DE3142941C2

DE3142941C2 - Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3142941C2
Application number: DE19813142941
Authority: DE
Inventors: Willi Ing.(grad.) 6090 Rüsselsheim Sauer; Richard 6092 Kelsterbach Wagner
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3142941A1

Abstract

Eine Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge besitzt eine die Reibbeläge tragende, axial verschiebliche Mitnehmerscheibe, die an ihrer Nabe mit einer verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist. Zur Drehmomentdämpfung von der Mitnehmerscheibe auf die Antriebswelle dienen in deren Verzahnung eingreifende Mitnehmer-Wälzkörper, vorzugsweise Mitnehmer-Kugeln, die mit der Nabe der Mitnehmerscheibe durch eine in Montageposition der Mitnehmerscheibe vorgespannte elastische Zwischenschicht verbunden sind. Eine derartige Einscheiben-Reibungskupplung zeichnet sich durch in Drehrichtung völlige Spielfreiheit zwischen dem antreibenden Teil (Mitnehmerscheibe) und dem getriebenen Teil (Antriebswelle des Schaltgetriebes) aus. Hierdurch werden Klappergeräusche in der Leerlaufphase des Motors mit Sicherheit vermieden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbeläge tragenden, axial verschieblichen Mitnehmerscheibe, deren Nabe eine Innenverzahnung aufweist, die in eine verzahnte Antriebswelle des Schaltgetriebes eingreift.

Bei bekannten Kupplungen der vorbezeichneten Art besitzt die Nabe der Mitnehmerscheibe eine Innenverzahnung, mit der sie in die Außenverzahnung der Antriebswelle eingreift. Bedingt durch das für einwandfreies Lösen der Kupplung unvermeidliche Spiel der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken kann es bei derartigen Kupplungen — insbesondere in der Leei laufphase — zu lästigen Klappergeräuschen kommen. Die Klappergeräusche entstehen hierbei unmittelbar durch Aneinanderschlagen der Zahnflanken von Antriebswelle und Mitnehmerscheibennabe.

Durch die DE-AS 10 68 568 ist der Versuch bekanntgeworden, Klappergeräusche und Verschleiß an einer Kupplung der in Rede stehenden Art dadurch zu beseitigen, daß unmittelbar zwischen der Getriebe-Antriebswelle und der die Kupplungsscheibe tragenden Kupplungsnabe zur drehfesten Verbindung zwischen dieser und der Getriebe-Antriebswelle elastische Mittel vorgesehen sind, wobei als elastische Mittel an einen elastischen, abscherfesten Kunststoff gedacht ist. Die bekannte Maßnahme wirkt sich jedoch im wesentlichen nur dahingehend aus, daß durch den elastischen Einsatz die Kupplungsnabe gegen ein Nichtfluchten der Getriebe-Antriebswelle unempfindlich wird und eventuell vom Motor ausgehende Torsionsschwingungen aufzunehmen vermag. Da indessen das von Haus aus erforderliche Kupplungsspiel nach wie vor vorhanden sein muß, um einen leichtgängigen Ein- und Ausrückvorgang der Kupplung zu gewährleisten, werden sich Klapper- und Rasselgeräusche, insbesondere im Leerlauf des Motors, nicht vermeiden lassen. Durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Stahl und Kunststoff ergeben sich ferner Toleranzschwierigkeiten bei der Auslegung der korrespondierenden Verzahnungen. Schließlich ist die Lebensdauer solcher Kupplungsteile wegen der relativ hohen Flächenpressung, denen die Zahnflanken aus Kunststoff bei der Drehmomentübertragung ausgesetzt sind, begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Maßnahmen zur Beseitigung der Klappergeräusche zu treffen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einscheiben-Reibungskupplung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zur Drehschwingungsdämpfung der Mitnehmerscheibe gegenüber der Antriebswelle in deren Verzahnung eingreifende Mitnehmer-Wälzkörper, vorzugsweise Mitnehmer-Kugeln, dienen, die mit der Nabe der Mitnehmerscheibe durch ehe in

Montageposition der Mitnehmerscheibe radial vorgespannte elastische Zwischenschicht verbunden sind.

