
sind Blattfedern 24 lefestigt, deren radiale innere Enden 25 die Druckplatte 19
til den Nabenflanschb.aidie Reibsegmente 17 anlegen. Die Druckplatte 19 greift zu
diesem Zweck mit Zapfen 26 in Schlitze 27 an den inneren Federenden 25 ein.
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Wie die Figuren 5 und 6 gut erkennen lassen, sind die Taschen 20 in
der Druckplatte 19 um einen bestimmten Betrag 28 größer als die Reibsogmente 17
im Nabenflansch 15. Dieses Spiel 28 ist zumindest so groß wie die größte auftretende
Drehschwingungsamplitude des Antriebemotors oder geringfügig größer. In der in Figur
5 dargestellten Leerlauf-Stellung sind die redern 24 entspannt, d. h. es tritt zwischen
Druckplatte 19 und Reibsegment 17 bzw. Nabenflansch 15 keine Reibung auf. Im Rahmen
des Spiels 28 können sich also beide Teile gegeneinander bewegen, ohne daß hierbei
Reibungskräfte
übertragen werden. Wird dieses Spiel 28 durch ein
auftretendes Drehmoment überschritten, so laufen die Auflaufflächen 18 und 21 aufeinander
auf, wodurch die Druckplatte 19 vom Rabeuflansch 15 abgespreizt wird, bis - siche
hierzu Figur ( -die Druckplatte 19 mit den Flächen 29 auf die Oberflächen 30 der
Reibsegmente 17 zu liegen kommt. Hierbei sind naturgemäß die Federn 24 bis zu ihrer
maximalen Anpreßkraft gespannt worden. In diesem Beiriebsbereich @ritt nun zwischen
den Flächen 29 und 30 die maximale Reibung auf, so daß in diesem Bereich auftretende
Schwingungen entsprechend gedämpft werden.
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Nach den Figuren 7 bis 10 ist die Kupplungsscheibe nach demselben
Prinzip aufgebaut. Anstelle der Segmente ist nun der Nabenflansch 15 mit einem durchgehenden
Reibbelag 31 versehen. An diesem Reibbelag 31 liegt ein Auflaufring 32, der - entsprechend
der Druckplatte mit dem Seitenblech 13 drehfest verbunden ist. Dieser Auflaufring
32 enthält die entsprechenden Auflaufsegmente 33 mit wiederum entsprechend abgeschrägten
Seitenkanten 34. Fin entsprechend geformter Druckring 35 wird durch rederii 3G an
den Auflaufring angelegt.
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Er ist am inneren Umfang drehfest aber axial bewegbar. mit dem Nabenteil
16 verbunden. Auch hier ist das bereits beschriebene Spiel 28 zwischen den Auflaufsegmenten
33 am laufring 32 und den Taschen 38 am Druckring 35 vorhandell.
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Die Wirkungsweise - die aus den Figuren 9 und 10 sinngemäß hervorgeht
- ist im Grunde genommen dieselbe wie ei der Ausführungsform nach den Figuren 1
bis 6. Zu vermerken ware jedoch, daß zwischen den Federn 36 und dem Druckring 35
ebenfalls noch eine Reibung auftritt. Auch bei dieser Anordnung sind die Federn
36 in der Stellung gemäß Figur 9 entspannt, während sie in der Stellung nach Figur
10 ihre maximale Anpreßkraft erreichen.
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L e e r s e i t e