DE3347203A1

DE3347203A1 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE3347203A1
Application number: DE19833347203
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kadoma Osaka Kabayama
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1984-07-05
Also published as: US4564097A; JPS59103934U; ZA839605B; FR2538480A1; GB2132736B; GB2132736A; AU2252783A; AU563004B2; DE3347203C2; GB8334150D0; JPH0317061Y2

Description

Dipl.-Ing. OUo Flügel, üipl.-lng..Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimustr. 81, D-8 München 81

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 57-197234 vom 28. Dezember 1982 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 für Kraftfahrzeuge.

Bei der Kupplungsscheibe einer Reibkupplung nach, üblicher Vorstellung weist ein mit. einer Keilnabe einstückig ausgebildeter ringförmiger Flansch eine Vielzahl von Öffnungen, Ausnehmungen oder dergleichen auf, in welche erste (für einen ersten Torsionsvorgang),. zweite und dritte Torsionsfedern eingesetzt sind, und durch welche Anschlagbolzen hindurchragen. Diese Öffnungen und/oder Ausnehmungen sind, in ümfangsrichtung nebeneinander angeordnet, wodurch die Festigkeit des Flansches möglicherweise beeinträchtigt wird. Außerdem wird die erste Torsionsfeder über den gesamten Torsionsbereich der Kupplungsscheibe zusammengedrückt, das heißt mit anderen Worten, daß die Kompression der ersten Feder vor Beginn der Kompression der zweiten und- dritten Feder eingeleitet ,wird und daß die maximale Länge der Kompression der ersten Feder langer, ist und einem maximalen Torsionswinkel der Kupplungsscheibe entspricht. Die. Kompressionsgeschwindigkeit" der ersten Feder ist also sehr hoch, weshalb ein beabsichtigter erster Torsionsvorgang (innerhalb eines kleinen Torsionsbereichs) mit dieser' Art Feder nur schwer erreichbar ist. Schließlich ist die Feder in einem radial äußeren Bereich des Flansches angeordnet und ist mit Hinblick auf den Torsionsvorgang möglicherweise nicht weich genug, selbst dann, wenn es sich bei der ersten Feder um einen dünne Feder handelt. Bei den

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herkömmlichen Konstruktionen ist die Herstellung der verschiedenen Arten von Scheiben, die jeweils über andere Hysteresedrehmoment-Charakteristiken verfügen, die durch Reibeinrichtungen zum Beispiel in der Art von Reibscheiben erzielt werden, schwierig.

Zur Lösung dieses Problems hat die Anmelderin in der U.S.-Patentanmeldung 347,157 (P 32 05 039.9-12) vom 09. Februar 1982 eine Konstruktion vorgeschlagen, bei welcher ein Nabenflansch in einen radial äußeren und einen inneren Flansch unterteilt ist. Bei dieser Scheibe ist eine erste Feder zwischen dem inneren und äußeren Flansch angeordnet, und die zweiten (und
dritten)Federn sind in dem äußeren Flansch angeordnet. Da bei dieser Scheibe die erste Feder, nämlich eine zusammendrückbare Schraubenfeder, in radialer Richtung ziemlich außen angeordnet ist, kann das ansteigende Drehmoment, das zu übertragen ist, mit Hinblick auf den Torsionswinkel nicht ausreichend verringert werden. Ein weiterer Nachteil bei der Scheibe nach dem Stand der Technik ist die komplizierte Konstruktion sowie die Schwierigkeit der Herstellung einer möglichst kompakten Scheibe.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe ohne die oben beschriebenen Nachteile zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

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Zui Lösung dieser. AuIgabc ist eine Nabcp.c i in i chi w\q vorgesehen, die in eine radial äußere und eine innere Nabe unterteilt ist, die beide mittels einer ersten, dazwischen angeordneten Federeinrichtung miteinander verbunden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es folgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Es zeigt: .

Figur 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe, die dem Schnitt entlang der Linie I-I von Figur 2 entspricht?

Figur 2 eine. Schnittansicht entlang der Linie II-II von Figur 1;

Figur 3 eine graphische Darstellung der Torsionscharakteristik der erfindungsgemäßen Kupplungs-. scheibe;

Figur 4 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.

