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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einscheiben-Reibungs-
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kupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbeläge tragenden, axial
verschieblichen Kupplungsscheibe, die an ihrer Nabe durch eine Keilverzahnung mit
der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden
ist.
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Bei bekannten Kupplungen der vorbezeichneten Art besitzt die Kupplungsnabe
eine Innenverzahnung, mit der sie in die Außenverzahnung der Antriebswelle eingreift.
Hierbei ist ein schon aus Gründen einzuhaltender Fertigungstoleranzen unvermeidliches
geringfügiges Zahnflankenspiel von etwa 0,15 mm vorgesehen. Das Zahnflankenspiel
ist aber auch erforderlich, um ein einwandfreies Lösen der Kupplung zu gewährleisten.
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Bedingt durch dieses unvermeidliche Spiel der miteinander in Eingriff
stehenden Zahnflanken kann es nun bei derartigen Kupplungen - insbesondere in der
Leerlaufphase - zu lästigen Klappergeräuschen kommen. Hierzu trägt verstärkend noch
die Tendenz bei, daß zur Verringerung des Benzinverbrauchs immer niedrigere Leerlaufdrehzahlen
des Motors angestrebt werden.
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Durch die dabei im Leerlauf stärker hervortretende Ungleichförmigkeit
der Kurbelwellendrehung schlagen die Zahnflanken der Verzahnung zwischen Kupplungsscheibe
und Getriebe-Antriebswelle aufeinander. Das auftretende Geräusch wird als "Getriebeklappern"
empfunden.
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Zur Beseitigung bzw. Vermeidung der geschilderten Nachteile sind bereits
einige Lösungen bekannt geworden, die sich allerdings alle durch einen vergleichsweise
hohen technischen Aufwand auszeichnen.
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So wird z.B. beim Gegenstand der DE-OS 26 10 081 versucht, eine Schwingungsanregung
des Getriebes im Leerlauf als solche schon zu vermeiden, zu welchem Zweck im Leerlaufbetrieb
das Schwingungssystem Motor-Getriebe hinsichtlich der überlagerten Drehschwingungen
entkoppelt werden soll. Dieser Weg erweist sich jedoch in der praktischen Verwirklichung
als kompliziert.
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So muß eine Reibungsvorrichtung zur Dämpfung der Drehschwingungen
vorgesehen werden, die im Leerlaufschwingungsbereich des Motors keine Reibung aufweisen
soll, beim überschreiten dieses Bereiches durch Anlauf segmente dagegen auf maximale
Reibkraft gebracht werden muß und im Betriebsbereich auf dieser verbleiben soll.
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Nach einer anderen, durch die DE-OS 20 62 416 bekannt gewordenen Maßnahme
soll der Problematik Abhilfe geschaffen werden, indem in Ausnehmungen der innen
verzahnten Kupplungsnabe Kugeln angeordnet werden, die von konischen Flächenteilen
eines unter Federdruck stehenden Ringkörpers radial nach innen auf das Zahnprofil
einer Getriebewelle zu gedrückt werden sollen.
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Zwischen den Profilen der Nabe und der Getriebewelle sollen Abstände
vorgesehen sein, so daß eine begrenzte relative Drehbewegung zwischen den beiden
Teilen ermöglicht sei. Aufwendig ist bei dieser bekannten Lösung der unter Federdruck
stehende Ringkörper und dessen Zusammenwirken mit den in Ausnehmungen der innenverzahnten
Kupplungsnabe angeordneten Kugeln.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine ebenso einfache wie
wirksame Lösung zur Vermeidung der lästigen Klappergeräusche im Leerlauf zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel bei einer Kupplung der eingangs
bezeichneten Art dadurch erreicht, daß an der Kupplungsnabe, in axialem Abstand
zu derselben, ein Verzahnungsring axial und radial beweglich zu der Kupplungsnabe
befestigt ist, welcher eine der Kupplungsnabenverzahnung entsprechende Innenverzahnung
aufweist, die mit der Außenverzahnung der Antriebswelle, ebenso wie die Kupplungsnabe,
in Eingriff steht, und daß der Verzahnungsring an seinem Außenumfang mehrere schräg
zur Antriebswellenachse angeordnete Führungsnuten besitzt, in die mit der Kupplungsscheibe
verbundene Führungsmittel eingreifen.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird bei Auftreten von Schwingungen
der Kupplungsscheibe (in Schub- oder Druckrichtung)
eine Verspannung
zwischen dem Verzahnungsring und der eigentlichen Kupplungsnabe erreicht. In diesem
vorgespannten Zustand liegen die Verzahnungen von Kupplungsnabe und Getriebe-Antriebswelle
aneinander, so daß nunmehr das direkte Aufeinanderschlagen der Verzahnungen und
damit die lästigen Klappergeräusche vermieden werden. Der Verspannungszustand wird
so lange aufrecht erhalten, wie Schwingungen der Kupplungsscheibe auftreten.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung wird
vorgeschlagen, am Innenumfang der Kupplungsscheibe einen Ring zu befestigen, der
radial nach innen gerichtete Führungsdornen aufweist, die als Führungsmittel jeweils
in eine der Führungsnuten am Außenumfang des Verzahnungsringes eingreifen.
