DE3236613C2

DE3236613C2 - Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3236613C2
Application number: DE19823236613
Authority: DE
Inventors: Willi 6500 Mainz Reitz; Willi Ing.(grad.) 5000 Köln Sauer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1982-10-02
Filing date: 1982-10-02
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3236613A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf e-r.2 Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbeläge tragenden, axial verschieblichen Mitnehmerscheibe, die eine die Reibbeläge tragende Kupplungsscheibe sowie eine Nabe aufweist, die durch eine Keilverzahnung mit der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist, wobei die Kupplungsscheibe gegenüber der Nabe zumindest im Bereich geringer Drehmomente in Umfangsrichtung begrenzt verdrehbar ist.

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 isi aber auch erforderlich, um ein einwandfreies Lösen der Kupplung zu gewährleisten.

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. Durch die dabei im Leerlauf stärker hervortretende Unglcichförmigkeit der Kurbelwcllendrehung schlagen die Ziihnflankcn der Verzahnung /wischen Kupplungsscheibe und Getriebe-Antriebswelle aufeinander. Das

auftretende Geräusch wird als »Getriebeklappern« empfunden.

Zur Beseitigung bzw. Vermeidung der geschilderten Nachteile sind bereits einige Lösungen bekanntgeworden, die sich allerdings alle durch einen vergleichsweise hohen technischen Aufwand auszeichnen.

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. So muß eine Reibungsvorrichtung zur Dämpfung der Drehschwingungen vorgesehen werden, die im Leerlaufschwingungsbereich des Motors keine Reibung aufweisen soll, beim Überschreiten dieses Bereiches durch Anlaufsegmente dagegen auf maximale Reibkraft gebracht werden muß und im Betriebsbereich auf dieser verbleiben soll.

Nach einer anderen, durch die DE-OS 20 62 416 bekanntgewordenen Maßnahme so!! der Problematik Abhilfe geschaffen werden, indem in Ausnehmurigen 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 gedruckt werden sollen. 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 angeordenten Kugeln.

Bei einer weiteren bekannten Reibungskupplung (DE-OS 31 25 547) besteht die Kupplungsnabe aus einem äußeren und einem inneren zwei Nabensegmente umfassenden Nabenteil, welche über innere bzw. äußere Keilverzahnungen im Eingriff stehen, wobei die inneren Nabensegmeiite durch eine Vielzahl von Druckfedern, die in Ausnehmungen zwischen innerer und äußerer Verzahnung des äußeren bzw. inneren Nabenteils koaxial angeordnet sind, voneinander weg unter Vorspannung gehalten sind. Die dadurch entstehende gegeneinander gerichtete relative Drehbewegung der Nabensegmente soll eine Anpassung an die Größe des vorhandenen Spiels zwischen Nabensegmente-Innenverzahnung und der Getriebewalle bewirken. Der bauliche Aufwand dieser Ausbildung ist erheblich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine ebenso einfache wie wirksame Lösung zur Vermeidung der lästigen Kla^pergeräusche im Leerlauf zu erreichen.

Gemäli 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, radial und in Umfangsrichtung 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 in Umfangsrichtung schräg zur Antriebswellenachse angeordnete Führungsnuten besitzt, in die mit der Kupplungsscheibe drehfest verbundene Führungsvorsprünge eingreifen.

Durch die erfindungsgc näßen 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 Kupplung -heibe auftreten. Ein neben der Kupplungsnabe ang oraneter zusätzlicher Verzahnungsring als Vorrichtung 2ur Beseitigung von Leerlaufschwingungen an einer Reibungskupplung (US-PS 27 45 268) oder ein oder mehrere parallel geschaltete relativ zueinander verdrehbare Nabenteile (DE-OS 20 02 039) sind zwar bekannt, benötigen jedoch aufgrund ihres geringen Umfangspiels jeweils zusätzliche Einrichtungen zur Leerlaufdämpfung. In vorteilhafter Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung wird vorgeschlagen, am Innenumfang der Kupplungsscheibe einen Ring zu befragen, der radial nach innen gerichtete Führungsdorr.e« aufweist, die als Führungsvorsprünge jeweils in eine der Führungsnuten am Außenumfang des Verzahnungsringes eingreifen.

