DE3343505A1

DE3343505A1 - Reibscheibenkupplung

Info

Publication number: DE3343505A1
Application number: DE19833343505
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. 8720 Schweinfurt Lutz
Original assignee: Sachs Systemtechnik 8720 Schweinfurt GmbH; Sachs Systemtechnik GmbH
Current assignee: LUTZ, DIETER, DR.-ING., 97422 SCHWEINFURT, DE
Priority date: 1983-12-01
Filing date: 1983-12-01
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3343505C2; GB2150654B; GB8429499D0; FR2556062A1; GB2150654A

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibscheibenkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste, um eine Drehachse antreibbare Reibplatte, eine an der ersten Reibplatte drehfest, aber axial verschiebbar geführte zweite Reibplatte, eine axial zwischen der ersten Reibplatte und der zweiten Reibplatte gleichachsig angeordnete, relativ zu den Reibplatten drehbare Kupplungsscheibe, eine die zweite Reibplatte axial federnd auf die erste Reibplatte zu vorspannende Federeinrichtung und eine Ausrückeinrichtung.

Bei herkömmlichen Reibscheibenkupplungen der vorstehenden Art ist die erste Reibplatte als Schwungrad ausgebildet und besteht aus einer einteiligen, relativ schweren Stahlscheibe mit vorbestimmtem Trägheitsmoment.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, wie das Gesamtgewicht der Kupplung für ein vorbestimmtes Trägheitsmoment verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine der beiden Reibplatten in ihrem radial äußeren Bereich aus einem Material besteht, dessen spezifisches Gewicht größer ist als das spezifische Gewicht ihres radial inneren Bereichs. Die radial inneren Bereiche, insbesondere der das Schwungrad bildenden Reibplatte, tragen nur wenig zum Trägheitsmoment bei, erhöhen aber das Gewicht. Das Gewicht der Kupplung kann beträchtlich verringert werden, wenn lediglich die zum Trägheitsmoment vergleichsweise stark beitragenden radial äußeren Bereiche der Kupplung aus einem schweren Material hergestellt werden, während die das Trägheitsmoment vergleichsweise nur wenig erhöhenden radial inneren Bereiche der Reibplatte aus einem leichten Material hergestellt worden.

Die Gewichtsverringerung kann dadurch erzielt werden,

BAD ORIGINAL

~5-

daß die Reibplatte insgesamt aus einem leichten Material besteht und auf ihrem Umfang einen Ring aus schwerem Material trägt. Als leichtes Material kann beispielsweise Kunststoff, insbesondere kohlenstoffaserverstärkter Duroplast-Kunststoff oder Aluminium verwendet werden. Anstatt das schwerere Material als homogenen Ring auf eine Scheibe oder Ringscheibe aus dem leichteren Material aufzubringen, kann dcis spezifische Gewicht des Kunststoffs bzw. Aluminiums durch Einlagern von Partikeln des schwereren Materials örtlich erhöht werden. Als Schwerstoffpartikel eignen sich Grauguß, Stahl oder auch relativ schwere Mineralien, wie z. B. Schwerspat oder dergleichen. Soweit die Reibeigenschaften der für die Reibplatten verwendeten Materialien nicht den gewünschten Anforderungen entsprechen, können die Reibplatten mit zusätzlichen Reibbelägen, insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff belegt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist auf den Außenumfang der das Schwungrad bildenden Reibplatte ein vorzugsweise aus Stahl bestehender Ring im Preßsitz aufgezogen. Der Ring, der zugleich als Kupplungsgehäuse ausgenutzt werden kann, nimmt auftretende Zentrifugalkräfte auf. Der Ring ist entlang seines der anderen Reibplatte axial abgewandten Rands unter Bildung eines die erste Reibplatte hintergreifenden, nach radial innen ragenden Ringflansches eingerollt. Durch das Einrollen wird der Ring nicht nur axial gesichert, sondern auch mit radialer Vorspannung fest auf den Außenumfang der Reibplatte aufgespannt.

