DE2848748A1

DE2848748A1 - Elastische kupplung in scheibenbauweise

Info

Publication number: DE2848748A1
Application number: DE19782848748
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hanke; Manfred Schmitt
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: JM Voith SE and Co KG
Priority date: 1978-11-10
Filing date: 1978-11-10
Publication date: 1980-05-14
Also published as: DE2848748C3; JPS5565728A; DE2848748B2; JPH0337054B2

Description

Kennwort: "Viskoser Torsionsdämper"
Elastische Kupplung in Scheibenbauweise Die erfindung betrifft eine elastische Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Kupplungen dienen in erster Linie als Drehschwingungsdämpfer. Häufig sind sie Teil einer normalen Kraftfahrzeug-Schaltkupplung. Sie können jedoch auch von einer Schaltkupplung getrennt lediglich als Bindeglied zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Lastschaltgetriebe eingesetzt werden. Die scheibenartige Bauweise der elastischen Kupplung bietet den Vorteil, daß sie wenig Platz beansprucht, so daß Motor und Getriebe eng aneinandergerückt werden können.
Kupplungen dieser Art sind aus den folgenden Druckschriften bekannt: 1. Schalitz, "Kupplungs-Atlas", 1975, A.G.T. Verlag, Insbesondere Seiten 94/95 2. DE-PS 730 205 3. DE-PS 1 680 669 4. DE-OS 28 07 824 5. US-PS 2 613 785.
Bei den bekannten Kupplungen sind die Scheiben (die Mittelscheibe und die eitenscheiben) stets aus dünnem metallischen material, vorzugsweise aus Blech hergestellt, so daß in der Mittelsoheibe die Fenster für die elastischen Kupplungselemente durch Stanzen hergestellt werden können. in aller Regel werden für die elastischen Kupplungselemente auch in den Seitenscheiben ausgestanzte Fenster vorgesehen. Es ist aber auch bekannt (Druckschrift 4), dort anstelle von Fenstern lediglich Vertiefungen vorzusehen, die durch einen Ziehvorgang hergestellt werden.
Seit langem beschäftigt sich die Fachwelt mit dem Problem, die bei solchen Kupplungen auftretenden Verschleißerscheinungen zu bekämpfen (Druckschrift 2). Verschleiß tritt vor allem dann auf, wenn die Belastung häufig oder stoßartig wechselt. Besonders gefährdet sind die Stellen, an denen sich die elastischen Kupplungselemente, vorzugsweise Schraubenfedern, an den Scheiben abstützen. Deshalb wurde vorgesehen, die Schraubenfedern mit Hilfe von Federtellern in den Scheiben zu führen. Hierbei ist aber Verschleiß an den Federtellern aufgetreten. Es ist deshalb auch sorgeschlagen worden, die Federteller aus verschlelßfestem Sunststoff zu fertigen.
In der Regel weisen die bekannten Kupplungen als Einrichtung zur Drehschwingungsdämpfung Reibscheiben auf, die sich ebenfalls mit der Zeit abnützen und daher unwirksam werden und die darüberhinaus ungleichmäßig wirken, wenn zeitweise Flüssigkeiten, z. B. Öl oder Benzin an die Reibfläche gelangen. Oft ist auch ein Verhärten der Reibfläche zu beobachten, woaurch sich ebenfalls der Reibwert und damit der vämpfungseffekt ändert..
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten elasischen Kupplungen dahingehend zu verbessern, daß ihre Lebensdauer entscheidena erhöht wird; d. h. es sollen Verschleißerscheinungen so weit wie gleich eliminiert werden; außerdem soll der Dämpfungseffekt unverändert erhalten bleiben. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene elastische Kupplung gelöst.
Indem die Möglichkeit geschaffen wird, das Innere der Kupplung mit Flüssigkeit zu füllen, wird zweierlei erreicht: Einerseits werden die Stellen, an denen die Federn 1nd/oder die Federteller an den Kupplungsscheiben gleiten, geschmiert. ndererseis kann die Dämpfung von Drehschwingungen durch Flüssigkeitsverdrängung realisiert werden, im einzelnen gemäß Anspruch 2. Hierzu werden in dem von den Seitenscheiben umschlossenen Innenraum Kammern gebildet, die über Drosselspalte miteinander verbunden sind, so daß die Flüssigkeit beim gegenseitigen Verdrehen der Kupplungshälften über die Drosselspalte von einer Kammer in eine andere verdrängt wird.
Diese Art der Drehschwingungsdämpfung ist kombiniert mit Festanschlägen zur Begrenzung des Verdrehwinkels (Festanschläge sind an sich bekannt aus Druckschrift 5). Durch die Erfindung kann zugleich eine Stv$ åmpfung beim Wirksamwerden der Festanschläge erzielt werden.