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 Führungsvor-Sprünge eine schräg gestellte Innenverzahnung aufweist und daß die Innenverzahnung der Steuerscheibe mit entsprechend schräg gestellten Nuten am Außenumfang des Verzahnungsringes zusammenwirkt. 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 angeo-dnet sein kann. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erfordern also keinen zusätzlichen Bauraum im Bereich der Kupplung. Sie stellen darüber hinaus auch eine äußerst kunde.ndienstfreundliche Lösung dar, weil der Verzahnungsring im Bereich innerhalb der durch dir. Druckfedem der Kupplung gebildeten Hüllkurve leicht zugänglich ist und ggf. sogar nachträglich noch angebracht werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen sowie — anhand von

so 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,
F i g. 3 den Gegenstand von F i g. 2 in Draufsicht (Pfeilrichtung A),

F i g. 4 eine vergrößerte Einzeldarstellung einer Steuerscheibe für die Ausführungsform nach F ΐ g. 2 und 3, in Draufsicht gesehen,
F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4, F i g. 6 eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Verzahnungsringes für die Ausführungsform nach F i g. 2—5, in Draufsicht gesehen,
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VIl-VII in Fig.6

Fig.8 eine Ansicht des Teiles aus Fig.6 und 7, in Pfeilrichtung Z gesehen (Fig. 6).

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.

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 F i g. 2 und 3).

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.

Wie F i g. 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 verschr-dübi. 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.

An seinem Außenumfang besitzt der Verzahnungsring 19 mehrere Führungsnuten, von denen eine in F i g. 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. Kostengründen eine möglichst geringe Anzahl vorgesehen sein. 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

Wie weiterhin aus F i g. 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.

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.

to 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. 18 zu verschieben.

Eine Rückstellvorrichtung für den Verzahnungsring 19 ist nicht notwendig, weil die Kupplungsscheibe 10 durch die sie beaufschlagenden Schraubendruckfedern (s. F i g. 2 und 3) ohnehin stets wieder in ihre neutrale Stellung zurückgeführt wird.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 und 3 entsprechen die meisten Teile, zumindest im Prinzip, der Ausführungsform nach Fig. 1. Die einander entsprechenden Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Bei Abweichungen sind die entsprechenden Teile in F i g. 2 und 3 durch den Index a ergänzt. Die Ausführungsform nach F i g. 2 und 3 unterscheidet sich v-jfl der Ausführungsform nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß als Führungsmittel für den Verzahnungsring 19a eine Steuerscheibe 28 vorgesehen ist.

Wie F i g. 2 zeigt, ist <iie Steuerscheibe 28 an der Kupplungsscheibe 10, den Verzahnungsring 19a konzentrisch umgebend, befestigt. Wie insbesondere auch aus F i g. 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 WinkelabMänden von 120° zueinander angeordnet.

Wie insbesondere aus Fig.6, 7 und 8 hervorgeht, weist der Verzahnungsring 19a an seinem Außenumfang Nuten 30 auf. die mit der schräg gestellten lnnenverzahnung 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. F i g. 6), wobei insgesamt drei Nutenpaare vorgesehen sind.

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

In F i g. 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 03 mm oder etwa 03 mm größere Erstreckung aufweisen als die Länge der Schraubendruckfeder 31 in entspanntem Zustand. Dieses Übermaß der Fensterbreite b von etwa 03 mm

gegenüber der Schraubendruckfedcrlänge 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 Ver- 5 zahnungsring 19 bzw. 19a und Kupplungsnabe 15 statt, wodurch eben diese Klappergeräusche beseitigt werden bzw. deren Entstehung von vornherein vermieden v/ird. Erst diLiich werden die Schraubendruckfedern 31 hinsichtlich Drehmomentübertragung auf die Kupplungs- io nabe 15 wirksam.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

