DE3143641C2

DE3143641C2 - Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3143641C2
Application number: DE19813143641
Authority: DE
Inventors: Johann Ing.(grad.) 6200 Wiesbaden Ruppert; Rüdiger Dipl.-Ing. 6080 Groß-Gerau Schwarz
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE3143641A1

Abstract

Eine Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge besitzt eine die Reibbeläge tragende axial verschiebliche Mitnehmerscheibe, die an ihrer Nabe durch eine Keilverzahnung mit der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist. In eingekuppeltem Zustand der Kupplung bildet die Achse der Mitnehmerscheiben-Nabe mit der Achse der Getriebe-Antriebswelle einen spitzen Winkel, derart, daß das Zahnflankenspiel zwischen Mitnehmerscheiben-Nabe und Getriebe-Antriebswelle ausgeglichen wird. Durch eine derartige Ausgestaltung der Einscheiben-Reibungskupplung wird das Zahnflankenspiel zwischen Mitnehmerscheibe der Kupplung und Antriebswelle des Schaltgetriebes nur im eingekuppelten Zustand der Kupplung eliminiert. Hierdurch werden Klappergeräusche in der Leerlaufphase des Motors vorteilhaft vermieden. Sobald der Entkupplungsvorgang eingeleitet wird, kommt jedoch das Zahnflankenspiel wieder voll zur Wirkung, so daß ein leichtgängiges Entkuppeln und Wiedereinkuppeln gewährleistet bleibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbeläge tragenden, axialverschieblichen, biegeelastischen Mitnehmerscheibe, die an ihrer Nabe durch eine Keilverzahnung mit der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist.

Bei bekannten Kupplungen der vorbezeichneten Art besitzt also die Nabe der Mitnehmerscheibe eine Innenverzahnung, mit der sie in die Außenverzahnung der Antriebswelle eingreift. Hierbei ist ein Zahnflankenspiel von etwa 0,15 mm vorgesehen, um ein einwandfreies Lösen der Kupplung zu gewährleisten. Bedingt durch dieses unvermeidliche Spiel der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken, kann es — insbesondere in der Leeriaufphase des Motors — zu lästigen Klappergeräuschen kommen. Hierzu trägt verstärkend noch die Tendenz bei, daß zur Verringerung des Benzinverbrauchs immer niedrigere Leerlaufdrehzahlen des Motors angestrebt werden. Durch die im Leerlauf stärker hervortretende Ungleichförmigkeit der Kurbelwellendrehung schlagen die Zahnflanken der Verzahnung zwischen Nabe der Mitnehmerscheibe und ίο Getriebe-Antriebswelle aufeinander. Das auftretende Geräusch wird als »Getriebeklappern« empfunden.

Durch die DE-AS 10 68 568 ist es bekanntgeworden, Klappergeräusche und Verschleiß an einer Kupplung der vorgenannten Gattung dadurch zu beseitigen, daß unmittelbar zwischen der Getriebe-Antriebswelle und der die Kupplungsscheibe tragenden Kupplungsnabe zur drehfesten Verbindung zwischen ihnen elastische Mittel in Form eines elastischen, abscherfesten Kunststoffes vorgesehen sind. Die bekannte Maßnahme wirkt sich jedoch im wesentlichen nur dahingehend aus, daß durch den elastischen Einsatz die Kupplungsnabe bei Belastung 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 zusätzlich 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.

Eine andere bekannte Lamellenreibungskupplung (DE-PS 6 81 145) ist, um das störende Klappern der losen Lamellenscheiben zu beseitigen, mit radial auf die Lamellenscheiben einwirkenden und die Lamellenscheiben gegen unverzahnte, glatte Segmentteile des Gehäuses pressenden Druckfedern ausgerüstet. Die bekannte Anordnung unterscheidet sich von der Gattung her und von der Ursache der Klappergeräusche grundlegend von der Erfindung.

Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Maßnahmen zur Beseitigung der geschilderten Klappergeräusche zu treffen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in eingekuppeltem Zustand der Kupplung die Achse der Mitnehmerscheiben-Nabe mit der Achse der Getriebe-Antriebswelle einen spitzen Winkel bildet, derart, daß das Zahnflankenspiel zwischen Mitnehmerscheiben-Nabe und Getriebe-Antriebswelle ausgeglichen wird.

Durch die Erfindung wird das Zahnflankenspiel zwischen Mitnehmerscheibe der Kupplung und Antriebswelle des Schaltgetriebes nur bei eingekuppeltem Zustand der Kupplung beseitigt Dadurch wird sowohl die dynamische Beanspruchung der Kupplung wie auch die Geräuschentwicklung reduziert

Sobald der Entkupplungsvorgang eingeleitet wird, kommt jedoch das Zahnflankenspiel wieder voll zur Wirkung, so daß ein leichtgängiges Entkuppeln und Wiedereinkuppeln gewährleistet bleibt.

