DE2848748B2

DE2848748B2 - Elastische Kupplung in Scheibenbauweise

Info

Publication number: DE2848748B2
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: 1980-08-14
Also published as: DE2848748A1; DE2848748C3; JPH0337054B2; JPS5565728A

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 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 scheibenai tige Bauweise der elastischen Kupplung bietet den Vorteil, daß sie wenig Plülz beansprucht, so daß Motor und Getriebe eng aneinandergerückt werden können.

Eine Kupplung dieser Art ist bekannt aus der GB-PS 6 37 257 (= US-PS 2337 134). Der Innenraum dieser Kupplung kann mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, wodurch folgendes erreicht wird: Einerseits werden die Stellen, an denen Teile der Kupplung aufeinandergleiten, geschmiert. Andererseits kann mit Hilfe der

i^ri Flüssigkeil eine Drehschwingungsdämpfung erreich! werden. Hierzu ist bei der bekannten Kupplung folgendes vorgesehen:

a) Gemäß den Figuren 6 bis 9 sind an den Schraubenfedern kleine Zylinder-Kolben-Einheiten angeordnet: diese bilden Verdrängungskammern mit Drosselöffnungen. Wegen des geringen Gesamtvolumens dieser Verdrängungskammern ist ihre Dämpfungswirkung verhältnismäßig gering

b) Gemäß den Figuren 1 bis 4 sind im Innenraum der Kupplung mit Hilfe von Ansätzen 18 und Platten 43 weitere Verdrängungskammern 20 gebildet. Die Dämpfungswirkung dieser Verdrängungskammern ist jedoch ebenfalls nur schwach, weil diese Kammern zur Nabe 10 hin offen sind, so daß die zu verdrängende Flüssigkeit nur wenig Widersland vorfindet. Dies gut besonders dann, wenn die Kupplung im Laufe der Zeit einen Teil der Flüssigkeit verloren hat und Luft in die Kupplung eingedrungen ist. Ein solcher Flüssigkeitsverlust ist nie völlig vermeidbar. Wenn die Kupplung rotiert, sammelt sich die Luft im Bereich der Nabe, während die Flüssigkeit unter der Fliehkraft den radial äußeren Bereich des Kupplungsinnenraumes einnimmt.

Zur P.egrcn/ung des Vcrdrehwinkels weist die bekannte Kupplung ebenfalls nur unzureichende Mittel auf. Line Möglichkeit hier/u besteht darin, dall die Schraubenfedern 17 »auf Block gehen«, d.h. da.I sich ^hC> deren Windungen aufeinanderlegen. Dies vermindert aber die Lebensdauer der .Schraubenfedern. Hine andere Möglichkeil besieht darin, daß die radial innenliegenüen Kanten eier Ansätze i« i.η die Platten 43 anschlagen.

Schließlich kann der Verdrehwinkel der Kupplung auch noch dadurch begrenzt werden, daß (in den Figuren 6 bis 9) die Zylinder-Kolben-Einheiten in ihre Endposition gelangen. In allen drei Fällen besteht — trotz des Vorhandenseins von Dämpfungsflüssigkeit — die Gefahr harter Stöße, weil zwischen den aneinander anschlagenden Bauteilen überwiegend nur Linienberührung stattfindet.

Es ist zwar schon bekannt, bei elastischen Kupplungen Anschiagteiie mit Flächenberührung zu verwenden (z. B. DE-AS 16 80 669), jedoch wirken diese Anschläge nicht mit einer hydraulischen Dämpfung zusammen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte elastische Kupplung dahingehend zu verbessern, daß ihre Lebensdauer erhöht wird, insbesondere durch das Vermeiden harter Stöße beim Wirksamwerden der Festanschläge (Verdrehwinkel-Begrenzung). Zugleich soll die Kupplung in der Lage sein, Drehschwingungen möglichst stark zu dämpfen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene elastische Kupplung gelöst. Durch die Erfindung wird es nämlich möglich, im radial äußeren Bereich des Kupplungs-Innenraumes zahlreiche großvolumige und zum Bereich der Nabe hin weilgehend abgeschlossene Verdrängungskammern zu bilden; mit deren Hilfe werden Drehschwingungen besonders stark gedämpft, und zwar auch noch dann, wenn die K jpplung einen Teil ihres Flüssigkeitsinhaltes verloren hat.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Kupplung besteht darin, daß die zur Begrenzung des Verdrehwinkels dienenden Anschlagflächen zur Bildung der weitgehend geschlossenen Verdrängungskammern herangezogen worden sind. Dadurch wird erreicht, daß die Verdrängungskammern nicht nur zur Dämpfung von Drehschwingungen dienen (wie schon erwähnt), sondern auch beim Wirksamwerden der Festanschläge (zwecks Begrenzung des Verdrehwinkels) eine vorzügliche Stoßdämpfung bewirken. Dies wird vor allem dadurch erreicht, daß beim Wirksamwerden der Festanschläge im wesentlichen eine Flächenberührung stattfindet. Dies hat die Wirkung, daß beim Erreichen des maximalen Verdrehwinkels in der Regel gar keine metallische Berührung stattfindet, weil zwischen den Anschlagflächen ein dünner Flüssigkeitsfilm erhalten bleibt. Sollte es beim Auftreten besonders hoher Drehmomente dennoch zu einer metallischen Berührung kommen, dann nur mit einer gewissen Verzögerung, weil zuvor der genannte Flüssigkeitsfilm verdrängt werden muß.

Durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 kann in besonders einfacher Weise erreicht werden, daß sich die Intensität der Drehschwingungsdämpfung während des gegenseitigen Verdrehens der Kupplungshälften ändert. Insbesondere kann vorgesehen werden, daß der Drosselspalt in der Mittelstellung (Ruhelage) der Kupplung am größten ist und sich mit zunehmendem Verdrehwinkel verkleinert, so daß dementsprechend die Intensität der Dämpfung zunimmt.

Vorzugsweise können Verdrängungskammern paarweise angeordnet werden, so daß die Flüssigkeit beim gegenseitigen Verdrehen der Kuppliingshälftcn überwiegend von einer Kammer in eine andere Kammer verdrängt wird.

Durch die im Anspruch 5 ungegebene Maßnahme wird dafür gesorgt, daß die Rückseiten der Federteller und die mit diesen in Berührung tretenden Flachen der Miuelscheibe und der Scitenscheibe ebenfalls Verdrängungskammern mit Ürosseisteiien bilden. Auch hierbei wird sowohl eine Drehschwingungsdämpfung als auch eine Stoßdämpfung erzielt, und zwar eine Stoßdämpfung immer dann, wenn die Rückseiten der Federteller mit den betreffenden Flächen der Mittelscheibe oder der Seitenscheiben in Berührung treten. Dies findet in der Regel viel häufiger statt als das gegenseitige Berühren der Anschlagflächen bei maximalem Verdrehwinkel. Deshalb wird mit den Maßnahmen des Anspruches 5 eine besonders deutliche Verminderung ίο des Verschleißes an den Federtellern und somit eine Erhöhung der Lebensdauer der Kupplung erzielt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Kupplung im Längsschnitt nach Linie I derFig.3;

Fig. 2 diese Kupplung im Längsschnitt nach Linie II der Fig.3;

F i g. 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles 111 der F i g. 1, wobei eine der Seitenscheiben weggelassen ist; F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Teilansicht in einer abgewandelten Ausführungsform;

F i g. 5 einen Teillängsschnitt durch eine an ein Getriebe angebaute Kupplung.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte drehelastische Kupplung weist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Mittelscheibe 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 yc sechs

Fenstern (17, 18) auf; dementsprechend sind in den Seitenschei'ücn (20, 21) Vertiefungen (22, 23) vorgesehen. Damit können in die Fenster (17,18) in der üblichen Weise Schraubendruckfedern (30) mit Federtellern (31) eingesetzt werden, die beidseitig in die Vertiefungen (22,

23) eingreifen. In F i g. 3 ist nur in einem der Fenster (18) eine Feder (30) 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

so ist dort ein Anschlußflansch (25) angeordnet. Die Seitenscheiben (20, 21) und der Anschlußflansch (25) sind miteinander vernietet (Niete 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 eine nichtdargestellte 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. /. Ii. Öl. gefüllt werden kann.

b5 Am Außenumfang der Mittelscheibc (10) ist /wischen je zwei Fenstern (18) eine Ausnehmung (33) mit Anschlagflächen 54 vorgesehen. In diese Ausnehmung ^ragt zur Bildung eines i-estanschiagcs ein Ai's.n/ (J4)

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 F i g. 1 und 2), werden von der Ausnehmung (33) und dem Ansatz (34) zwei Kammern (36) gebildet, die im wesentlichen nur über den als Drosselspalt wirkenden Spalt (35) miteinander verbunden sind. Da der Innenraum (9) der Kupplung und somit auch die Kammern (36) mit Flüssigkeit gefüllt sind, wirkt die vorbeschriebene Anordnung als Einrichtung zur Torsionsschwingungsdämpfung.