Das Dämpfen von Drehschwingungen durch Flüssigkeitsverdrängung ist an sich bei Blattfeder-Kupplungenbekannt (Druckschrift 1, Seiten 40 und 41). Dort sind aber die einen Drosselspalt bildenden Flächen stets zueinander konzentrisch, so daß die lichte Weite des Drosselspaltes und damit der Dämpfungseffekt bei sich ändernde Verdrehwinkel (zwischen den beiden Kupplungshälften) gleich bleibt. Demgegenüber kann durch einen wichtigen weiterführenden Gedanken der Erfindung (Anspruch 5) erreicht werden, daß sich der Dämpfungseffekt während des gegenseitigen Verdrehens der Kupplungshälften ändert. Insbesondere kann vorgesehen werden, daß der Drosselspalt in der Null-age am größten ist und sich mit zunehmendem Verdrehwinkel verkleinert, so daß dementsprechend der Dämpfungseffekt zunimmt. Für die Erfindung ist es von besonderer Bedeutung, daß die Verdrängungskammern und Drosselspalte im radial äußeren Bereich des Kupplungsinnenraumes liegen; denn dort ist mehr Platz zur Verirklicnung konstruktiver Varianten. Åuch bleibt trotz eines eventuellen teilweisen Flüssigkeitsverlustes die Dämpfungseinrichtung wirksam.
Gemäß Anspruch 4 können zusätzliche Verdrängungskammern von den Federtellern zusammen mit den sie aufnehmenden Fenstern und Vertiefungen gebildet werden, um damit die Drehschwingungen noch besser zu dämpfen. Auch mit der im Anspruch 5 angegebenen Maßnahme kann bei Bedarf noch eine weitere Verstärkung des Dämpfungseffektes erzielt werden.
Die in den Ansprüchen 6 bis 8 beschriebenen Maßnahmen erleichtern einerseits die Herstellung der Kupplungsteile, andererseits wirken sie, besonders bei Verwendung von Kunststoff, verschleißmindernd. Die übliche Herstellung der Seitenscheiben und der Mittelscheibe aus Blech würde demgegenüber große Schwierigkeiten machen, weil gemäß der Erfindung beim Herstellen der die Kupplungselemente aufnehmenden Vertiefungen in den Seitenscheiben keine Binschnitte oder Öffnungen entstehen dürfen; außerdem deshalb, weil es zur Bildung der Kammern und Drosselspalte (für die Dämpfung mittels Flüssigkeitsverdrängung) erforderlich ist, daß die Dicke der Mitteilscheibe an den betreffenden Stellen nahezu gleich der lichten Weite zwischen den Seitenscheiben ist.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 9 bis 11 beschrieben. Die im Anspruch 9 angegebenen Metallgewebekissen sind für sich allein bekannt aus der Druckschrift + Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt Figur 1 eine Kupplung im Längsschnitt nach Linie I der Figur 3; Figur 2 diese Kupplung im Längsschnitt nach Linie II der Figur 3; Figur 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles III der Figur 1, wobei eine der Seitenscheiben weggelassen ist; Figur 4 eine der Figur 3 entsprechende Teilansicht in einer abgewandelten Ausführungsform; Figur 5 einen Teillängsschnitt durch eine an ein Getriebe angebaute Kupplung.
+ "Technische Daten und Eigenschaften von Ganzmetall-> Stoß-und Schwingungsdämpfern", Stop-choc, Schwingungstechnik Gmb& Co.KG., Magstadt,BahnhofstraBe8.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte drehelastische Kupplung weist eine insgesamt mit 10 bezeichnete .-littelscheibe und zwei Seitenscheiben (20, 21) auf. Die Mittelscheibe (10) setzt sich zusammen aus einem an eine Nabe (11) angeformten Flansch (12), um den herum z.B. sechs unter sich gleiche Scheibensektoren (13) angeordnet sind, die aus Kunststoff gefertigt sein können. Die Scheibensektoren (13) sind unter sich beidseitig mittels je einer dünnen Metallscheibe (14) verbunden, mit Hilfe von Nieten (15). Diese Metallscheiben (14) stellen auch die Verbindung zwischen den Scheibensektoren (13) und dem Flansch (12) her, mittels Nieten (16).
Die Mittelscheibe (10) weist zwei Kränze mit je secns Fenstern (17, 18) auf; dementsprechend sind in den Sitenscheiben (20, 21) Vertiefungen (22, 23) vorgesehen Damit können in die Fenster (18, 19) in der üblichen Weise Schraubendruckfedern (30) mit Federtellern ()1) eingesetzt werden, die beidseitig in die Vertiefungen (22, 23) eingreifen. In Figur 3 ist nur in einem der Fenster (18) eine Feder ()0) mit einem Federteller (31) eingezeichnet. Die anderen Federn und ihre Federteller sind weggelassen.
