DE2848748C3

DE2848748C3 - Elastische Kupplung in Scheibenbauweise

Info

Publication number: DE2848748C3
Application number: DE19782848748
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7920 Heidenheim Hanke; Manfred 7920 Heidenheim Schmitt
Original assignee: JM Voith GmbH; Voith Getriebe KG
Current assignee: JM Voith SE and Co KG
Priority date: 1978-11-10
Filing date: 1978-11-10
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE2848748B2; DE2848748A1; 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 scheibenartige Bauweise der elastischen Kupplung bietet den Vorteil, daß sie wenig Platz 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 23 37 134). 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 Flüssigkeit eine Drehschwingungsdämpfung erreicht werden. Hierzu ist bei der bekannten Kupplung folgendes vorgesehen:

a) Gemäß den Figuren 6 bis 9 sind an den Schraubenfedern kleine Zylindcr-Kolben-F.inheiten angeordnet; diese bilden v>rdrängungskaminern mit Drosselöffnungen. Wegen des geringen Gesamtvolumens dieser Verdrüngungskammern ist ihre Dämpfungswirkung verhältnismäßig gering.

b) Gemäß den Figuren I bis 4 sind im Innenraum der Kupplung mit Hilfe von Ansätzen 18 und Platten 43 weitere Verdi ingungskammern 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 Widerstand vorfindet Dies gilt besonders dann, wenn die Kupplung im Laufe der /eil einen Teil der Flüssigkeit verloren hat und Luft in die Kupplung eingedrungen ist. Fm solcher Flüssigkeitsvcrlust ist nie völlig vermcidbar Wenn die Kupplung rotiert, sammelt sich die Luft im Hereich der Nabe, wahrend die Flüssigkeit unter der Fliehkraft den radial äußeren Bereich des Kupplungsinnenraumes einnimmt.

Zur Begrenzung lies Verdrehwinkels weist die bekannte kupplung ebenfalls nur unzureichende Mittel auf. Fine Möglichkeit hicr/.u besteht darin, daß die .Schraubenfedern 17 »auf Block gehen«, d. h. daß sieh deren Windungen aufeinanderlegen. Dies vermindert aber die Lebensdauer der Schraubcnfedcrn. Line andere Möglichkeil besteht darin, dall die radial inncnlicgcndcn Kanten der Ansätze 18 an die Platten 43 anschlügen.

Schließlich kann der Verdrehwinkel der Kupplung uuch 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 AnschlagtfUe 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 I angegebene elastische Kupplung gelöst. Durch die Frfindiirvg wird es nämlich möglich, im radial äußeren Bereich des Kupplungs-Innenraumes zahlrei'¹Ie großvolumige und zum Bereich der Nabe hin weitgehend abgeschlossene Verdrängungskammern zu bilden; mit deren Hilfe werden Drehschwingungen besonders stark gedampft, und/war auch noch dann, wenn die Kupplung einen Teil ihres Flüssigkeitsmhaltes 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. Pies hat die Wirkung, daß beim Erreichen des maximalen Verdrehwinkels in der Regel gar keine metallische Berührung stattfindet, weil /wischen den Anschlagflächen ein dünner Flüssigkeilsfilm erhalten bleibt. Sollte es beim Auftreten besonders hoher Drehmoment dennoch /u einer metallischen Berührung komiren. dann nur mit einer f. ;wissen Verzögerung, weil zuvor der genannte Flüssigkeitsfilm verdrängt werden muß.

Durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 5 kann in besonders einfacher Wci·.'· erreicht werden, daß sich die Intensität der Drehschwingungsdämpfung während des gegenseitigen Verdrehensder Kupplungshälften ändert. Insbesondere kann vorgesehen werden, daß der Drosselspall in der Miltelstellung (Ruhelage) der Kupplung am grollten ist und sich mil zunehmendem Verdrchwinkcl verkleinert, so daß dementsprechend die Intensität der Dämpfung /unimmi.

Vorzugsweise können Vcrdrängiingskammcrn paar weise angeordnet werden, so daß die Flüssigkeit beim gegenseiiigen Verdrehen der Kupplungshälften über wiegend von einer Kammer in cmc andere Kammer verdräng! wird.

Durch die im Anspruch 5 -.ingcgcbenc Maßnahme wird dafür gesorgt, daß die Rückseiten der Fcdcrtcllcr und die mit diesen in Berührung tretenden Flächen der Mittelschcibc und der .Seitenscheibe ebenfalls Verdrängiingskiimmcrn mit Dm^clstcllen bilden. Auch hierbei wird sowohl eine Drehschwingungsdämpfung als auch eine Stoßdämpfung erzielt, und zwar eine Stoßdämpfung immer dann, wenn die Rückseiten der Federteller mil den betreffenden Flächen der Mitteischeibe oder

s der Seitenscheiben in Berührung treten. Dies findet in der Regel viel häufiger stalt 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 dei Kupplung erzielt.