Die praktische Verwirklichung des Grundgedankens der Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise mit einfachen Mitteln bewerkstelligen. Nach einer mögli-

chen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Winkelstellung zwischen den Achsen der Mitnehmerscheiben-Nabe und der Getriebe-Antriebswelle z. B. dadurch erreicht werden, daß die durch die Reibbeläge der Mitnehmerscheibe gebildeten parallelen Ebenen geneigt zu der Ebene der Schwungscheibe bzw. zu der Ebene der Druckplatte angeordnet sind.

Es ist aber alternativ auch denkbar, das die Kupplung beinhaltende Getriebegehäuse schräg an den Motorblock anzuflanschen, derart, daß die Getriebe-Antriebswelle mit der Kurbelwelle einen spitzen Winkel bildet

Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die durch die Mitnehmerscheibe gebildete Ebene gegenüber den Achsen von Mitnehmerscheibe und Antriebswelle um is einen spitzen Winkel geneigt angeordnet ist

Schließlich ist es auch möglich, die Ebenen der mit den Reibbelägen der Mitnehmerscheibe zusammenwirkenden Flächen der Schwungscheibe einerseits und der Druckplatte andererseits gegenüber den Achsen von Mitnehmerscheibe und Antriebswelle um einen spitzen Winkel geneigt anzuordnen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen in der Zeichnung dargestellte und nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 eine Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, im Vertikalschnitt (stark schematisierte Darstellung),

F i g. 2 eine gegenüber F i g. 1 vergrößerte Darstellung eines Teils der Getriebe-Antriebswelle und eines Ausschnitts aus der Mitnehmerscheiben-Nabe, in Draufsicht betrachtet,

F i g. 3 den Gegenstand von F i g. 2 in Ansicht A (F ig-2),

F i g. 4 eine Ausführungsform der Erfindung, anhand einer Darstellung entsprechend F i g. 1,

Fig.5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, anhand einer Darstellung entsprechend Fig. 1 bzw. 4, und

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer Mitnehmerscheibe (hälftig) im Vertikalschnitt.

Es bezeichnet 10 die an der Kurbelwelle 11 befestigte Schwungscheibe einer Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt). Mit der Schwungscheibe 10 ist eine axialverschiebliche Druckplatte 12 an deren Außenumfang drehfest verbunden. Schwungscheibe 10 und Druckplatte 12 kooperieren mit einer Mitnehmerscheibe 13, die auf der mit 14 bezeichneten Antriebswelle eines Schaltgetriebes (nicht gezeigt), axialverschieblich, aber drehfest verbunden, angeordnet ist. Die Mitneh- so merscheibe 13 trägt an ihrem Rand beidseitig Reibbeläge 15,16, die mit der Schwungscheibe 10 bzw. mit der Druckplatte 12 in bekannter Weise zusammenwirken.

Zur Herstellung der Drehverbindung zwischen Mitnehmerscheibe 13 und Antriebswelle 14 besitzt die Mitnehmerscheibe 13 an ihrer Nabe Yl eine Innenverzahnung 18 (siehe Fig. 2 und 3), die mit einer entsprechenden Außenverzahnung 19 (Keilverzahnung) der Antriebswelle 14 kämmt. Auf diese Weise wird bei eingerückter Kupplung — wie bekannt — das Drehmoment von der Kurbelwelle 11 des Motors auf die Antriebswelle 14 des Schaltgetriebes übertragen.

Um ein leichtgängiges axiales Verschieben der Mitnehmerscheibe 13 und damit ein einwandfreies Lösen bzw. Einkuppeln der Kupplung zu gewährleisten, weisen die Verzahnungen 18,19 von Mitnehmerscheibe 13 bzw. Antriebswelle 14 in Umfangsrichtung ein Flankenspiel von ca. 0,15 mm auf. Dieses Flankenspiel wird im eingekuppelten Zustand der Kupplung durch Verkanten der Mitnehmerscheiben-Nabe 17 gegenüber der Antriebswelle 14 eliminiert (vgL insbesondere F i g. 2 und 3). Die Achse 20 der Mitnehmerscheiben-Nabe 17 schneidet hierbei die Achse 21 der Antriebswelle 14 unter einem spitzen Winkel α.

Fig. 1,4 und 5 zeigen nun verschiedene Möglichkeiten auf, wie die genannte Verkantung der Verzahnungen 18,19 in der Praxis erreicht werden kann.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 z. B. ist ein permanenter Neigungswinkel « zwischen Kurbelwelle 11 und Getriebe-Antriebswelle 14 vorgesehen, der durch entsprechend schräges Anflanschen des Getriebeblockes an den Motorblock erreicht wird.