Damit die Seitenscheiben (20, 21) starr miteinander verbunden werden können, ist am äußeren Umfang der Seitenscheibe (21) ein Bund (24) angeformt. Außerdem ist dort ein Anschlußflansch (25) angeordnet. Die Seitenscheiben (20, 21) und der Anschlußflansch (25) sind miteinander vernietet (Nieten 26). Falls die Seitenscheiben (20,21) aus Leichtmetallguß oder aus Kunststoff hergestellt werden, ist es zweckmäßig, in die Nietlöcher Stahlbuchsen (27) einzusetzen.
Die Seitenscheiben (20, 21) haben je eine zentrale Durchtrittsöffnung (28) für die Nabe (11) und für einegichtdargestellte Welle, auf der die Kupplung mit Hilfe der Nabe (11) aufgesteckt werden kann. In der Nähe der Nabe (11) liegen die Seitenscheiben (20, 21) über Dichtringe (29) am Flansch (12) der Mittelscheibe (10) an, so daß ein flüssigkeitsdichter Innenraum (9) vorhanden ist, der mit einem Schmiermittel, z. B. Öl, gefüllt werden kann.
Am Außenumfang der Mittelscheibe (10) ist zwischen je zwei Fenstern (18) eine Ausnehmung (33) vorgesehen. In diese ragt zur Bildung eines Festanschlages ein Ansatz (34) hinein, der an die Seitenscheibe (21, 24) angeformt ist. In Umfangsrichtung ist zwischen der Ausnehmung (33) und dem Ansatz (34) ein beträchtlicher Zwischenraum vorgesehen, durch dessen Größe der maximale Verdrehwinkel bestimmt wird. In radialer Richtung ist dagegen zwischen der Ausnehmung (33) und dem Ansatz (34) nur ein schmaler Spalt (35) vorgesehen. Da außerdem in Achsrichtung die Dicke der Mittelscheibe (10) nahezu gleich der- lichten Weite zwischen den Seitenscheiben (20, 21) ist.(siehe Figuren 1 und 2), werden von der Ausnehmung (3)) und dem Ansatz (34) zwei Kammern (36) gebildet, die im wesentlichen nur über den als Drosselspalt wirkenden Spalt ()5) miteinander verbunden sind. Da der Innenraum (9) der Kupplung und somit auch die Kammern (36 it Flüssigkeit gefüllt sind, wirkt die vorbeschriebene Anordnung als Einrichtung zur Torsionsdämpfung.
In Figur 3 sind die beiden den Drosselspalt (35) bildenden Flächen Teile von zueinander konzentrischen Zylindermantelflächen. Deshalb bleibt dort die lichte Weite des Drosselspaltes (35) beim gegenseitigen Verdrehen der beiden Kupplungshälften konstant. Eine hiervon abweichende Ausführung ist in Figur 4 gezeigt. Dort ist der Drosselspalt (45) in der unbelasteten Mittelstellung der Kupplung verhältnismäßig breit. Die zur £1ittelscheibe gehörenden Scheibensektoren (43)----1-- sind aber so geformt, daß der Drosselspalt (45) beim gegenseitigen Verdrehen der Kupplungshälften kleiner wird. Die Verkleinerung des Drosselspaltes kann stufenweise, wie bei (46) dargestellt, oder kontinuierlich, wie bei (47) dargestellt, erfolgen.
-In der Kupplung gemäß Fig. 3 wird beim gegenseitigen Verdrehen der beiden Kupplungshälften ein Flüssigkeitsaustausch nicht nur zwischen den Kammern (36) stattfinden. Vielmehr kann Flüssigkeit auch durch den auf einem größeren Durchmesser liegenden Spalt (37) verdrängt werden. Das gleiche gilt für die Ausführung gemäß Fig. 4.
Es ist deshalb auch möglich, diesen äußeren Drosselspalt, in Fig. 4 mit (48) bezeichnet, mit zunehmendem Verdrehwinkel enger werden zu lassen, z. B. wie bei (49) mit einer strichpunktierten Linie angedeutet.
Die in der Fig. 5 dargestellte Kupplung unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß sie in besonders geringem Abstand von einem Maschinengehäuse, z. B. von einem Getriebegehäuse, angeordnet werden kann. Die Fig. 5 zeigt den Antriebszapfen (50) eines Getriebes, der mittels eines Wälzlagers (51) in dem Getriebegehäuse (52) gelagert ist. Die Mittelscheibe (60) der Kupplung ist auf den Antriebszapfen (50) aufgesteckt. Die äußere Seitenscheibe (70) ist hier als Vollscheibe ausgebildet; das heißt, sie hat keine zentrale Durchtrittsöffnung und braucht nicht mittels einer Dichtung an der Mittelscheibe (o0) anzuliegen. Ansonsten ist die Seitenscheibe (70) gleich ausgeführt wie die Seitenscheibe (20) der Figuren 1 und 2. Die innere Seitenscheibe (71) unterscheidet sich von der Seitenscheibe (21) der Figuren 1 und 2 nur dadurch, daß sie nicht an der ittelscheibe (60) dichtend anliegt, sondern mittels eines Wellendichtringes (59) an dem Lagerhals (53) des Getriebegehäuses (52).