Es ist zwar bei Lamellenreibungskupplungen mit verzahnten Lamellenscheiben bekannt, die Reibscheiben jeweils durch eine radial wirkende iederbelastete Kugel gegen unverzahnte, glatte Segmentteile des Kupplungsgehäuses bzw. Kupplungsmitnehmers zu pressen (DE-PS 6 81 145); die Kugeln nehmen jedoch an der Drehmomentübertragung nicht teil, sondern bilden nur eine punktförmige Druckfläche für die Federelemente zu; Beseitigung des Klapperns der losen Scheiben besonders im ausgerückten Zustand der Kupplung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Nabe der Mitnehmerscheibe und den Mitnehmer-Wälzkörpern als elastische Zwischenschicht ein ringförmiges Ausdehnungselement, welches zweckmäßigerweise aus Gummi besteht, angeordnet

Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise erreicht, daß sich die Mitnehmer-Wälzkörper, vorzugsweise -Kugeln, bei der Montage von Antriebswelle und Mitnehmerscheibe in radialer Richtung elastisch verschieben können und sich aufgrund der elastischen Zwischenschicht spielfrei zwischen die Zahnflanken der Antriebswelle pressen. Die erfindungsgemäßen Mitnehmer-Wälzkörper sind also in der Lage, sich den gegebenen Fertigungstoleranzen spielfrei anzupassen. Auf diese Weise werden vorteilhaft die bisherigen Klappergeräusche zwischen der axial verschieblichen Mitnehmerscheibe der Kupplung und der verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die als Kugeln ausgebildeten Mitnehmer-Wälzkörper jeweils in Käfigen drehbar gelagert sind und daß das ringförmige elastische Ausdehnungselement radial zwischen der Außenseite der Käfige und der Nabe der Mitnehmerscheibe angeordnet ist. Die genannte Konstruktion gestattet es einerseits, daß sich aufgrund der Einzellagerung der Mitnehmer-Kugeln eine individuelle Anpassung an die gegebenen Toleranzen jeder einzelnen Zahnflanke der Antriebswelle erreichen läßt. Andererseits wird durch die genannten Maßnahmen die axiale Verschiebbarkeit der Mitnehmerscheibe auf der Antriebswelle nicht nur in keiner Weise beeinträchtigt, sondern darüber hinaus sogar noch erleichtert, da sich die Mitnehmer-Kugeln in ihren Käfigen leicht drehen können.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in Seitenansicht den Motorblock (teilweise) eines Kraftfahrzeuges, mit angeflanschtem Schaltgetriebe-Block (teilweise und aufgebrochen gezeichnet),

F i g. 2 — in gegenüber F i g. 1 starker Vergrößerung — die Einzelheit A aus Fig. 1 (Schnitt H-II aus Fig. 3 und 4),

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, und

F i g. 4 eine gegenüber F i g. 3 etwas abgewandelte Ausführungsform in entsprechender Schnittdarstellung (Schnitt IV-IV in F ig. 2).

In Fig. 1 bezeichnet 10 den Motorblock eines Kraftfahrzeuges. An den Motorblock 10 ist bei 11 ein Schaltgetriebe angeflanscht, dessen Gehäuse teilweise im Schnitt dargestellt und mit 15 beziffert ist. Das aus dem Motorblock 10 stirnseitig herausragende Ende der Kurbelwelle ist mit 16 bezeichnet. An der Stirnfläche der Kurbelwelle 16 ist mittels Schrauben 17, 18 das mit 19 bezeichnete Schwungrad des Motors befestigt, welches an seinem Außenumfang einen Anlasserzahnkranz 20 trägt Der mit dem Anlasserzahnkranz 20 zusammenwirkende Anlasser des Motors ist mit 21 beziffert

Zur Verstärkung des mit 22 bezeichneten Flansches dient eine Stütze 23, die mittels Schrauben 12,13,14 und 24, am Getriebe bzw. bei 25 am Motorblock befestigt ist.

