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Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einer Mitnehmerscheibe, deren Nabe gegen den Widerstand von Federn und Schwingungsdämpfern
eine begrenzte Verdrehbewegung vollführen kann.
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Eine Reibungskupplung ist in einem Kraftfahrzeug zur Kraftübertragung
und zum Unterbrechen des Kraftflusses zwischen dem Motor und dem Schaltgetriebe
vorgesehen, und sie soll ausserdem noch helfen, Getriebegeräusche und Schwingungen
im Antriebsstrang abzubauen.
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Diese zu Getriebegeräuschen führenden Schwingungen entstehen in der
Hauptsache durch Ungleichförmigkeiten bei der Drehmomentabgabe des Motors, die man
nach dem heutigen Stande der Technik mittels einer Verdreh- und Reibeinrichtung
bekämpft, die zwischen der Mitnehmerscheibe der Reibungskupplung und ihrer Nabe
angeordnet ist. Hierbei ist für die Verdreheinrichtung eine Vielzahl von Schraubenfedern,
meist 5 - 6 Stück, vorgesehen, während die zur Schwingungsdämpfung vorgesehene Reibeinrichtung
über vorgespannte Reibringe zustandekommt.
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Die Ungleichförmigkeiten bei der Drehmomentabgabe des Motors haben
innerhalb der letzten Jahre infolge der von der Automobilindustrie zur Senkung des
Kraftstoffverbrauchs getroffenen Maßnahmen, wie z.B. Erhöhung der Verdichtung, Vergrösserung
der Zylinderinhalte und Absenkung der Drehzahl, zugenommen. Dazu kommt noch die
sich jetzt anbahnende Ablösung des Vierganggetriebes durch das verbrauchsfreundlichere
freundlichere
Fünfganggetriebe, das infolge seiner längeren Wellen und seiner grösseren Anzahl
von Einzelteilen auch einen höheren Geräuschpegel hat, sodass die Bekämpfung der
Getriebegeräusche, insbesondere des im Leerlauf auftretenden "Leerlaufrasselns",
mit den heute üblichen Mitteln nur mehr mit einem relativ hohen Bau- und Gewichtsaufwand
möglich ist. Ein hohes Gewicht muss aber gerade bei der Mitnehmerscheibe einer Reibungskupplung
vermieden werden, weil die Mitnehmerscheibe zu den zu synchronisierenden Massen
gehört, die mit Rücksicht auf die Lebensdauer der Synchronisiervorrichtungen, die
Schaltgeschwindigkeit und die Schaltkräfte so klein wie möglich gehalten werden
müssen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abfederung und
Schwingungsdämpfung der Mitnehmerscheibe der Reibungskupplung gegenüber ihrer Nabe
über andere Mittel zu erreichen, die eine besonders grosse Leistungsfähigkeit bei
einem besonders geringen Gewicht in Verbindung mit einer neuen Charakteristik der
Schwingungsdämpfung haben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Abfederung
und Schwingungsdämpfung der Mitnehmerscheibe gegenüber ihrer Nabe zwei oder mehr
Zylinder vorgesehen sind, innerhalb denen sich ein mit zwei Kolbenstangen versehener
Kolben befindet, welcher zwei zu seinen beiden Seiten angeordnete Ringe aus einem
elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise Gummi, beaufschlagt. Hierbei ist
der Zylinder aus zwei mit je einem Flansch versehenen Hälften zusammengesetzt, die
Flansche sind in eine Ringnut der Nabe eingebettet und die Enden der Kolbenstangen
beaufschlagen Ausnehmungen der Mitnehmerscheibe.
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Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, dass die elastisch
verformbaren Ringe in an sich bekannter Weise den Innendurchmesser des Zylinders,
den Aussendurchmesser der Kolbenstange, die Seitenwände des Kolbens und die Seiten-
Seitenwände
des Zylinders berühren, und dass zwischen den Berührungsstellen Hohlräume vorgesehen
sind. Hierbei münden die Kolbenstangen in an sich bekannter Weise in die Seitenwände
des Kolbens unter Bildung eines Kegels ein.