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Eine andere, sehr vorteilhafte Weiterbildung des Grundgedankens der
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß an der Kupplungsscheibe, den Verzahnungsring
konzentrisch umgebend, eine Steuerscheibe befestigt ist, die an ihrem Innenumfang
als Führungsmittel eine schräg gestellte Innenverzahnung aufweist, und daß die Innenverzahnung
der Steuerscheibe mit entsprechend schräg gestellten Nuten am Außenumfang des Verzahnungsringes
zusammenwirkt.
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Ein spezieller Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist nicht zuletzt
auch darin zu sehen, daß der Verzahnungsring in dem zwischen Kupplungsscheibe und
Schwungscheibe vorhandenen, vergleichsweise geringen Bauraum innerhalb der durch
die Kupplungsdruckfedern gebildeten Hüllkurve angeordnet sein kann. Die erfindungsgemäßen
Maßnahmen erfordern also keinen zusätzlichen Bauraum im Bereich der Kupplung. Sie
stellen darüber hinaus auch eine äußerst kundendienstfreundliche Lösung dar, weil
der Verzahnungsring im Bereich innerhalb der durch die Druckfedern der Kupplung
gebildeten Hüllkurve leicht zugänglich ist und ggf. sogar nachträglich noch angebracht
werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen
sowie - anhand von Ausführungsbeispielen -der Zeichnung und der nachstehenden Zeichnungsbeschreibung
entnommen werden. Es zeigt: Fig. 1 eine Einscheiben-Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugantriebes,
im vertikalen Längsschnitt (teilweise), Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer
Einscheiben-Reibungskupplung, in Darstellung entsprechend Fig. 1, Fig. 3 den Gegenstand
von Fig. 2 in Draufsicht (Pfeilrichtung A), Fig. 4 eine vergrößerte Einzeldarstellung
einer Steuerscheibe für die Ausführungsform nach Fig. 2 und 3, in Draufsicht gesehen,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 eine vergrößerte Einzeldarstellung
eines Verzahnungsringes für die Ausführungsform nach Fig. 2-5, in Draufsicht gesehen,
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6 und Fig. 8 eine Ansicht des
Teiles aus Fig. 6 und 7, in Pfeilrichtung Z gesehen (Fig. 6).
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Nach Fig. 1 bezeichnet 10 die Kupplungsscheibe einer Einscheiben-Reibungskupplung.
Am äußeren Rand der Kupplungsscheibe 10 sind beidseitig Reibbeläge 11, 12 befestigt,
die einerseits mit dem Kupplungsgehäuse (nicht gezeigt), andererseits mit dem Schwungrad
13 einer Verbrennungskraftmaschine, z.B. eines Kraftfahrzeuges, zusammenwirken.
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Die Kupplungsscheibe 10 ist in bekannter Weise durch Bolzen 14 mit
einer Kupplungsnabe 15 verbunden. Zur Kraftübertragung in Umfangsrichtung von der
Kupplungsscheibe 10 auf die Kupplungsnabe 15 sorgen außerdem in bekannter Weise
Schraubendruckfedern (vgl. hierzu Fig. 2 und 3).