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

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

is der F ig. 3;

F i g. 2 diese Kupplung im Längsschnitt nach Linie Il der Fig. 3;

Fig. 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1, wobei eine der Seitenscheiben weggelassen ist -

F i g. 4 eine der F ι g. 3 entsprechende Teilansichl in einer abgewandeilen Ausführungsfor"-

F ig τ einen Teillangsselinni diir h eine an em Getriebe angebaute Kupplung.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte dreheLstische

2^r> Kupplung weist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Mittelscheibe und zwei Seitenscheiben (20, 2t) auf. Die Mittelscneibe (10) setzt sich zusammen aus einem an eine Nabe (11) angeformten Flansch (12), um den herum z.B. sechs unter sich gleiche Scheibensektoren (U) angeordnet sind, die aus Kunststoff gefertigt sein können. Die Sehe bensekloren (13) sind unter sich beidseitig mittels je einer dünnen Metallscheibc (14) verbunden, mit Hilfe von Nieten (15). Diese Metallscheiben (14) stellen :<uch die Verbindung zwischen den Scheibensektoren (13) und dem Flansch (12) her. mittels Nieten (16).

Die Mitteischeibe (10) weist zwei Kränze mit je sechs Fenstern (17, 18) auf. dementsprechend sind in den Seitenscheiben (20, 21) Vertiefungen (22, 23) vornesc-

*o hen. Damit können in die Fenster (17, 18) in der üblichen Weise Schraubendruckfedern (30) mi! Federtellcrn (31) einj—set/t werden.die beidseitig in die Vertiefungen (22, 23) eingreifen. In F i g. 3 isi nur in einem der Fenster (18) eine Feder(30)mit einem Federteller(3t)einye/eichnet.

*■> Die anderen federn und ihre Federte;ler sind weggelassen.

Damit die Seitenscheiben (20, 21) starr miteinander verbunden werden können, ist am äußeren Umfang der Seilenscheibe (21) ein Bund (24) angeforml. Außerdem

">o ist dort ein Anschlußflansch (25) angeordnet. Die Seiicnschciben (20, 21) und der Anschlußflansch (25) sind miteinander »ernieiet (Niete 26). falls die .Seilenscheiben (20, 21) aus l.eichimeiallguß oder aus Kunststoff hergestellt werden, ist e» zweckmäßig, in die

Ί^Γ> N.etlocher Stahlbuchscn (27) einzusetzen.

Die Scilenschciben (20, 21) haben je eine zentrale DurcMriltsiiifnung (28) für die Nabe (11) unu für eine nichldargestelltc Welle, auf der die Kupplung mit Hilfe der Nabe (11) aufgesteckt werden kann. In der Nähe der

m> Nabe (M) liegen die Scilenscheiben (20, 21) iiber Dichtringe (29) am Flansch (12) der Miltelschcibe (10) an, so daß ein flüssigkeiisdichter Innenraum (9) vorhanden ist, der mit einem Schmiermittel. /.. B. Öl. gefülll werden kann.

b^r> Am Außenumfang der Mittelscheibc (10) ist zwischen je zwei Fenstern '!.8) eine Ausnehmung (33) mil Anschlagfiächcn 54 vorgesehen. In diese Ausnehmung ragt zur (jildting eines Fcstanschlages ein Ansatz (34)

hinein, der ;in die Seilcnsehcibc (21, 24) angeformt ist. In Umfangsrichtiing ist /wischen der Ausnehmung (33) und dem Ansatz. (34) ein beträchtlicher Zwischenraum vorgesehen, durch dessen Größe der maximale Verdrchwinkel bestimmt wird. In nuliiilcr Richtung ist dagegen /wischen der Ausnehmung (33) und dem Ansät/ (34) nur ein schmaler Spalt (35) vorgesehen. Da außerdem in Achsrichtung die Dicke der Mittelscheibe (10) nahc/u gleich der lichten Weite /wischen den .Seitenscheiben (20, 21) ist (siehe F i g. 1 und 2). weiden von der Ausnehmung {)3) und dem Ansät/ (34) /wci Kammern (36) gebildet, die im wesentlichen nur iiber den als Drosselspall wirkenden Spalt (35) miteinander verbunden sind. Da der Innenreim (9) der Kupplung und somit auch die Kammern (36) mit Flüssigkeit gefüllt sind, wirkt die vorbeschriebene Anordnung als Hinrichtung zur Torsionsschwingungsdämpfiing.