In Figur 1 weist eine Nabeneiririchtung 1 koaxial angeordnete innere und äußere Naben 2 und 3 auf. Die.äußere Nabe 3 weist einen damit einstückigen radialen Nabenflansch 4 auf. Die innere Nabe 2 (Keilnabe) ist an deren Innenumfang mit einer Keilverzahnung 5 versehen und wird damit auf eine nicht abgebildete Kupplungsausgangsweile aufgekeilt. Die Nabe 2 ist an deren Aussenumfang mit einer Verzahnung 6 versehen, die parallel zu der Verzahnung 5 angeordnet ist und mit ei-

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ner Verzahnung 7 am Innenumfang der Nabe 3 kämmt. Wie in Figur 2 gezeigt, besteht zwischen den Oberseiten der Zähne 7 und den Unterseiten von Höhlungen 8 zwischen den Zähnen der Nabe 3 Gleitkontakt. Zwischen den Oberseiten der Zähne 7 und den Unterseiten von Höhlungen 10 zwischen den Zähnen 6 der Nabe 2 sind radiale Lücken ausgebildet.

In der dargestellten Ausführungsform weist jede der Verzahnungen 6 und 7 jeweils sechs Zähne auf. Sich in Umfangsrichtung ausdehnende Lücken 12 und 12' sind jeweils zwischen beiden Seitenflächen von drei Zähnen der Verzahnung 6 und den benachbarten Seitenflächen der Zähne der Verzahnung 7 angeordnet. Eine weiche, dünne Platten- bzw. Scheibenfeder 14 für einen ersten Torsionsvorgang ist in jeder der Lücken 12 und 12' angeordnet . Jede Feder 14 weist mit Hinblick auf die radiale Scheibenrichtung eine gewellte Form auf, Die konvexen Bereiche jeder Feder 14 greifen an den Seitenflächen der Verzahnungen 6 und 7 an. Sich in Umfangsrichtung erstreckende Lücken 13 und 13 V die enger bemessen sind als die. Lücken 12 und 12', sind je-· weils zwischen beiden Seitenflächen der anderen drei Zähne der Verzahnung 6 und den Seitenflächen der Zähne der Verzahnung 7 ausgebildet. Die mit den Federn 14 aneinandergreifenden Zähne 6 und die den Lücken 13 und 13' benachbarten Zähne 6 sind abwechselnd angeordnet. Wie in Figur 1 gezeigt ist, entspricht die Länge oder Breite jeder Feder 14 im wesentlichen der axialen Länge der Naben 2 und 3.

Eine ringförmige Halteplatte 18 ist auf einer Seite des Flansches 4 angeordnet (Figur 1). Eine Reibscheibe 15, eine Reibplatte 16 und eine Reibfeder 17 sind zwi-

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sehen dem Flansch 4 und der Platte 18 angeordnet. Eine ringförmige Kupplungsplatte 19 ist mit einer Reibscheibe 15 dazwischen auf der anderen Seite.des Flansches 4 angeordnet. Radial äußere Bereiche der Platten 18 und 19 sind· durch Anschlagbolzen 20 fest miteinander verbunden. Letztere erstrecken sich jeweils durch Öffnungen 21, die in- radial äußeren Bereichen des Flansches 4 ausgebildet sind. Radial innere Bereiche der Platten 18 und 19 sind gebogen und erstrecken sich' in axial äußerer Richtung entlang des äußeren Umfangsbereichs der Nabe 3, so daß jeweils zylinderförmige Bereiche gebildet werden. Radial innere Endbereiche der Platten 18 und 19 sind gebogen und erstrecken sich von den zylinderförmigen Bereichen aus jeweils in radial innerer Richtung. Beide der radialen Endbereiche (ringförmige Bereiche) überdecken und berühren die beiden Endflächen der Naben 2 und 3, wodurch verhindert wird, daß sieh die Naben 2 und 3 in axialer Richtung relativ zueinander bewegen und daß die Federn 14 zwischen den Zähnen der Verzahnungen 6 und 7 herausspringen. '

Wie Figur 2 zeigt, weist der Nabenflansch\4 drei Öff-' nungen 22 und drei Öffnungen 26 auf. Die Öffnungen 22 und 26 sind abwechselnd auf. ein- und derselben Kreislinie angeordnet. Zweite Torsionsfedern 23, die als zusammendrückbare Schraubenfedern ausgebildet sind und sich parallel zu den Tangenten der Scheibe erstrecken, sind jeweils in den Öffnungen 22 vorgesehen. Die aus der Öffnung. 22 hervorspringenden Bereiche jeder Feder 23 greifen in Öffnungen 24 und 25, die in den Platten 18 und 19 ausgebildet und im dargestellten ursprünglichen Zustand in axialer Richtung mit der Öffnung 22 übereinstimmend angeordnet sind. Endflächen 22a, 24a und 25a der Öffnungen 22, 24 und 25 stimmen im ur-

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sprünglichen Zustand in axialer Richtung überein und berühren die Enden der Feder 23.

