DE3149218A1

DE3149218A1 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE3149218A1
Application number: DE19813149218
Authority: DE
Inventors: Sidney Ulane 48066 Roseville Mich. Gatewood
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1982-08-05
Also published as: IT1195246B; SE8107389L; GB2089937B; AR228293A1; CA1168997A; AU7862881A; ES8300966A1; BR8108294A; AU549451B2; US4401201A; FR2496799A1; JPS57129927A; IT8125737A0; FR2496799B1; GB2089937A; ES508176A0; DE3149218C2

Description

Beschreibung

Der Einsatz von Torsionsvibrationsdämpfern in kraftübertragenden Elementen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugkupplungen, ist in der Automobilindustrie weit verbreitet. Bei einer herkömmlich ausgebildeten Konstruktion ist eine Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Druckfedern vorgesehen, die zwischen der treibenden Reibscheibe und der angetriebenen Kupplungsnabe wirken. Die Druckfedern wirken einerseits als Triebverbindung und stellen andererseits eine Dämpfungseinrichtung dar, um die Übertragung von Vibrationen und Rattergeräuschen auf die Zahnräder des Getriebes zu verhindern.

Beim Entwurf einer Dämpfungseinrichtung für eine Kupplungsscheibeneinheit spielen Größenbegrenzungen für das maximale Drehmoment und die Maximalbewegung eine Rolle. Desweiteren sind Überlegungen hinsichtlich des Außendurchmessers der Dämpfungsfedern, der Einbaulänge, der Länge im zusammengedrückten Zustand, der Festlänge und Spannung in Verbindung '"it der Größe der Feder fenster in der Halteplatte, der

2U Nabe und der angetriebenen Scheibe zum Aufrechterhalten und/uder Vorsehen der erforderlichen Federkompression erforderlich. Bei Dämpfungseinrichtungen des gegenwärtig im Gebrauch befindlichen Typs werde-n normalerweise Abstands-• halter oder Anschlagstifte verwendet, um eine Antriebsplatte an einer Halteplatte zu befestigen. Die Länge der erforderlichen Federfenster legt die Größe des verbleibenden Raumes fest, in dem Schlitze um die Anschlagstifte herum vorgesehen werden können, wodurch wiederum die zur Verfugung stehende Amplitude für die Oämpfxingseinrichtung bestimmt wird. Die momentan im Gebrauch befindlichen DMmpfungseinrichtungen mit gleicher Bewegungsstrecke in Antriebs- und SchiebBbetriebsrichtung weisen normalerweise Federn auf, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet sind.

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In der US-PS 3 091 949 ist eine Kupplungsscheibe beschrieben, mittels der eine Amplitude erreicht werden kann, die etwa doppelt se groß ist wie die einer gegenwärtig im Gebrauch befindlichen Dämpfungseinrichtung. Wenn man jedoch bei der Lehre dieser Patentschrift keine Änderungen hinsichtlich der Federn vornimmt, erfolgt eine Reduktion der resultierenden Dämpfungskapazität um 50 °/₀, da zwei Federpaare in Reihe arbeiten. Da die Federbelastung verdoppelt werden muß, um die Dämpfungskapazität aufrechtzuerhalten und unter der Voraussetzung, daß die Federn unter maximaler Belastung, Festlänge (solid length) und Spannung arbeiten, ist es erforderlich, bei den Federn Veränderungen vorzunehmen, wie beispielsweise eine Erhöhung des Außendurchmessers, der Einbaulänge, der Festlänge etc., um die erforderliche Federbelastung bei ausreichender Sicherheit in der Beanspruchung zu erreichen» Eine Erhöhung der installierten Faderlänge führt daher zu einer Verringerung des in Umfangsrichtung erforderlichen Raumes für die Anordnung eines Schlitzes zur Aufnahme der Anschlagstifte, was bisher ein Problem darstellte, wenn man versuchte, die Amplitude der Dämpfungseinrichtung zu vergrößern.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine angetriebene Scheibeneinheit einer Kupplung, die eine hohe Durchfederungsamplitude mit minimaler Reibung (Scheuern) der Dämpfungsfedern an den zugehörigen Teilen vorsieht. Die Dämpfungsfedern sind mit ungleichen Abständen in Umfangsrichtung · in einer Einheit angeordnet, bei der zwei axial voneinander beebstandete Federhalteplatten Verwendung finden, zwischfin denen eine Nabe und eine angetriebene Kuppjungsscheibe angeordnet sind. Die Federhalteplatten weisen Fenster auf_f die zur Aufnahme einer Reihe von Schraubenfedern dienen. Die die Getriebeeingangswelle aufnehmende Nabe weist gegenüberliegend angeordnete und radial verlaufende Arme auf, die sich in treibendem Kontakt mit den Federn befinden.