Claims

Kennwort:~"Viskoser TorsionsdämpSerH PatentansprUche fE Elastische Kupplung in Scheibenbauweise, mit einer mittleren, einer Nabe zugeordneten Scheibe (Mittelscheibe 10; cO) und mit zwei untereinander drehstarr verbundenen, zu beiden Seiten der Mittelscheibe angeordneten und diese am Außenumfang umhüllenden Seitenscheiben (20, 21; 70, 71), die gegenüber der Mittelscheibe begrenzt verdrehbar sind, wobei die Mittelscheibe mehrere über den Umfang verteilte Durchbrüche ("Fenster" 17, 18) aufweist zur Aufnahme von elastischen Kupplungselementen (30, 32), die beidseitig in Vertiefungen (22, 23) der Seitenscheiben eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenscheiben (20, 21; 70, 71) vollkommen geschlossen sind, das heißt höchstens eine zentrale Durchtrittsöffnung (28) für eine Welle aufweisen, so daß sie einen die Mittelscheibe (10; 60) aufnehmenden flüssigkeitsdichten Innenraum (9) bilden, der mit einem Schmiermittel füllbar ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1, bei der zwecks Bildung eines Festanschlages an der einen Kupplungshälfte, z. 3. an einer der Seitenscheiben (21), wenigstens ein Ansatz (34) angeordnet ist, der bei maximalem Verdrehwinkel mit einer Anschlagflåche zusammenwirkt, die an der anderen Kupplungshälfte vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Mittelscheibe (10; 60) zumindest im Bereich des Festanschlages nahezu gleich der lichten Weiten des von den Seitenscheiben (20, 21; 70, 71) gebildeten Innenraumes (9) ist, und daß im Bereich des Ansatzes (34) zwischen der Mittelscheibe und den Seitenscheiben ein Drosselspalt (45) vorgesehen ist, so daß das Schmiermittel zugleich als Dämpfungsflüssigkeit dient.
3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der den Drosselspalt (45) bildenden Flächen derart von einer Rotationsfläche abweicht, daß sich die lichte Weite des Drosselspaltes mit zunehmendem Verdrehwinkel kontinuierlich oder stufenweise verändert.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren elastische Kupplungselemente sich über Federteller an der Mitte 15 cheibe und an den Seitenscheiben abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Mittelscheibe (10; 60) im Bereich der elastischen Kupplungselemente (30, 32) nahezu gleich der lichten Weite des von den Seitenscheiben (20, 21; 70, 71) gebildeten sist Innenraumes (9 und daß die Federteller (31) derart in die Fenster (17, 18) und Vertiefungen (22, 23) eingepaßt sind, daß zwischen diesen und den Federtellern nur schmale Drosselspalte verbleiben.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe an den fensterfreien Bereichen ihrer Stirnflächen Rippen aufweist, die sich wenigstens angenähert in radialer Richtung erstrecken und denen entsprechende auf der Innenseite der Seitenscheiben angeordnete Rippen gegenüberstehen.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (iO; 60) und/oder die Seitenscheiben (20, 21; 70, 71) ganz oder teilweise aus einem verschleißfesten Kunststoff hergestellt sind, vorzugsweise durch ein Gießverfahren.
7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (10; 60) und/oder die Seitenscheiben (20, 21; 70, 71) ganz oder teilweise aus Metallformguß hergestellt sind.
8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da3 die Mittelscheioe (10) aus einem an die Nabe (11) angeformten Flansch (12) und aus mehreren unter sich gleichen Scheiben-Sektoren (13; 43) zusammengesetzt ist, die unter sich und mit dem Flansch (12) mittels einer oder zwei Metallscheibe(n) (14) verbunden sind.
9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Kupplungselemente sogenannte Metallgewebekissen verwendet sind.
10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine (71) der beiden Seitenscheiben eine zentrale Durchtrittsöffnung für eine Welle aufweist, während die andere Seitenscheibe (70) als Vollscheibe ausgebildet ist.
11. Kupplung nach Anspruch 10, die zum Aufstecken auf einen T4ellenzapfen (O0) vorgesehen ist, der aus einem Maschinengehäuse, zum Beispiel einem Getriebegehäuse (52), herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Seitenscheibe (71), welche die zentrale Durchtrittsöffnung aufweist, mittels einer Dichtung (59) an dem Maschinengehäuse (52, 53) anliegt.