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Die vorstehend beschriebenen Konstruktionselemente sind für sich allein
bereits bekannt, und sie wurden in anderen Fachgebieten auch schon als Mittel zur
Abfederung mit Erfolg angewendet. Neu und bis jetzt nicht bekannt ist jedoch die
erfindungsgemässe Anwendung zur Abfederung und Schwingungsdämpfung von Mitnehmerscheiben
von Reibungskupplungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wo sich infolge ihrer besonderen
Federungs- und Dämpfungscharakteristik neue Möglichkeiten zur Bekämpfung der Schwingungen
und der Getriebegeräusche ergeben. Im Vergleich zu den heute bei Mitnehmerscheiben
üblichen Verdreh- und Reibeinrichtungen genügt schon ein viel kleinerer Verdrehwinkel
zum Erreichen einer genügend grossen Federkraft und einer wirkungsvollen Schwingungsdämpfung.
Dabei ist von grossem Vorteil, dass trotz des kleinen Federweges die Federkraft
zu Beginn der begrenzten Verdrehbewegung Null sein kann, weil sich daraus ideale
Bedingungen für die Bekämpfung der Getriebegeräusche, insbesondere des im Leerlauf
auftretenden und deshalb besonders gut hörbaren "Leerlaufrasselns" ergeben. Infolge
der kegelförmigen Ausbildung der Kolbenstange und der Hohlräume zwischen den elastisch
verformbaren Ringen und deren Begrenzungswänden kommt eine stark progressiv ansteigende
Federkennlinie und die für eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung erforderliche
Reibungsarbeit zustande. Daraus ergibt sich nicht nur ein weiches Abfangen der begrenzten
Verdrehbewegung sondern auch eine ideale Charakteristik der Schwingungsdämpfung,
die durch keinen harten Rückschlag einer mechanischen Wegbegrenzung gestört wird.
Und das geringe Gewicht dieser Konstruktionselemente ergibt schliesslich das vom
Automobilkonstrukteur angestrebte geringe Massenträgheitsmoment der Mitnehmerscheibe,
deren Drehzahl bei jedem
jedem Schaltvorgang in Bruchteilen einer
Sekunde durch die Synchronisiervorrichtungen entweder beschleunigt oder verzögert
werden muss.
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In der Zeichnung ist eine mögliche Ausführungsform des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen
Mitnehmer scheibe für eine Reibungskupplung mit einem Teilquerschnitt, Fig. 2 einen
Längsschnitt durch eine Ausführung nach Fig.1, Fig. 3 einen Schnitt durch einen
der drei Zylinder zur Abfederung und Schwingungsdämpfung der Mitnehmerscheibe gegenüber
ihrer Nabe in unbelastetem Zustand in doppelter Grösse, Fig. 4 eine Aussenansicht
eines Zylinders nach Fig.3 mit einem Teilschnitt in belastetem Zustand und Fig.
5 ein Kraft- Wegdiagramm zur Erklärung der Charakteristik der Abfederung und der
Schwingungsdämpfung.
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Die mit zwei ringförmigen Reibbelägen 1 versehene Mitnehmerscheibe
2 kann gegenüber ihrer Nabe 5 gegen den Widerstand einer Abfederung und einer Schwingungsdämpfung
eine begrenzte Verdrehbewegung vollführen. Sie ist über den Zentriersitz 6 radial
zentriert und wird axial über den Flansch 9 und die Nietverbindung 8 gehalten.
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Die
Die zur Abfederung und Schwingungsdämpfung vorgesehenen
Mittel befinden sich innerhalb der drei Zylinder 3, die innerhalb der Ausnehmungen
7 der Mitnehmerscheibe 2 angeordnet sind. Sie bestehen aus einem mit zwei Kolbenstangen
4 versehenen Kolben 18, welcher zwei zu seinen beiden Seiten 19 angeordnete Ringe
10 aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise Gummi, beaufschlagt.
Der Zylinder 3 ist aus zwei mit je einem Flansch 16 versehenen Hälften zusammengesetzt
und diese Flansche 16 sind in eine Ringnut 17 der Nabe 5 eingebettet, sodass die
drei Zylinder drehfest mit der Nabe verbunden sind, während die Enden 15 der Kolbenstangen
die Ausnehmungen 7 der Mitnehmerscheibe beaufschlagen.
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Da die elastisch verformbaren Ringe 10 den Innendurchmesser des Zylinders
3, den Aussendurchmesser der Kolbenstange 4, die Seitenwände 19 des Kolbens und
die Seitenwände 13 des Zylinders berühren, und da zwischen diesen Berührungsstellen
Hohlräume 11, 12, 14 und ein Kegel 20 vorgesehen sind, ergibt sich bei einer durch
die Drehmomentabgabe des Motors entstehenden Belastung das in Fig.5 dargestellte
Kraft- Wegdiagramm, bei dem P die Kraft und S den Weg versinnbildlichen.