15

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibebeläge tragenden, axial verschieblichen Mitnehmerscheibe, die eine die Reibbeläge tragende Kupplungsscheibe sowie eine Nabe aufweist, die durch eine Keilverzahnung mit der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist, wobei die Kupplungsscheibe gegenüber der Nabe zumindest im Bereich geringer Drehmomente in Umfangsrichtung begrenzt verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kupplungsnabe (15) in axialem Abstand zu derselben ein Verzahnungsring (19, 19a; axial, radial und in Umfangsrichtung beweglich zu der Kupplungsnabe befestigt ist, welcher eine der Kupplungsnabenverzahnung (16) einsprechende !innenverzahnung (24,24a; aufweist, die mit der Äußenverzahnung der Antriebswelle ebenso wie die Kupplungsnabe (15) in Eingriff steht, und daß der Verzahnungsring (19,19a; an seinem Außenumfang mehrere in Umfangsrichtung schräg zur Antriebswellenachse (17) angeordnete Führungsnuten (25 bzw. 30) besitzt, in die mit dec Kupplungsscheibe (10) drehfest verbundene Führungsvorsprünge (27 bzw. 29) eingreifen.

2. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang der Kupplungsscheibe (10) ein Ring (26) befestigt ist, der radial nach innen ,gerichtete Führungsdornen (27) aufweist, die als rührungsvorsprünge jeweils in eine der Führunesnuten (25) am Außenumfang des Verzahnungsringes (19) eingreifen (Fig.l).

3. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Innenumfang der Kupplungsscheibe (10) befestigte Ring (26) drei in gleichmäßige Winkelabständen angeordnete Führungsdornen (27) und der Verzahnungsring (19) an seinem Außenumfang entsprechend drei in gleichmäßigen Winkelabständen liegende Führungsnuten (25) aufweist und daß die Führungsnuten (25) gegenüber der Antriebswellenachse jeweils in einem spitzen Winkel stehen.

4. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß an der Kupplungsscheibe (10), den Verzahnungsring (19a; konzentrisch umgebend, eine Steuerscheibe (28) befestigt ist, die an ihrem Innenumfang als Führungsvor-Sprünge eine schräggestellte Innenverzahnung (29) aufweist, und daß die Innenverzahnung (29) der Steuerscheibe (28) mit entsprechend schräggestellten Nuten (30) am Außenumfang des Verzahnungsringes (19aj zusammenwirkt (F i g. 2—8).

5. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung (29) der Steuerscheibe (28) und die Führungsnuten (30) des Verzahnungsringes (19a; jeweils

in einem Winkel von 45° oder im wesentlichen 45" schräg zur Antriebswellenachse (17) angeordnet sind.

6. Einscheiben-Reibungskupplung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzahnungsring (19, b5 19a; in dem zwischen Kupplungsscheibe (10) und Schwungscheibe (13) vorhandenen, vergleichsweise geringen Bauraum innerhalb der durch die Kupplungsdruckfedern (31) gebildeten Hüllkurve angeordnet ist.

7. Einscheiben-Reibungskupplung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzahnungsring (19, 19a; mittels axial gerichteter Bolzen (20,20a; an der der Schwungscheibe (13) zugewandten Stirnseite (18) der Kupplungsnabe (15) geführt ist

8. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (20,20a; als Schraubenbolzen ausgebildet sind, welche den Verzahnungsring (19,19a; durchsetzen und mit der Kupplungsnabe (15) verschraubt sind, und daß die für den Durchtritt der Bolzen vorgesehenen Ausnehmungen (21) im Verzahnungsring einen größeren Durchmesser aufweisen als die Bolzen selbst.

9. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Bolzen (20, 20a; jeweils ein Absatz (23.23a,) ausgebildet ist, der zugleich der Schraubenkopf ist, und daß der Absatz als Anschlag zur Begrenzung der Axialbeweglichkeit des Verzahnungsringes (19 bzw. 19a; gegenüber der Kupplungsnabe (15) dient

10. Einscheiben-Reibungskupplung nach einem oder mehreren de^ vorstehenden Ansprüche, mit in Fenstern (32) der Kupplungsnabe (15) angeordneten Schraubendruckfedern (31) zur Übertragung der Antriebskräfte von der Kupplungsscheibe (10) auf die Kupplungsnabe, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (32) in Richtung (ty der Schraubendruckfedern (31) jeweils eine um 03 mm oder etwa 03 mm größere Erstreckung aufweisen als die Länge der jeweiligen Schraubendruckfeder (31) in entspanntem Zustand.