Von dem erwähnten Schaltgetriebe, welches von dem

Getriebegehäuse 15 umschlossen ist, zeigt F i g. 1 im

ίο wesentlichen nur die mit 26 bezeichnete Antriebswelle, die bei 27 im Getriebegehäuse 15 gelagert ist Die Antriebswelle 26 ist des weiteren an ihrem freien, dem Motorblock 10 zugewandten, ballig ausgebildeten Ende 28 mittels eines Nadellagers 29 in der Kurbelwelle 16 gelagert.

Der in Fig. 1 gezeigte Teil des Getriebegehäuses 15 umschließt ferner die zwischen Motorblock 10 und Getriebe zwischengeschaltete Kupplung des Fahrzeuges, welche insgesamt mit 30 bezeichnet ist Die als Einscheiben-Reibungskupplung ausgebildete Kupplung 30 besitzt ein Kupplungsgehäuse 31, welches bei 32 mit der Schwungscheibe 19 drehfest verschraubt ist. Weiterhin ist eine Druckplatte 33 mit der Schwungscheibe 19 drehfest verbunden. Kupplungsgehäuse 31 und Druckplatte 33 laufen also ständig synchron mit der Schwungscheibe 19 um. Wesentlicher Teil der Kupplung 30 ist des weiteren eine Mitnehmerscheibe 34, die an ihrem Rand beidseitig Reibbeläge 35, 36 trägt. In die Mitnehmerscheibe 34 eingesetzte Schraubenfedern, von denen in F i g. 1 eine im Schnitt gezeigt und mit 37 bezeichnet ist, sorgen für ein Mildern der Stoßbeanspruchung, der die Mitnehmerscheibe 34 und damit auch die Getriebe-Antriebswelle 26 beim Betätigen der Kupplung 30 ausgesetzt ist. Die Mitnehmerscheibe 34 ist — wie bei derartigen Kupplungen üblich — in Axialrichtung gegenüber der Antriebswelle 26 verschiebüch angeordnet, gleichzeitig jedoch in Umfangs- bzw. Drehrichtung fest mit der Antriebswelle 26 verbunden. Nähere Einzelheiten über die drehfeste Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe 34 und Antriebswelle 26 des Schaltgetriebes sind aus F i g. 2 bis 4 erkennbar und werden weiter unten noch näher beschrieben.

Zur Betätigung der Kupplung 30 dient in bekannter Weise eine Kupplungs-Ausrückmuffe 38, die auf einem getriebegehäusefesten Rohrstück 39 axial verschiebbar angeordnet ist. Zum Ausgleich der Drehbewegung der mit der Schwungscheibe 19 ständig umlaufenden Teile der Kupplung 30 gegenüber der in Umfangsrichtung stillstehenden Kupplungs-Ausrückmuffe 38 dient, wie

jo ebenfalls bekannt, ein als Kugellager ausgebildetes Kupplungslager 40.

Die Kupplung 30 ist in F i g. 1 in eingerückter Position dargestellt. Hierbei drückt eine Tellerfeder 41, die bei 42 mit dem Kupplungsgehäuse 31 drehfest verbunden ist, die Druckplatte 33 gegen den Reibbelag 36 der Mitnehmerscheibe 34 und damit gleichzeitig die gesamte Mitnehmerscheibe 34 über den Reibbelag 35 an die Schwungscheibe 19. Es erfolgt somit eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle 16 über die Schwungscheibe 19 und die Mitnehmerscheibe 34 auf die Antriebswelle 26 des Schaltgetriebes.