Dritte Torsionsfedern 27, die mit den Federn 23 vergleichbar sind, sind in den Öffnungen 26 angeordnet, wobei im ursprünglichen Zustand in Umfangsrichtung dazwischen Lücken 28 und 28' vorhanden sind. Aus den Öffnungen 26 hervorspringende Bereiche der Federn 27 sind in den Öffnungen 29 und 30 angeordnet und berühren Endflächen 29a und 30a der Öffnungen 29 und 30.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind Pufferplatten 31 an den äußeren Randbereichen bzw. Umfangsbereichen der Kupplungsplatte 19 befestigt. Ringförmige Reibbeläge 32 sind an beiden Flächen der Platten 31 befestigt. Die Beläge 32 sind zwischen einem nicht abgebildeten Schwungrad eines Motors und einer nicht abgebildeten Druckplatte angeordnet.

Nachstehend wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe nach einer bevorzugten Ausführungsform erläutert.

Zur Übertragung der Motordrehkraft auf die Räderantriebswellen werden die Beläge 32 der Scheibe durch die Druckplatte an das Schwungrad gedruckt, so daß die Kraft oder das Drehmoment über die innere Keilnabe 2 auf die Kupplungswelle übertragen wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch wird die Betriebsweise im Zusammenhang mit der Drehmomentübertragung von der Nabe 2 auf die Beläge 32 beschrieben. Wenn das Drehmoment aus der Richtung A eingeleitet wird, werden die Federn 14 in der ersten Stufe zusammengedrückt, weil der Flansch 4 über die Federn 23 und 27 mit großer Federkraft mit der Kupplung und den Halteplatten 18 und

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19 verbunden ist. Da die Federn.14 schwach ausgebildet sind bzw. über eine geringe Federkraft verfügen, ist die Anstiegsrate bzw. Anstiegsgeschwindigkeit des Torsionsdrehmoments T. (übertragenes Drehmoment) gegenüber dem Anstieg des.Torsionswinkels D gering, wie das anhand der. Linie Tl in Figur 3 gezeigt ist. Ist der.Torsionswinkel D auf einen Wert von Θ1 angestiegen, so verkleinern sich die Lücken 13 zwischen den Zähnen 6 und 7 auf Null, und die Zähne 6 berühren die Zähne 7, so daß der innere Keil bzw. die innere Keilnabe 2 fest mit der äußeren. Nabe 3 zusammengeschlossen wird. In diesem Zustand sind die Lücken 12 nicht auf Null reduziert, und die Federn 14 sind nicht vollständig zusammengedrückt. Danach werden die Naben 2 und 3 als eine Einheit gedreht und die Federn 23 zusammengedrückt; Wenn sich die Naben 2 und 3 in einem Winkel von Θ2 drehen, verkleinern sich die Lücken " 28 auf Null, und die Endflächen 26a der Öffnungen 26 berühren die jeweiligen Enden der dritten Federn 27, so daß letztere zusammengedrückt werden. Wenn sich die Naben 2 und 3 zusammen in einem Winkel θ3 drehen, berühren die Anschlagbolzen 20 die jeweiligen Endflächen 21a der Öffnungen 21, so daß alle Elemente der Scheibe zu einer Einheit zusammengeschlossen werden und der Torsionswinkel den Maximalwert erreicht.

Ein erstes Hysteresedrehmoment entsteht durch die Reibung der Federn 14. Eine zweite und dritte Hysterese entsteht durch die Reibung zwischen dem Flansch 4 und den Platten 18 und 19. Das erste Hysteresedrehmöment läßt sich dadurch ändern, daß die Anzahl . der konvex ausgebildeten Bereiche der Federn 14 verändert wird. Das zweite und dritte Hysteresedrehmoment läßt sich ändern, in dem der Reibungskoeffizient zwischen dem Flansch 4 und den Platten 18 und 19 . verändert wird.