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Die Kupplungsnabe besitzt an ihrem Innenumfang eine Innen-Keilverzahnung
16, die mit einer entsprechenden Außen-Keilverzahnung einer Getriebe-Antriebswelle
(nicht gezeigt) in bekannter Weise zusammenwirkt. Die gemeinsame Längs-Mittelachse
der Getriebe-Antriebswelle und der Kupplung ist mit 17 bezeichnet.
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Wie Fig. 1 weiterhin zeigt, ist an der der Schwungscheibe 13 zugewandten
Stirnseite 18 der Kupplungsnabe 15, in axialem Abstand zu derselben, ein insgesamt
mit 19 bezeichneter Verzahnungsring angeordnet. Der Verzahnungsring 19 ist mittels
als Schraubenbolzen 20 ausgebildeter, axial gerichteter Bolzen an der Kupplungsnabe,
in Axial- und Radialrichtung beweglich, befestigt. Die Schraubenbolzen 20 durchsetzen
hierbei den Verzahnungsring 19 in Ausnehmungen 21, deren Durchmesser größer ist
als der Durchmesser der Bolzen 20. Die Bolzen 20 sind schließlich in von der Stirnseite
18 her in die Kupplungsnabe 15 eingebrachten Gewindebohrungen 22 fest verschraubt.
Am freien Ende des Schraubenbolzens 20 ist ein als Schraubenkopf ausgebildeter Absatz
23 vorgesehen, der zugleich als Anschlag zur Begrenzung der Axialbeweglichkeit des
Verzahnungsringes 19 gegenüber der Kupplungsnabe 15 dient. An seinem Innenumfang
besitzt der Verzahnungsring 19 eine Innen-Keilverzahnung 24, die der Innen-Keilverzahnung
16 der Kupplungsnabe 15 entspricht und ebenfalls mit der Außen-Keilverzahnung der
Getriebe-Antriebswelle zusammenwirkt.
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An seinem Außenumfang besitzt der Verzahnungsring 19 mehrere Führungsnuten,
von denen eine in Fig. 1 gezeigt und mit 25 beziffert ist. Die Führungsnuten 25
sind vorzugsweise in gleichmäßigen Winkelabständen am Außenumfang des Verzahnungsringes
19 angeordnet. Die Anzahl der Führungsnuten 25 ist im Prinzip beliebig - jedoch
sollten aus Herstellungs- bzw.
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Kostengründen eine möglichst geringe Anzahl vorgesehen sein.
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Die Mindestzahl der Führungsnuten 25 beträgt jedoch 3. Die Führungsnuten
25 sind zueinander parallel, jedoch zu der Antriebswellenachse 17 in einem spitzen
Winkel von vorzugsweise
45 ° schräg angeordnet.
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Wie weiterhin aus Fig. 1 hervorgeht, ist am Innenumfang der Kupplungsscheibe
10 ein Ring 26 befestigt, der mehrere radial nach innen gerichtete Führungsdornen
27 aufweist. Die Führungsdornen 27 greifen in die Führungsnuten 25 ein. Die Anzahl
der Führungsdornen 27 entspricht daher der Anzahl der am Verzahnungsring 19 vorgesehenen
Führungsnuten 25.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet nun wie folgt. Treten in der
Kupplungsscheibe 10 Schwingungen (in Schub- oder Druckrichtung) auf, die etwa durch
sehr niedrige Motordrehzahlen verursacht sein können, so erfolgt mittels der in
die schräggestellten Führungsnuten 25 eingreifenden Führungsdornen 27 eine Verspannung
der Innenverzahnungen 24 und 16 des Verzahnungsringes 19 und der Kupplungsnabe 15
gegenüber der mit diesen Verzahnungen zusammenwirkenden Getriebe-Antriebswelle.
Die miteinander in Eingriff befindlichen Verzahnungen von Kupplungsnabe 15 und Getriebe-Antriebswelle
befinden sich also in einem vorgespannten Zustand und liegen dabei eng aneinander.