Für die Befestigung der das Schwungrad bildenden Reibplatte ist bevorzugt eine mit Sicken versehene Blechscheibe vorgesehen. Die Sicken versteifen die Blechscheibe sowohl axial al-s auch in Umfangsrichtung. Die

BAD ORIGINAL

Blechscheibe überträgt das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Reibplatten und nimmt die axiale Ausrückkraft der Kupplung auf. Zweckmäßigerweise ist der Außendurchmesser der Blechscheibe gleich oder größer als der Außendurchmesser der Kupplungsscheibe und ragt bis in den Befestigungsbereich des Kupplungsgehäuses.

Die Sicken laufen bevorzugt im wesentlichen radial zur Drehachse und bilden zwischen der Blechscheibe und der benachbarten Reibplatte Kühlluftkanäle.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch die obere Hälfte einer gezogenen Kraftfahrzeug-Reibscheibenkupplung;

Fig. 2 eine radiale Detailansicht der Kupplung nach Fig. gesehen in Richtung II;

Fig. 3 einen Axiallängsschnitt durch die obere Hälfte einer gedrückten Kraftfahrzeug-Reibscheibenkupplung und

Fig. 4 einen Axiallängsschnitt durch die obere Hälfte einer anderen Ausführungsform einer gezogenen Kraftfahrzeug-Reibscheibenkupplung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte gezogene Kraftfahrzeug-Reibscheibenkupplung umfaßt ein Schwungrad 1 , welches mittels einer ringförmigen Blechscheibe 3 an einem Flansch 5 einer um eine Drehachse 7 rotierenden Kurbelwelle. 9 gleichachsig befestigt ist. Das Schwungrad 1 trägt ein im wesentlichen ringförmiges Kupplungsgehäuse

BAD ORIGINAL

11t welches auf der der Kurbelwelle 9 axial abgewandten Seite des Schwungrads 1 eine im wesentlichen ringscheibenförmige Anpreßplatte 13 umschließt. Die Anpreßplatte 13 ist mit Hilfe mehrerer in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Tangentialstraps 15 drehfest, aber axial verschiebbar, an dem Kupplungsgehäuse 11 geführt. Axial zwischen dem Schwungrad 1 und der Anpreßplatte 13 ist gleichachsig mit der Drehachse 7 eine Kupplungsscheibe 17 angeordnet, die in üblicher Weise axial verschiebbar, aber drehfest mit einer Eingangswelle 19 eines nicht näher dargestellten Getriebes gekuppelt ist. Die Kupplungsscheibe 17 trägt Reibbeläge 21 und kann bei 23 angedeutete Torsionsschwingungsdämpfer sowie nicht näher dargestellte Reibschwingungsdämpfer umfassen. Zwischen dem Kupplungsgehäuse 11 einerseits und der Anpreßplatte 13 andererseits ist eine Membranfeder 25 eingespannt, die die Anpreßplatte 13 über die Reibbeläge 21 der Kupp- - lungsscheibe 17 gegen das Schwungrad 1 federnd vorspannt. Die Membranfeder 25 ist hierbei im Bereich ihres Außenumfangs am Kupplungsgehäuse 11 abgestützt und liegt entlang eines Durchmessers zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser an Vorsprüngen 27 der Anpreßplatte 13 an. Mittels eines an einem Führungsrohr 29 des Getriebes axial verschiebbar geführten Ausrück-Wälzlagers 31, welches an den radial inneren Enden der Zungen der Membranfeder 25 angreift, kann die Anpreßplatte 13 von der Anpreßkraft der Membranfeder 25 entlastet und die Kupplung ausgerückt werden.