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Während der Torsionswinkel· von seinem Maximaiwert abfällt, vergrößert sich das Torsicnsdrehmoment wie anhand der Linien T3', T2' , Tl¹ in Figur 3 gezeigt. Da die erste Hysterese sehrklein ist, sind beide Drehmomentarten Ti, Ti¹ anhand ein- und derselben Linie in Figur 3 dargestell·^ Die linke Hälfte von Figur 3 zeigt-die Drehmomentcharakteristik bei einem sich in der entgegengesetzten (negativen) Richtung ändernden Winkel,

Wie vorstehend beschrieben, ist die Nabeneinrichtung 1 erfindungsgemäß in eine innere Nabe.2 mit Außenverzahnung 6 und eine äußere Nabe 3 mit Innenverzahnung ■ 7 und den Radiaifl·ansch 4 unterteilt. Sowohl die Zähne der Verzahnung 6 als auch die Zähne der Verzahnung 7 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, wobei einige der Zähne der Verzahnungen 6 und 7 über elastische Einrichtungen (Federn 14), die in den Lücken 12 und 12' angeordnet sind, miteinander verbunden sind. Die Lücken 12 und 12' für die Federn 14 sind länger ausgebildet als die Lücken 13 und l·3 ' , in welchen die Federn i4 nicht angeordnet sind, so daß die Federn 14 nicht vollständig zusammengedrückt werden können. Ein Paar Seitenplatten (Kupplungsplatte 19 und Halteplatte 18) sind beidseitig des Flansches 4 angeordnet und über die Federn 23 und 24 für die. zweite und weitere Betriebsstufen mit diesem verbunden. Die radial inneren Enden der Platten 18 und 19 erstrecken sich entlang der Enden der Naben 2 und 3 und bilden einen Anschlag, wodurch verhindert wird, daß die ersten Federn 14 aus den Lücken 12 und 12' herausspringen. Diese Konstruktion führt zu folgenden Vorteilen: (a) Da die erste elastische Einrichtung in den eng bemessenen Lücken der Nabeneinrichtung 1 angeordnet werden kann, läßt sich die Scheibe mit kleinen Abmes-

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sungen sowie baulich einfach ausbilden. Ferner läßt sich der erste Torisionswinkel ausreichend groß bemessen. - , - ...
Cb) Da die erste elastische Einrichtung, zum Beispiel in Form der dünnen Plattenfedern 14, an radial inneren Position der Scheibe angeordnet ist, läßt-sich die erste elastische. Einrichtung mit Hinblick auf die Torsion weich bzw. nachgiebig ausbilden, und die Anstiegsrate des Drehmoments kann mit Hinblick auf den Anstieg des Winkels ausreichend klein bemessen werden, wie das anhand der Linie Tl in Figur 3 gezeigt ist.

(c) Da sich das erste Hysteresdrehmoment anhand der Anzahl der konvex ausjgebildeten Bereiche der Federn 14 bestimmen läßt, lassen sich verschiedene Arten von Scheiben, die jeweils über ein unterschiedliches erstes Hysteresdrehmoment verfügen, relativ einfach konstruieren, indem lediglich die unterschiedlichen Federn 14 verwendet werden. '

Die unter (a) bis (c) genannten Vorteile ermöglichen, daß Drehmomentstöße und Geräusche verhindert werden können.

(d) Da verhindert wird, daß die dünnen Plattenfedern 14 vollständig zusammengedrückt werden, wird deren Betriebsdauer, bzw. Dauerhaftigkeit entsprechend verlängert. Da die erste elastische Einrichtung (Federn 14) nur im ersten Torsionsvorgang zusammengedrückt werden, läßt sich die beste Charakteristik für die erste Feder 14 auswählen, ohne daß eine lange Kompression berücksichtigt werden muß. Da der Flansch 4 nicht mit Lücken für den ersten Torsionsvorgang ausgestattet werden muß, in welchen sich die Federn bewegen, ohne zusammengedrückt zu werden, können die Längen der Öffnungen 22 und 2 6 kurz bemessen werden, wodurch dem Flansch 4 größere Festigkeit verliehen wird. Auch die Länge der Öffnungen 20 für Anschlägbolzen 21 kann kurz bemessen

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sein, was ebenfalls zu einer größeren Festigkeit des Flanschest beiträgt.

Bei einer Abwandlung der Erfindung werden die Baulichkeiten gemäß Figur 4 berücksichtigt. Dabei ist die axiale Erstreckung einer äußeren Nabe 3 langer als die einer inneren Nabe 2. Die äußere Nabe 3 ist am Innenumfang ihrer beiden Enden mit ringförmigen Vertiefungen 35 ausgestattet, in welche ringförmige Spangen bzw. Klammern eingepaßt sind, die eine axiale Bewegung der Naben 2 und 3 verhindern und ebenso, daß die Federn 14 herausspringen.