Die Kupplungsscheibe ist im wesentlich mittig angeordnet

ein
und besitzt Öffnungen, die benachbartes Federpaar umgeben und an dieses anstoßen.

Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren sine neuartige Kupplungsscheibeneinheit, die zwei axial voneinder beabstandete Federhalteplattsn aufweist, zwischen denen die Kupplungsplatte und die Nabe angeordnet sind, und bsi der Stegabschnitt zwischen einem benachbarten Paar von Federöffnungen in der Nabe und Kupplungsscheibe vollständig entfernt ist, so daß dadurch ungleiche Abstände bei den Federpaaren erreicht werden. Die größeren Stegabschnitte der Nabe und der Antriebsscheibe ermöglichen somit die Verwendung von identischen und längeren Schlitzen am Anschlagstiftbereich, wodurch die Durchfederungsamplitude ansteigt. Diese Ausführungsform basiert darauf, daß die Federn mit ihren festen Höhen arbeiten, so daß die Anschlagstifte mit der Nabe oder der Antriebsscheibe nicht in Kontakt treten.

Die Erfindung betrifft desweiteren eine neuartige Kupplungsscheibeneinheit mit einer Dämpfungseinrichtung mit großer Amplitude, bei der in Reihe angeordnete Schraubdruckfedern Verwendung finden, die jedoch einzeln genommen nicht in dem gleichen Reaktionselement gehaltert sind. Indem jedoch die beiden axial voneinander beabstandeten Federhalteplatten verwendet werden, wobei die Federn einzeln genommen in dem gleichen Reaktionselement gehaltert sind, wird jede Feder eines benachbarten Paares nur um die Hälfte der gesamten Durchfederung zusammengedrückt. Auf diese Weise wird die resultierende Reibung stark herabgesetzt.

V/eitere Ziele der Erfindung bestehen darin, eine Konstruktion größter Einfachheit, Wirksamkeit und Wirtschaf tlichkeit zu schaffen, die sich leicht zusammenbauen und betreiben läßt. Derartige weitere Ziele und weitere Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Figur 1

eine Rückansicht einer Kupplungsscheibeneinheit;

Figur 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Figur 1; Figur 3 einen vergrößerten Teilschnitt, in dem die durch den strichpunktierten Kreis in Figur 2 umschlossenen Details dargestellt sind;

Figur 4 eine Rückansicht ähnlich Figur 1, bei der jedoch Teile der verschiedenen 'Scheiben wBggebrochen sind;

Figur 5 eine Teilrückansicht ähnlich Figur 4, bei der jedoch die Position der Teile bei aufgebrachtem Antriebsdrehmoment dargestellt ist;

Figur 6 eine Rückansicht der hinteren Federhalteplatte der Einheit;

Figur 7 einen Schnitt entlang Linie 7-7 in Figur 6;

Figur 8 eine Rückansicht der Kupplungsnabe;

Figur 9 einen Schnitt entlang Linie 9-9 in Figur H;

Figur 10 eine Rückansicht der vorderen Federhalteplatte;

Figur 11 einen Schnitt entlang Linie 11-11 in Figur 1Q;

Figur 12 eine Rückansicht der angetriebenen Kupplungsscheibe, wobei ein Teil der Reibbeläge mit strichpunktierten Linien umrissen ist;

Figur 13 einen Vertikalschnitt entlang Linie 13-13 in Figur 12; und

Figur 14 einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Kupplungsscheibeneinheit»

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In den Figuren 1-13 ist eine Kupplungsscheibeneinheit für eine Fahrzeugkupplung dargestellt, die zwischen einem von einem Motor angetriebenen Schwungrad und einer damit rotierenden Druckplatte angeordnet werdsn kann. Die Kupplung umfaßt eine Nabe 11 (Figuren 8 und 9) mit einem allgemein zylindrischen Rohr 12, das eine mit Keilnuten versehene Öffnung 13 aufweist, die zur Aufnahme des zu verkeilenden Endes der Getriebeeingangswelle 14 (Figur 2) dient. Ein einstückiger radialer Flansch 15 ist allgemein mittig am Rohr angeordnet, wobei zwei gegenüberliegende Abschnitte des Steges des Flansches weggelassen sind, so daß zwei gegenüberliegend angeordnete Nabenarme 16, 16 gebildet werden, die jeweils nach außen divergierende Ränder 17, 17 und einBn mittig angeordneten länglichen bogenförmigen Schlitz 18 in der Nähe des Umfanges des Armes aufweisen.