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Aufgrund der beweglichen Lagerung des Verzahnungsringes 19 mittels
der Schraubenbolzen 20 hat der Verzahnungsring 19 bei weiteren Schwingungsbewegungen
der Kupplungsscheibe 10 die Möglichkeit, sich in axialer Richtung bis zum Anschlag
23 bzw.
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18 zu verschieben. Eine Rückstellvorrichtung für den Verzahnungsring
19 ist nicht notwendig, weil die Kupplungsscheibe 10 durch die sie beaufschlagenden
Schraubendruckfedern (s.
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Fig. 2 und 3) ohnehin stets wieder in ihre neutrale Stellung zurückgeführt
wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 entsprechen die meisten
Teile, zumindest im Prinzip, der Ausführungsform nach Fig. 1. Die einander entsprechenden
Teile sind daher mit gleicher Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Bei Abweichungen
sind die entsprechenden Teile in Fig. 2 und 3 durch den Index a ergänzt.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß als Führungsmittel für den Verzahnungsring
19a eine Steuerscheibe 28 vorgesehen ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Steuerscheibe
28 an der Kupplungsscheibe 10, den Verzahnungsring 19a konzentrisch umgebend, befestigt.
Wie insbesondere auch aus Fig. 4 und 5 hervorgeht, besitzt die Steuerscheibe 28
an ihrem Innenumfang eine unter einem Winkel von 45 ° zur Antriebswellenachse 17
schräg gestellte Innenverzahnung, bei der es sich vorzugsweise um eine Evolventenverzahnung
handelt. Fig. 4 macht deutlich, daß die Innenverzahnung 29 aus insgesamt 6 Zähnen
besteht, die paarweise angeordnet sind. Die Zahnpaare sind jeweils in gleichmäßigen
Winkelabständen von 120 ° zueinander angeordnet.
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Wie insbesondere aus Fig. 6, 7 und 8 hervorgeht, weist der Verzahnungsring
19a an seinem Außenumfang Nuten 30 auf, die mit der schräg gestellten Innenverzahnung
der Steuerscheibe 28 zusammenwirken. Die Nuten 30 sind demgemäß komplementär zu
der Innenverzahnung 29 ausgebildet und angeordnet, d..h. sie stehen jeweils unter
einem Winkel von 45 ° zur Antriebswellenachse 17 (vgl. insbesondere Fig. 8) und
sind jeweils paarweise angeordnet (vgl. Fig. 6), wobei insgesamt drei Nutenpaare
vorgesehen sind.
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Die Wirkungsweise der Steuerscheibe 28 in Zusammenarbeit mit dem Verzahnungsring
19a entspricht der bereits oben beschriebenen Funktion der betreffenden Teile 26,
27 und 19 bei der Ausführungsform nach Fig. 1.
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In Fig. 2 und 3 ist angedeutet, daß die Kraftübertragung von der Kupplungsscheibe
10 auf die Kupplungsnabe 15 durch Schraubendruckfedern 31 erfolgt, welche in hierfür
vorgesehenen Aussparungen 32 der Kupplungsscheibe 10, sogenannten Fenstern, angeordnet
sind. Es ist in diesem Zusammenhang noch auf die Besonderheit hinzuweisen, daß die
"Fenster" 32 in Umfangsrichtung, d.h. in Längsrichtung der Schraubendruckfedern
31, jeweils eine um 0,3 mm oder etwa 0,3 mm größere Erstreckung
aufweisen
als die Länge der Schraubendruckfeder 31 in entspanntem Zustand. Dieses Übermaß
der Fensterbreite b von etwa 0,3 mm gegenüber der Schraubendruckfederlänge ist ganz
bewußt vorgesehen. Aufgrund dieser Maßnahme findet beim Auftreten der die Klappergeräusche
auslösenden Schwingungen der Kupplungsscheibe 10 zunächst die im vorstehenden beschriebene
Verspannung von Verzahnungsring 19 bzw. 19a und Kupplungsnabe 15 statt, wodurch
eben diese Klappergeräusche beseitigt werden bzw. deren Entstehung von vornherein
vermieden wird. Erst danach werden die Schraubendruckfedern 31 hinsichtlich Drehmomentübertragung
auf die Kupplungsnabe 15 wirksam.
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