Anstelle einer der Spangen bzw. Klammern 36 kann an einem Ende der Nabe ein nach innen gerichteter Radialflansch ausgebildet werden. Die Federn 14 können gekrümmt ausgebildet sein oder sich entlang der axialen Richtung der Scheibe erstrecken» Anstelle der Plattenfedern 14 können auch Gummielemente Anwendung finden. Es können weniger als drei oder mehr als drei Federn 14 oder Gummielemente verwendet werden. Die elastische Einrichtung kann bei einigen Zähnen der Innenverzahnung 7 beidseitig vorgesehen werden. Gummielemente oder eine Kombination aus Federn und Gummielementen können die zweite und/oder mehrere elastische Einrichtungen bilden. Die elastische Einrichtung kann so konzipiert werden, daß die Scheibe über zwei, vier oder mehrere Torsionsstufen verfügt.

Obgleich die Erfindung im Rahmen bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, sind Abwandlung hinsichtlich der Kombination und Anordnung von Teilen möglich, ohne dabei vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen wiedergegeben ist.

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1	Nabeneinrichtung
2	innere Nabe
3	äußere Nabe
4	Flansch
5	Keilverzahnung
6	Außenverzahnung
7	Innenverzahnung
8	Höhlungen
9.
10	Höhlungen
11
12 12'	Lücken
13 13·	Lücken
14	dünne Plattenfeder
15	Reibscheibe
16	Reibplatte
17	Reibfeder
18	Halteplatte
19	Kupplungsplatte
20	Anschlagbolzen
21	Öffnungen
22	Öffnungen
22a	Endfläche
23	zweite Torsionsfedern
24	Öffnungen
24a	Endfläche ·
25	Öffnungen
25a	Endfläche
26	Öffnungen
27	dritte Torsionsfedern
NJ NJ OO 00	Lücken
29	Öffnungen
29a	Endflächen
30	Öffnungen
30a	Endflächen

21a Endflächen'

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31 Pufferplatten

32 ringförmige .Reibbeläge

Claims

Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-lng. Manfred Siigcr, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho

1-1, 1-chome, Kida-Motomiya,

Neyagawa-shi,

japan 12.350 fl/wa

KUPPLUNGSSCHEIBE

Patentansprüche

Kupplungsscheibe, gekennzeichnet durch eine Nabeneinrichtung (1) mit einer an eine Welle anzuschließenden und eine Außenverzahnung (6) aufweisenden inneren Nabe (2) und einer äußeren Nabe (3) mit einem Flansch (4) und einer Innenverzahnung (7), die mit der Außenverzahhung (6) kämmt, wobei dazwischen sich in Umfangsrichtung erstreckende Lücken (12,12') vorgesehen sind, eine schwache elastische Einrichtung (14), die in einer oder mehreren der Lücken (12,3-2') ist und die Außen- und Innenverzahnung miteinander verbindet, andere bzw. weitere Lücken (13,13'), in welchen die elastische Einrichtung nicht angeordnet ist, und deren Länge in Umfangsrichtung kürzer bemessen ist als die der Lücken (12,12'), ,so daß die elastische Einrichtung nicht vollständig zusammengedrückt werden kann, einen Anschlag (36), der verhindert, daß sich die Naben (2,3) in axialer Richtung relativ zueinander bewegen und die elastische Einrichtung (14) aus den Lücken (12,12!) herausgerät, ein Paar Seitenplatten (18,19), die beidseitig des Flansches (4) angeordnet und mit einem Drehmomentaufnahmeelement verbunden sind, und wenigstens eine .starke elastische Einrichtung zur Verbindung der Seitenplatten (18,19) mit dem Flansch (4).. . ·

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2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch g eken η zeichnet, daß- der Anschlag durch die radial inneren Enden der Seitenplatten (18,19) gebildet wird, sich über beide Enden der jeweiligen Naben (2,3) erstreckt und diese .überdeckt.
3 . Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 2 oder

3. dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag in Form von ringförmigen Elenventen (36) vorgesehen ist, die sich entlang beider Enden der inneren Nabe (2) erstrecken und am Innenumfang beider Enden der äußeren Nabe (3) festgelegt sind.
4. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke.nnze i.c h η e t, daß die schwache elastische Einrichtung in Form einer gewellten Platten- bzw. Scheibenfeder (14) vorgesehen ist.
5. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwache elastische Einrichtung in Form von Gummielementen vorgesehen ist.

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