Eine Kupplungsscheibe 19(Figuren 12 und 13) weist eine mittlere Öffnung 20 zur Aufnahme des Nabenrohres 12 auf, so daß sich die Scheibe zusammen mit der Nabe drehen kann, und eine Viel— zahl von Öffnungen 21 in der Nähe des Umfanges, die zur Aufnahme von Nieten 22 dienen, welche zur Befestigung von Dämpfungsplatten oder Federn 23 um den. Umfang der Scheibe herum angeordnet sind. Die Platten 23 tragen gegenüberliegende ringförmige Reibbeläge 24, 24, die in geeigneter Weise über Niete oder geeignete Kleber an den gegenüberliegenden Flächen der Platten befestigt sind. Die Stegabschnitte der Scheibe sind entfernt worden, so daß sich zwei gegenüberliegend angeordnete Stegabschnitte 25, 25 ergeben, die längliche bogenförmige Fenster 26, 26 voneinander trennen. Ein länglicher bogenförmiger Schlitz 27 ist mittig in jedem Stegabschnitt 25 angeordnet, so daß er sich normalerweise in beträchtlicher axialer Ausrichtung zu den Schlitzen 18 in den Nabenarmen 16 befindet.

Desweiteren sind am Nabenrohr zwei axial voneinander beabstandete Federhalteplatten 2Θ und 37 gelagert. Die rückwärtige Platte 28 (Figuren 6 und 7) ist mit einem mittleren,

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versetzt angeordneten Abschnitt 29 versehen, der eine mittlere Öffnung 30 aufweist, die das Nabenrohr 12 aufnimmt. Desweiteren weist die Platte 28 vier mit gleichem Umfangsabstand angeordnete Öffnungen 31 in der Nähe des Umfangs und vier Federfenster 32, 32, 33, 33 auf. Die Fenster weisen ungleiche Abstände in der Platte auf, wobei die Fenster 32, 33 des rechten Paares und die Fenster 32, 33 des linken Paares näher zusammenliegen als der Abstand der Fenster am oberen und unteren Ende der Platte, wie Figur 6 zeigt. Jedes Fenster ist mit radial auswärts und einwärts gerichteten gegenüberliegenden Lippen 34, 35 versehen, die von der Platte nach hinten geneigt sind. Desweiteren ist die mittlere Öffnung 30 mit vier mit gleichen Abständen angeordneten Einkerbungen 36 versehen, die im Umfang derselben ausgebildet sind und deren Zweck später beschrieben wird.

Die- vordere Halteplatte 37 (Figuren 10 und 11) ist allgemein flach ausgebildet und weist eine mittlere Öffnung 38 zur Aufnahme des Nabenrohres, vier mit gleichen Abständen angeordnete Öffnungen 39, die zu den Öffnungen 31 in der Halteplatte 28 axial ausgerichtet sind, und vier mit ungleichen Abständen angeordnete Fenster 41, 41, 42, 42 auf, die axial zu den Fenstern 32, 32, 33, 33 in der Platte 28 ausgerichtet sind. Jedes Fenster ist mit einer radial äußeren Lippe 43 und einer inneren Lippe 44 versehen, die von der Platte nach vorne geneigt sind. An jedem Ende eines jeden Fensters 41 oder 42 ist eine halbkreisförmige Vertiefung 45 ausgebildet.

Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Einheit sind die Kupplungsscheibe 19 und die vordere Halteplatte 37 am vorderen Ende des Nabenrohres 12 angeordnet, während sich die hintere Halteplatte 28 am rückwärtigen Ende des Rohres befindet. Zwischen dem Nabenflansch 15 und der hinteren Halteplatte 28 befinden sich ein oder mehrere Abstandstücke 46, eine Reibplatte 47 und eine kappenförmige Feder 49, die innerhalb des von der Platte ge-

bildeten Absatzes 29 (Figur 3) angeordnet ist. DiB Reibplatte 47 ist mit vier in gleichen Abständen angeordneten und axial verlaufenden inneren Lappen 48 v/ersehen, die von den Einkerbungen 36 der Platte 28 aufgenommen werden. £3

Zwei Anschlagstifte oder Niete 51 erstrecken sich durch die Schlitzpaare 18 und 27 in den Nabenarmen 16 und der Kupplungsscheibe 19 und werden von den axial ausgerichteten Öffnungen 31 und 39 der Platten 28 und 37 aufgenommen und sind an den Platten befestigt, während ein anderes Paar von Anschlagstiften oder Nieten 52 in gegenüberliegenden Öffnungspaaren 31 und 39 angeordnet .ist und sich durch die Schlitze 26, 26 der Scheibe 19 und den Raum zwischen den Nabenarmen 16 erstreckt. Desweiteren sind Federpakete

1£5 53 und 54 in den ausgerichteten Fenstern 32, 41 und 33, sowie in den bogenförmigen Schlitzen 26 der Kupplungsscheibe 19 und den Freiräumen zwischen den Nabenarmen 16 angeordnet.