Das Schwungrad 1 besteht aus einem verglichen mit herkömmlichen Schwungradmaterialien leichteren Material, insbesondere aus kohlenstoffaserverstärktem Duroplast-Kunststoffmaterial, beispielsweise Phenolharz oder Epoxydharz. In den radial äußeren Bereich des Schwungrads , welcher einen vergleichsweise hohen Beitrag zum

BAD ORIGINAL

Trägheitsmoment liefert, sind Schwerstoffpartikel 33 eingelagert/ die das spezifische Gewicht des Kunststoffmaterials im radial äußeren Bereich verglichen mit dem schwerstoff partikelfreien, radial inneren Bereich erhöhen. Die Schwerstoffpartikel können beispielsweise aus Grauguß, Stahl oder einem schweren Mineral, wie z. B. Schwerspat, bestehen. Die Anpreßplatte 13, die bevorzugt ebenfalls aus einem verglichen mit herkömmlichen Anpreßplatten leichteren Material besteht, ist vorzugsweise aus dem Material des Schwungrads hergestellt. Auch hier können, wie bei 3 4 angedeutet, zur Erhöhung des Schwungmoments im radial äußeren Bereich Schwerstoffpartikel der vorstehenden Art eingelagert sein.

Das Schwungrad 1 trägt einen Reibbelag 35 zur Verbesserung der Reibeigenschaften. Der Reibbelag kann beispielsweise aus kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoff oder Aluminium bestehen und gegebenenfalls entfallen. Alternativ kann auch die Anpreßplatte 13 mit einem derartigen Reibbelag versehen sein.

Das Kupplungsgehäuse 11 umgreift einen radial abstehenden Ringflansch 37 des Schwungrads 1. Es sitzt mit radialer Vorspannung im Preßsitz auf dem Außenumfang des Ringflansches 37 und nimmt die auf das Schwungradmaterial einwirkenden Zentrifugalkräfte auf. Der der Membranfeder 25 axial abgewandte Rand des Kupplungsgehäuses 11 ist hinter die kurbelwellenseitige Stirnfläche des Schwungrads 1 eingerollt und bildet einen radial nach innen ragenden Ringflansch 39, der das Kupplungsgehäuse 11 am Schwungrad 1 hält. Durch das Einrollen des Rands des Kupplungsgehäuses 11 wird zugleich das Kupplungsgehäuse 11 radial fest auf das Schwungrad 1 aufgespannt. In axialer Gegenrichtung fixiert eine axial zum Ringflansch 39 weisende Schulter 41 das Kupplungsgehäuse 11 am Schwungrad 1. Auf -der Außenseite der durch die Schulter 41 gebildeten Kehle sitzt ein Zahnkranz 43 für

den Eingriff des Anlasserritzels.

Die Blechscheibe 3 ist an ihrem radial inneren Rand mit Schrauben 45 am Flansch 5 der Kurbelwelle 9 angeschraubt. Die Blechscheibe 3 ragt über den Innenumfang des im wesentlichen ringscheibenförmigen Schwungrads 1 nach radial innen vor und erstreckt sich nach radial außen im wesentlichen bis zum Außenumfang des Schwungrads 1, wo sie mit Schrauben 47 durch den Ringflansch hindurch an dem Schwungrad 1 angeschraubt ist. In die Blechscheibe 3 sind im wesentlichen radial verlaufende Rippen bzw. Sicken 49 gedrückt, die die Blechscheibe sowohl axial als auch in Umfangsrichtung aussteifen. Die zwischen der Blechscheibe 3 und dem Schwungrad 1 verlaufenden Sicken bilden radial beiderseits des Schwungrads offene Kühlluftkanäle zur Kühlung des Schwungrads 1.

Zwischen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Kühlluftkanälen kann sich das Schwungrad 1 auf seine ganze radiale Breite an der Blechscheibe 3 abstützen.

Das Schwungrad 1, die Anpreßplatte 13, die Kupplungsscheibe 17 und die Membranfeder₍25 bilden eine Einheit, die als solche mittels der Schrauben 47 lösbar an der Blechscheibe 3 und damit an der Kurbelwelle 9 befestigt werden kann. Eine derartige Baueinheit läßt sich leichter montieren als herkömmmliche Kupplungen, bei welchen die Druckplatteneinheit gegen die Kraft der Membranfeder am Schwungrad befestigt worden muß. Gegebenenfalls können zusätzliche, das Zentrieren erleichternde Zentrierzapfen oder dergleichen vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt eine gedrückte Kraftfahrzeug-Reibscheibenkupplung, die sich von der Kupplung der Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur durch die Anordnung ihrer die Anpreßplatte an dem Schwungrad- führenden Tangentialstraps und

BAD ORlGfNAL

die entsprechend der Betätigungsart abweichende Abstützung der Membranfeder am Kupplungsgehäuse und der Anpreßplatte sowie dem Ausrück-Wälzlager unterscheiden. Gleichwirkende Teile sind mit gegenüber den Fig. 1 und 2 um die Zahl 100 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet. Zur näheren Erläuterung wird insoweit auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2 Bezug genommen.