In Fig.3 sind die beiden den Drossclspalt (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 F i g. 4 gezeigt. Dort ist der Drosselspalt (45) in der unbelasteten Mittelstellung der Kupplung verhältnismäßig breit. Die zur Mittelscheibe gehörenden Scheibensektoren (43) 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, J< > wie bei (47) dargestellt, erfolgen.

In der Kupplung gemäß Fig.3 wird beim gegenseiti gen Verdrehen der beiden Kupplungshälften ein Flüssigkeitsaustausch nicht nur zwischen den Kammern

(36) staltfinden. Vielmehr kann Flüssigkeit auch durch den auf einem größeren Durchmesser liegenden Spal

(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 F i g. 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 Getriebegehäuses (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 Mittelschei be (60) anzuliegen. Ansonsten ist die Seitenscheibe (70 gleich ausgeführt wie die Seitenscheibe (20) der F i g. 1 und 2. Die innere Seitenscheibe (71) unterscheidet sich von der Seitenscheibe (21) der F i g. 1 und 2 nur dadurch daß sie nicht an der Mittelscheibe (60) dichtend anliegt sondern mittels eines Wellendichtringes (59) an dem Lagerhals (53) des Getriebegehäuses (52).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elastische Kupplung in Scheibenbauweise, bei der die eine Kupplungshälfte durch eine mittlere einer Nabe zugeordnete Scheibe (Mittelscheibe 10; 60) gebildet ist und die andere Kupplungshälfte durch zwei untereinander drehstarr verbundene, zu beiden Seiten der Mittelscheibe angeordnete und diese am Außenumfang umhüllende Seitenscheiben (20, 21; 70, 71), die gegenüber der Mittelscheibe begrenzt verdrehbar sind, wobei die Mittelscheibe mehrere über den Umfang verteilte Ausschnitte aufweist zur Aufnahme von elastischen Kupplungselementen, die in entsprechende Ausnehmungen der Seitenscheiben eingreifen, ferner mit den folgenden Merkmalen:

a) die Seitenscheiben bilden zusammen mit der Nabe einen die Mittelscheibe aufnehmenden, im wesentlichen flüssigkeitsdichten Innenraum, der mit einer Flüssigkeit füllbar ist;

b) es ist wenigstens eine, von den beiden Kupplungshälften gebildete, beim gegenseitigen Verdrehen der Kupplungshälften im Volumen veränderliche, mit der Flüssigkeit füllbare und eine Drosselöffnung aufweisende Verdrängungskammer vorgesehen;

dadurch gekennzeichnet,

c) daß im radial äußeren Bereich des Innenraumes (9) — zwecks Bildung eines Festanschlages — an der einen Kupplungshälfte wenigstens ein Ansatz (34) angeordnet ist, der bei maximalem Verdrchwinkel mit einer an der anderen Kupplungshälftc vorgesehenen Anschlagfläche (54) zusammenwirkt, wobei im wesentlichen Flächenberührung stattfindet;

d) daß die Dicke dei Mittelschcibe (10; 60) zumindest im Bereich des Festarischlagcs im wesentlichen gleich der lichten Weite des Innenraumes (9) ist, so daß wenigstens eine der genannten Verdrängungskanimern (36) unter Verwendung des Ansatzes (34) und der Anschlagflächc (54) gebildet ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung durch einen im Bereich des Ansatzes (34) zwischen der Mittelscheibe (10; 60) und den Seitenscheiben (20, 21; 70, 71) vorgesehenen Spalt (35; 45) gebildet ist.

1 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 Drosselspaltcs mit zunehmendem Vcrdrehwinkcl kontinuierlich oder stufenweise verändert.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ansatz (34) in jeder Verdrehrichtung eine Anschlagfläche (54) zugeordnet ist, so daß zwei über die Drosselöffnung (45) miteinander verbundene Verdrängungskammern (36) gebildet sind.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche I bis 4. deren elastische Kupplungselement sich über l'ederleller .in der Mittelscheibe und an den .Seitenscheiben abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Miitelscheibe (10; 60) im Bereich der elastischen Kuppliingseiemente (JÖ, J2) nahe/u

gleich der lichten Weite des von den Seitenscheiben (20, 21; 70, 71) gebildeten Innenraumes (9) ist und daß die Federteller (31) derart in die Fenster (17,18) und Vertiefungen (22, 23) eingepaßt sind, daß von diesen und den Federtellern zusätzliche Verdrängungskammern mit Drosselöffnungen gebildet sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.