Zum Zwecke der Drehmomentübertragung besitzt die Antriebswelle 26 eine Verzahnung 43, in deren Beiiich die Kupplungsscheibe 34 mit ihrer mit 44 bezeichneten Nabe axial verschiebbar ist. Die Nabe 44 der Kupplungsscheibe 34 weist ebenfalls eine mit der Wellenverzahnung zusammenwirkende Innenverzahnung 43' auf. Wie insbesondere F i g. 3 und 4 zeigen, sind

am Innenumfang der Nabe 44 der Mitnehmerscheibe 34 mehrere als Mitnehmer dienende Kugeln 45 in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet, die mit der Verzahnung 43 der Antriebswelle 26 in Eingriff stehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sitzen die Mitnehmer-Kugeln jeweils drehbar in einzelnen Käfigen 46, die sich an die jeweils benachbarten, gleichartig ausgebildeten Käfige gelenkig anschließen. Hierbei greift jeder Käfig 46 mit einer einseitig angeformten konvexen Gelenkfläche 47 in eine entsprechend konkav geformte Gelenkpfanne 48 des benachbarten Käfigs ein.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 dagegen sind die einzelnen Käfige 46a für die Mitnehmer-Kugeln 45 Bestandteil eines insgesamt mit 49 bezeichneten Endlos-Kugellagerbandes. Wie Fig.4 zeigt, ist in dem Endlos-Kugellagerband jeweils zwischen zwei als Mitnehmerkugel-Käfige dienenden Auswölbungen 46a eine kleinere, mit 50 bezifferte Auswölbung zwischengeschaltet, die als Längenausgleich für das Endlos-Kugellagerband 49 dient. Durch die Verwendung des Endlos-Kugellagerbandes 49 können ein einfacher Weise Lager beliebiger Größe zur Drehmomentdämpfung zwischen Mitnehmerscheibe 34 und Antriebswelle 26 des Schaltgetriebes hergestellt werden.

Wie weiterhin insbesondere aus den F i g. 2 bis 4 hervorgeht, ist radial zwischen der Außenseite der Käfige 46 bzw. 46a und der Nabe 44 der Mitnehmerscheibe 34 eine als ringförmiges Ausdehnungselement ausgebildete elastische Zwischenschicht zwischengeschaltet, die aus Gummi oder einem technisch gleichwertigen Material bestehen kann. Das mit 51 bezeichnete ringförmige elastische Ausdehnungselement ermöglicht eine gewisse elastische Beweglichkeit der Mitnehmer-Kugeln 45 in radialer und in Umfangsrichtung.

Die Zeichnung, insbesondere F i g. 1 und 2, macht weiterhin deutlich, daß Mitnehmer-Kugeln 45, Käfige 46 bzw. 46a und umgebendes ringförmiges elastisches Ausdehnungselement 51 nach Art eines Kugellagers von einem Gehäuse 52 umschlossen sind, derart, daß die genannten Teile ein insgesamt mit 53 bezeichnetes Bauelement bilden. Das Bauelement 53 ist in die Nabe 44 der Mitnehmerscheibe 34 eingepreßt und — bei 54 (F i g. 2) — durch Verstemmen gegenüber der Mitnehmerscheibe 34 gegen Verdrehung und axial gesichert.

ίο Wie F i g. 1 zeigt, sind zwei gleichartige Bauelemente 53 im axialen Abstand voneinander in der Nabe 44 der Mitnehmerscheibe 34 angeordnet.