Im einzelnen sind die Nasen 127 der Anpreßplatte 113 an deren Außenumfang angeordnet und stützen sich im Bereich des Außenumfangs der Membranfeder 125 an dieser ab. Das Kupplungsgehäuse 111 greift auf der der Anpreßplatte 113 axial abgewandten Seite bis in einen mittleren Bereich der in diesem Bereich am Kupplungsgehäuse 111 abgestützten Membranfeder 125. Die Anpreßplatte 113 wird durch eine zur Kurbelwelle 109 gerichtete Ausrückbewegung des Ausrückwälzlagers 131 von der Vorspannkraft der Membranfeder 125 entlastet. Die Tangentialstraps 115 sind mit ihrem einen Ende an der Anpreßplatte 113, mit ihrem anderen Ende jedoch unmittelbar/ also nicht über das Gehäuse 111 an dem Schwungrad 101 befestigt. Diese Art der Befestigung erleichert den Zusammenbau der Kupplung und kann gegebenenfalls auch bei der gezogenen Kupplung der Fig. 1 angewandt werden. Insbesondere die Art der Gewichtsverteilung des Schwungrads 101 und gegebenenfalls der Anpreßplatte 113 ist entsprechend der gezogenen Kupplung der Fig. 1 und 2 bemessen. Ebenso ist in gleicher Weise die Befestigung der Kupplungsbaueinheit an der Blechscheibe 103 gewählt.

Fig. 4 zeigt eine gezogene Kraftfahrzeug-Reibungskupplung, deren Schwungrad 201 unmittelbar mittels Schrauben 203 an einem Flansch 205 einer um eine Drehachse 207 rotierenden Kurbelwelle 209 befestigt ist. Die Kupplung umfaßt ein Gehäuse 211, welches mittels Schrauben 213 an der kurbelwellenfernen axialen Stirnseite des Schwungrads

201 angeschraubt ist. Das Gehäuse 211 umschließt eine Anpreßplatte 213, die mittels mehrerer in Umfangsrichtung verteilter Tangentialstraps 215 drehfest aber axial verschiebbar an dem Gehäuse 211 befestigt ist. Axial zwischen

S der Anpreßplatte 213 und dem Schwungrad 201 ist eine Kupplungsscheibe 217 angeordnet, die in üblicher Weise drehfest aber axial verschiebbar auf einer Eingangswelle 219 des nicht näher dargestellten Getriebes sitzt. Die Kupplungsscheibe 217 trägt Reibbeläge 221 und umfaßt gegebenenfalls einen Torsionsschwingungsdämpfer 223. Eine Membranfeder 225 ist im Bereich ihres Außenumfangs an dem Kupplungsgehäuse 211 abgestützt und liegt an einem Umfang zwischen ihrem Außenumfang und ihrem Innenumfang an Nasen 227 der Anpreßplatte 213. Mittels eines Ausrückers 229 kann die Anpreßplatte 213 entlastet und die Kupplung ausgerückt werden.

Das Schwungrad 201 hat im wesentlichen Ringscheibenform und trägt im Bereich der Reibbeläge 221 der Kupplungsscheibe 217 ebenfalls einen Reibbelag 231 aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff oder Aluminium. Im übrigen besteht das Schwungrad 201 aus einem leichteren Material als herkömmliche Schwungräder, beispielsweise aus kohlenstoff aserverstärktem Duroplast-Kunststoff oder Aluminium, wobei im radial äußeren Bereich des Schwungrads zur Erhöhung des Trägheitsmoments Schwerstoffpartikel 233 eingelagert sind. Die Schwerstoffpartikel können wiederum aus . Grauguß, Stahl oder einem Mineral, beispielsweise Schwerspat, bestehen. Um Zentrifugalkräfte besser aufnehmen zu können, kann der Außenumfang des Schwungrads 201 zusätzliehe Armierungsschichten 235 enthalten.