In I i g. 3 sind die beiden den Drosselspall (35) bildenden Flächen Teile von /ueinancler konzentrischen /.vlindermantelflächen. Deshalb bleibt dort die lichte Weile des Drosselspaltes (35) beim gegenseitigen Verdrehen der beiden Kupplungshälftcn konstant. Fine hiervon abweichende Ausführung ist in F i g. 4 gezeigt Dort ist der Drosselspall (45) in der unbelasteten Mittelstellung der Kupplung verhältnismäßig breit. Die /ur Mittclschcibe gehörenden Scheibensektoren (43) sind aber so geformt, daß der Drossclspalt (45) beim gegenseitigen Verdrehen der Kupplungshiilften kleiner wird. Die Verkleinerung des Drossclspalles kann stufenweise, wie bei (46) dargestellt, oder kontinuierlich, wie bei (47) dargcsiclli. erfolgen.

In der Kupplung gemäß F ι g. J wird beim gegenseitigen Verdrehen der beiden Kiipplungshiilfien ein llüssigkcitsaustaiiseh nicht nur /wischen den Kammern

(36) stattfinden. Vielmehr kann Flüssigkeit auch durch den auf einem grölleren Durchmesser liegenden Spült

(37) verdrängt werden. Das gleiche gilt für die Ausführung gemäß F ig. 4. Fs ist deshalb auch möglich, diesen änderen Drosselspalt, in I i g. 4 mil (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 Aiisführungsbeispielen dadurch, daß sie in besonders geringem Abstand von einem Maschinengehäuse. /. B. von einem Getriebegehäuse, angeordnet werden kann. Die F ι g. 5 zeigt den Antriebs/apfen (50) eines Getriebes, tier mittels eines Wälzlagers (51) in dem Getriebegehäuses (52) gelagert ist. Die Miltelschcibc (60) der Kupplung ist auf den AiHiiebs/apfen (50) aufgesteckt. Die äußere Seitenschcibe (70) ist hier als Vollschcibc ausgebildet: das heißt, sie hat keine zentrale Durchtrittsöffnung und braucht nicht mittels einer Dichtung an der Millelschei-I'C (60) anzuliegen. Ansonsten ist die Seitenscheibe (70) gleich ausgeführt wie die .Seitenscheibe (20) der Fig. I und ?. Die innere .Seitenscheibe (71) unterscheidet sich von der Seitenseheibe (21) der Fig. 1 und 2 nur dadurch, daß src mehl an der Millclschcibe (60) dichtend anliegt, sondern mittels eines Wcllcndichlringes (59) an dem I.agerhals (53) des Gciricbcgchäuscs (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 miteinci Flüssigkeit füllbar ist:

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

dadurch gekennzeichnet,

c) daß im radial äußeren Bereich des Innenraumes (9) — /weeks Bildung eines Festanschlages — an der tnen Kupplungshälfte wenigstens ein Ansatz (34) angeordnet ist. der bei maximalem Vcrdrehwinkel mit einer an der anderen Kupplungshälfte vorgesehenen Anschlagfläche (54) zusammenwirkt, wöbe· im wesentlichen Flächenberührung stattfindet:

d) daß die Dicke der Mittelscheibe (10: 60) zumindest im Bereich des Festanschlages im wesentlichen gleich der lichten Weile des Innenraumes (9) ist, so daß wenigstens eine der genannten Verdrängungskammern (36) unter Verwendung des Ansatzes (34) und der Anschlagfläche (54) gebildet ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung durch einen im Bereich des Ansat/es (34) /wischen der Millelschci be (10: 60) und den .Seitenscheiben (20. 21: 70. 71) vorgesehenen Spalt (35:45)gebildet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine der den Drosselspalt (45) bildenden I lachen derart von einer Rotationsfläche abweicht, daß sich die lichte Weite des Drosselspalles mit zunehmendem Verdrehwinkel kontinuierlich oder stufenweise verändert.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche I bis J dadurch gekennzeichnet, daß dem Ansatz (34) in jeder Verdrehrichtung eine Anschlagfläche (54) fugeordnet ist. so daß zwei über die Drossclöflnung (45) miteinander verbundene Verdrängtingskam mern (16) gebildet «und.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche I bis 4. deren elastische Kupplungsclemcntc sich über Fcdcrtcllcr an der Mittelschcibc und an den Scitcnschcibcn abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Mittelscheibe (10; 60) im Bereich der elastischen Kupplungsclemcntc (30, 32) nahezu

gleich der lichten Weite des von den Seitenscheiben (20, 21; 70, 7t) 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.