Bei der Montage der mit den beschriebenen Bauelementen 53 ausgerüsteten Mitnehmerscheibe 34 auf der Antriebswelle 26 des Schaltgetriebes werden die einzelnen Mitnehmer-Kugein 45, die in den Käfigen 46 bzw. 46a sitzen, elastisch in radialer Richtung verschoben und pressen sich aufgrund des Federwiderstandes des elastischen ringförmigen Ausdehnungselements 51 spielfrei zwischen die Flanken der Verzahnung 43 auf der Antriebswelle 26. Bedingt durch die einzelne Lagerung der Mitnehmer-Kugeln 45 vermögen sich diese individuell den gegebenen Toleranzen der Antriebswellen-Verzahnung 43 anzupassen. Es entsteht damit eine spielfreie Verbindung zwischen dem axial gleitenden Teil (Mitnehmerscheibe 34) und der Antriebswelle 26 des Schaltgetriebes. Die Axialbeweglichkeit der Mitnehmerscheibe 34 gegenüber der Antriebswelle 26 wird hierdurch jedoch in keiner Weise behindert, sondern — im Gegenteil — durch die in den Käfigen 46 bzw. 46a frei drehbaren Kugeln 45 eher noch begünstigt. Die beschriebene spielfreie Drehverbindung zwischen Mitnehmerscheibe 34 und Antriebswelle 26 zeichnet sich in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß jegliche Klappergeräusche in der Leerlaufphase des Motors vermieden werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 3i 42

1. Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbeläge tragenden, axial verschieblichen Mitnehmerscheibe, deren Nabe eine Innenverzahnung aufweist, die in eine verzahnte Antriebswelle des Schaltgetriebes eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehschwingungsdämpfung der Mitnehmerscheibe (34) gegenüber der Antriebswelle (26) in deren Verzahnung (43) eingreifende Mitnehmer-Wälzkörper (45), vorzugsweise Mitnehmer-Kugeln, dienen, die mit der Nabe (44) der Mitnehmerscheibe (34) durch eine in Montageposition der Mitnehmerscheibe radial vorgespannte elastische Zwischenschicht (51) verbunden sind.

2. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Nabe (44) der Mitnehmerscheibe (34) und den Mitnehmer-Wälzkörpern (45) als elastische Zwischenschicht ein ringförmiges Ausdehnungselement (51) angeordnet ist.

3. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige elastische Ausdehnungselement (51) aus Gummi besteht.

4. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kugeln ausgebildeten Mitnehmer-Wälzkörper (45) jeweils in Käfigen (46, 46a^ drehbar gelagert sind und daß das ringförmige elastische Ausdehnungselement (51) radial zwischen der Außenseite der Käfige (46, 46a^ und der Nabe (44) der Mitnehmerscheibe (34) angeordnet ist.

5. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils benachbarten Käfige (46, 46a) der Mitnehmer-Kugeln (45) gelenkig miteinander verbunden sind.

6. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige (46) für die Mitnehmer-Kugeln (45) als Einzelkäfige ausgebildet sind und jeweils mit einer einseitig angeformten konvexen Gelenkfläche (47) in eine entsprechend konkav geformte Gelenkpfanne (48) des benachbarten Käfigs eingreifen (F i g. 3).

7. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige (4Ga) für die Mitnehmer-Kugeln (45) als Endlos-Kugellagerband (49) ausgebildet sind (F i g. 4).

8. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Endlos-Kugellagerband (49), jeweils zwischen zwei als Mitnehmerkugel-Käfige dienenden Auswölbungen (46a)e\ne kleinere Auswölbung (50) zwischengeschaltet ist, die als Längenausgleich für das Endlos-Kugellagerband dient.

9. Einscheiben-Reibungskupplung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mitnehmer-Kugeln (45), f* Käfige (46, 46a) und umgebendes ringförmiges elastisches Ausdehnungselement (51) nach Art eines Kugellagers von einem Gehäuse (52) umschlossen sind derart, daß die genannten vom Gehäuse (52) umschlossenen Teile (45, 46, 46a, 51) ein gemeinsa- ^Μ mes Dämpfungs-Bauelement (53) biMen, und daß das Dämpfungs-Bauelement (53) in die Nabe (44) der Mitnehmerscheibe (34) eingepreßt und gegenüber dieser gegen Verdrehung gesichert ist

10. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (52) des Dämpfungs-Baueicments (53) gegen die Nabe (44) der Mitnehmerscheibe (34) verstemmt ist (bei 54).

11. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichartige Dämpfungs-Bauelemente (53) im axialen Abstand zueinander in der Nabe (44) der Mitnehmerscheibe (34) angeordnet sind.