Nach Fig.4 sind Kurbelwelle 11 und GetriebeantriebsweUe 14, wie üblich, fluchtend angeordnet Der Neigungswinkel κ ist bei dieser Ausführungsform durch Schrägstellung der Mitnehmerscheibe 13a gegenüber ihrer Nabe 17 verwirklicht.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 schließlich sind Kurbelwelle 11 und Getriebeantriebswelle 14 fluchtend angeordnet, und die Mitnehmerscheibe 13 steht senkrecht auf ihrer Nabe 17. Der Neigungswinkel λ ist bei dieser Ausführungsform in die Reibflächen 22 bzw. 23 von Schwungscheibe 10a bzw. Druckplatte 12a gelegt.

Allen gezeigten und im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Verkantung der Verzahnungen 18, 19 nur im eingerückten Zustand der Kupplung wirksam wird, d. h. dann, wenn die Reibflächen von Schwungscheibe 10 und Druckplatte 12 mit den Reibbelägen 15,16 der Mitnehmerscheibe 13 in Anlage stehen. Um ein planes Anliegen der Reibbeläge 15, 16 an Schwungscheibe 10 und Druckplatte 12 zu gewährleisten bzw. um die Verkantung λ auszugleichen, muß daher bei allen Ausführungsformen die Mitnehmerscheibe 13 in sich genügend weich bzw. nachgiebig sein.

Zu Beginn des Ausrückvorganges der Kupplung stellt sich die Achse 20 der Mitnehmerscheiben-Nabe 17 aufgrund der auf die Mitnehmerscheibe 13 wirkenden Fliehkräfte sofort selbsttätig wieder fluchtend zur Achse 21 der Antriebswelle 14 ein, so daß das Zahnflankenspiel beim Aus- und Einrückvorgang der Kupplung voll wirksam werden kann.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Neigungswinkels α, der im eingerückten Zustand der Kupplung zur Verkantung der Verzahnungen 18, 19 führt, ist es erforderlich, den axialen Verstellweg der Druckplatte 12 gegenüber üblichen Ausführungen geringfügig zu vergrößern, und zwar um den Betrag 2 r ■ tan <x. Hierbei bezeichnet r den Radius der Mitnehmerscheibe 13 (vgl. Fig.6). Da sich beim Aus- und Einkuppeln auch die Mitnehmerscheibe 13 in ausreichender Weise axial bewegen können muß, bestimmt sich die erforderliche Länge / der Mitnehmerscheibe 17 durch die Formel / größer 2 rtan ρ. Hierbei bezeichnet ρ den Reibungswinkel (F ig. 6).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbeläge tragenden, axialverschieblichen, biegeelastischen Mitnehmerscheibe, die an ihrer Nabe durch eine Keiiverzahnung mit der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in eingekuppeltem Zustand der Kupplung die Achse (19) der Mitnehmerscheiben-Nabe (17) mit der Achse (20) der Getriebe-Antriebswelle (14) einen spitzen Winkel (oc) bildet derart, daß das Zahnflankenspiel zwischen Mitnehmerscneiben-Nabe und Getriebe-Antriebswelle ausgeglichen wird.

Z Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im nicht gekuppelten Zustand die durch die Reibbelgge (15, 16) der Mitnehmerscheibe (13) gebildeten parallelen Ebenen geneigt zu der Ebene der Schwungscheibe

(10) bzw. zu der Ebene der Druckplatte (12) angeordnet sind.

3. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kupplung beinhaltende Getriebegehäuse schräg an den Motorblock angeflanscht ist derart, daß die Getriebe-Antriebswelle (14) mit der Kurbelwelle

(11) einen spitzen Winkel («) bildet (F i g. 1).

4. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im nicht gekuppelten Zustand die durch die Mitnehmerscheibe (\ia) gebildete Ebene gegenüber den Achsen von Mitnehmerscheibe und Antriebswelle (14) um einen spitzen Winkel (λ) geneigt angeordnet ist (F ig. 4).

5. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der mit den Reibbelägen (15, 16) der Mitnehmerscheibe (13) zusammenwirkenden Flächen (22 bzw. 23) der Schwungscheibe (10a,) einerseits und der Druckplatte (12a^ andererseits gegenüber den Achsen von Mitnehmerscheibe und Antriebswelle (14) um einen spitzen Winkel (α) geneigt angeordnet sind (F i g. 5).

6. Einscheiben-Reibungskupplung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (17) der Mitnehmerscheibe (13) eine Länge von / größer 2 r · tan ρ aufweist, wobei ρ der Reibungswinkel und r der Radius der Mitnehmerscheibe ist (F i g. 6).