Die Einheit ist in den Figuren 1 und 4 in ihrer normalen Ruhelage gezeigt, ohne daß Drehmoment aufgebracht ist.

Wenn man voraussetzt, daß die Nabe 11 fest gehalten wird, um eine Drehung derselben zu verhindern, wird durch eine Bewegung der Kupplungsscheibe 19 gegen den Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeiles F in Figur 5 durch den Rand 56 des Scheibensteges 25 eine Last auf die Fläche-55 eines jeden Federpaketes 53 ausgeübt, bis die Federn fest (nicht mehr komprimierbar) werden, und diese Last wird über das Federpaket 53 auf die Flächen 57 der Halteplatten 28 und 37 übertragen. Da die Halteplatten frei auf der Nabe rotieren können, wird die Last gleichzeitig auf das Federpaket 54 übertragen, bis diese Federn fest werden, da die Bewegung des Federpaketes 54 an der Fläche 17 des Nabenarmes Widerstand findet. Somit arbeiten die Federpakete 53,. 54 in Reihe, bis die gesamte Durchfederung der Dämpfungseinrichtung erreicht ist, zu welchem Zeitpunkt die Federpakete ihre Festhöhen (nicht mehr komprimierbarer Zustand) einnehmen, wobei keine Einschränkung

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der Bewegung an den Anschlagstiften 51 und den Schlitzen 18. und 27 in den N&benarmen 16 und der Kupplungsscheibe stattfindet. Wenn die Federn 53, 54 fest sind, sind die Federenden und die Flächen 55, 57 der benachbarten Lastquellen parallel zueinander.

Wenn alle Federpakete identisch sind, wird die Drehmoment-. Durchfederungs-Kurve durch eine gerade Linie gebildet. Änderungen der Drehmomentkurven können erreicht werden, indem man Kombinationen von leichten und schweren Federpaketen an abwechselnden Stellen einsetzt. Auch sorgt der ungleiche Abstand der Federpakete für größere Stegabschnitte für die Nabenarme und die Kupplungsscheibe, was wiederum den Einsatz von identischen und längeren Schlitzen in der Nabe und der Antriebsscheibe am Anschlagstift~bereich ermöglicht, um eine Zunahme der Durchfederungsamplitude zu erreichen. Wenn die Federpakete mit ihren Festhöhen arbeiten, müssen die Anschlagstifte nicht mit der Nabe oder der Antriebsscheibe in Kontakt treten.

Da die Federn in Reihe arbeiten, bewegen sich die Antriebsscheibe und die gegenüberliegende Einheit über die doppelte Strecke wie die Halteplatten.

In Figur 1.4 ist eine weitere Ausführungsform einer Kupplungs-Scheibeneinheit 61 dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, die den Zusatz a tragen. Bei dieser Einheit umfaßt die Nabe 11a ein Rohr 12a und einen Flansch 15a mit Nabenarmen 16a, die·gegenüberliegend angeordnet sind. Die Antriebsscheibe 19a ist au Γ 3U dem Nabenrohr 11a gelagert und weist längliche Öffnungen 26a auf, die zur Aufnahme dar benachbarten Federpakete dienen. Die rückwärtige Halteplatte 28a 1st im wesentlichen flach ohne einen versetzten Bereich, und Abstandsstücke 46a sind zwischen der Platte 28a und dem Nabenflansch 15a angeordnet. Die vordere Halteplatte 37a ist auf der gegenüberliegenden Seite des Nabenflansches gelagert. Diese Einheit funktioniert in der gleichen Weise wie die vorstehend beschriebene Einheit,

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mit der Ausnahme, daß die Abstandsstücke 46a den erforderlichen Reibungswiderstand vorsehen, ohne daß eine Reibplatte und kappenförmige Feder vorgesehen sein muß.