Die Kupplung gemäß Fig. 4 kann auch als gedrückte Kupplung aufgebaut sein.

-iS-

Leerseite -

Claims

P atentansprüche

1. Reibscheibenkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend

a) eine erste um eine Drehachse antreibbare Reibplatte (1? 101; 201),

b) eine an der ersten Reibplatte {1; 101; 201) drehfest, aber axial verschiebbar geführte zweite Reibplatte (13; 113; 213),

c) eine axial zwischen der ersten Reibplatte (1; 101; 201) und der zweiten Reibplatte (13; 113; 213) gleichachsig angeordnete, relativ zu den Reibplatten drehbare Kupplungsscheibe (17; 117; 217),

d) eine die zweite Reibplatte (13; 113; 213) axial federnd auf die erste Reibplatte (1; 101; 201) zu vorspannende Federeinrichtung (25; 125; 225) und

e) eine Ausrückeinrichtung (31; 131; 229),

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Reibplatten (1; 101; 201) in ihrem radial äußeren Bereich aus einem Material besteht, dessen spezifisches Gewicht größer ist als das spezifische Gewicht ihres radial inneren Bereichs.

2. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Reibplatten (1; 101; 201) aus einem ersten Material hergestellt ist, in welches im äußeren Bereich der Reibplatte Partikel aus einem zweiten Material mit höherem spezifischen Gewicht als das erste Material eingelagert sind.

3. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Kunststoff oder Leichtmetall ist.

.3-

4. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material ein kohlenstoffaserverstärkter Duroplast-Kunststoff ist.

5. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material Grau-Schwermetall
guß, Stahl₍ oder ein Mineral ist.

6. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Reibplatten (1; 101; 201) einen Reibbelag (35; 135; 231) trägt, an welchem die Kupplungsscheibe (17; 117; 217) mit ihren Reibbelägen (21; 121; 221) anliegt.

7. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (35; 135; 231) der Reibplatte (1; 101, 201) aus kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoff oder Leichtmetall besteht.

8. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reibplatte (1; 101; 201) in ihrem radial äußeren Bereich ein höheres spezifisches Gewicht hat als in ihrem inneren Bereich und daß ein geschlossener Ring (11; 111, 235) den Außenumfang der ersten Reibplatte (1; 101; 201) fest umschließt.

9. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring als ringförmiges Kupplungsgehäuse (11; 111) ausgebildet ist, an welchem eine scheibenförmige, an der zweiten Reibplatte (13; 113) abgestützte Feder (25; 125) abgestützt ist.

10. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (11; 111) entlang seines der zweiten Reibplatte (13; 113) axial abgewandten Rands unter Bildung eines die erste Reibplatte (1; 101) hintergreifenden, nach radial innen ragenden Ringflansches (39; 139) eingerollt ist.

11. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reibplatte (1; 101) die Form einer Ringscheibe hat und eine nach radial · innen über den Innenrand der Ringscheibe vorstehende Blechscheibe (3; 103) trägt, in die Sicken (49; 149) gedrückt sind, die die Blechscheibe (3; 103) sowohl axial als auch in ümfangsrichtung versteifen.

12. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Blechscheibe (3; 103) gleich oder größer als der Außendurchmesser der Kupplungsscheibe (17; 117) ist.

13. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (49; 14 9) im wesentlichen radial verlaufen und axial zwischen der Blechscheibe (3; 103) und der Ringscheibe (1; 101) radiale Kühlluftkanäle bilden.

14. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die zweite Reibplatte (113) über mehrere in Umfangsrichtung verteilte Tangentialstraps (115) drehfest aber axial verschiebbar an der ersten Reibplatte (101) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Tangentialstraps (115) unmittelbar an der ersten Reibplatte (101) einerseits und der zweiten Reibplatte (113) andererseits befestigt sind.