Claims

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— ff -

Patentansprüche

f 1.)Kupplungsscheibeneinheit mit einer Nabe, die einen radialen Flansch aufweist, einer angetriebenen Kupplungsscheibe, die gegenüberliegend angeordnete Reibbeläge trägt, einem Paar von Federhalteplatten, die axial voneinander beabstandet angeordnet sind und den Nabenflansch sowie die Kupplungsscheibe zwischen sich lagern, wobei der Nabenflansch, die Kupplungsscheibe und die Federhalteplatten eine Vielzahl von axial ausgerichteten Federfenstern aufweisen, und Dämpfungsfedern, die in jedem ausgerichteten Fenstersatz

1Q- angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsfedern (53, 54) .und die Fenster [26, 32, 42) mit ungleichen Abständen um den Umfang der Platten (28, 37) herum angeordnet sind und daß gegenüberliegende Stegabschnitte zwischen benachbarten Fenstern von Dämpfungsfederpaaren (53, 54) im Nabenflansch (15) und der Kupplungsscheibe (19) entfernt sind.
2. Kupplungsscheibeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Entfernung der gegenüberliegend angeordneten Stegabschnitts des Nabenflansches (15) zwei gegenüberliegend angeordnete, radial verlaufende Nabenarme (16) gebildet werden.
3. Kupplungsscheibeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Entfernung der gegenüberliegend

angeordneten Stegabschnitte der Kupplungsscheibe (T9) zwei gegenüberliegend angeordnete, längliche, bogenförmige Fenster (26, 26) gebildet werden, in denen ein Paar von benachbarten Dämpfungsfedern (53, 54) untergebracht ist. 30
4..Kupplungsschsibsneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Anschlagstiften (51, 52) in den axial voneinander beabstandeten Federhalteplatten (28, 37) befestigt ist, daß die Kupplungsscheibe (19) und die Nabenarme (16) ein Paar von länglichen, bogenförmigen

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Schlitzen (18, 27) aufweisen, die ein Paar von Anschlagstiften (51) aufnehmen, und daß sich ein anderes Paar von Anschlagstiften (52) durch den Raum zwischen den Nabenarmen und den bogenförmigen, länglichen Fenstern (26) in der Kupplungsscheibe erstreckt«
5. Kupplungsscheibeneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Paare der Dämpfungsfedern (53, Ü4), die van den länglichen, bogenförmigen Fenstern

(26) in der Kupplungsscheibe (19) umgeben sind, in Reihe wirken, wenn auf die Kupplungsscheibe Drehmoment aufgebracht wird.
6. Kupplungsscheibeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß vier Sätze von Dämpfungsfedern (53, 53, 54, 54) in vier axial ausgerichteten Sätzen von Federfenstern (32, 42) angeordnet sind, wobei gegenüberliegende Paare von Federfenstern enger beieinander liegen und die Endfederfenster eines jeden Paares weiter voneinander beabstandet sind, so daß ungleiche Abstände gebildet werden, und daß die Stegabschnitte der Kupplungsscheibe (19) und des Nabenflansches (IS) zwischen den enger beieinander liegenden benachbarten Federpaaren entfernt sind.
7. Kupplungsscheibeneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernten Stegabschnitte des Nabenflansches (15) ein Paar von gegenüberliegend angeordneten, radial verlaufenden Nabenarmen (16) bilden, die zwischen den weiter voneinander entfernt liegenden Federpaaren ' (53, 54} angeordnet sind.
8. Kupplungsscheibeneinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernten Stegabschnitte der Kupplungsscheibe (19) ein Paar von gegenüberliegend angeordneten, 3E3 länglichen, bogenförmigen Schlitzen (26, 26) bilden, die ein Paar von engBr beieinander liegenden benachbarten Federn (53, 54) umgeben.

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9. Kupplungsschsibeneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vier in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen angeordnete Anschlagstifte (51, 52) an Stellen zwischen den Dämpfungsfedern (53, 54) an den Federhalteplatten (28, 3?) befestigt sind, daß die Kupplungsscheibe ( 19) und die Nabenarme (16) sin Paar von gegenüberliegend angeordneten, axial ausgerichteten, länglichen, bogenförmigen Schlitzen (18, 2?) aufweisen, die ein Paar von Anschlagstiften (51) aufnehmen, und daß das andere Paar der Anschlagstifte (52) sich durch den Raum zwischen den Nabenarmsn (16) und den länglichen, bogenförmigen Fenstern (26) in der Kupplungsscheibe erstreckt.

Kupplungsschsibsneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Paare der Dämpfungsfedern (53, 5^), die von den länglichen, bogenförmigen Schlitzen (26) in dar Kupplungsscheibe (19) umgeben sind, über die Federhalteplatten (28, 37)· in Reihe wirken, wenn Drehmoment auf die Kupplungsscheibe (19) aufgebracht wird.