DE3400199A1 - Kupplungsscheibe - Google Patents

Description

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Uipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 58-616 vom 06. Januar 1983 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für Reibkupplungen in Kraftfahrzeugen.

Seit einiger Zeit kam es zur Entwicklung und Konstruktion von Leichtmotoren, bei denen jedoch starke Abweichungen des Drehmoments festzustellen sind, die durch die Kupplung auf den Antriebsmechanismus übertragen werden und die Ursache sein können für Geräuschentwicklung in dem Getriebe und Differentialgetriebe durch aneinanderschlagende Zähne der Getrieberäder.

Zur Lösung dieses Problems hat die Anmelderin in der U.S.-Patentanmeldung 347,157 vom 09. Februar 1982 eine Kupplungsscheibe vorgeschlagen, durch welche solche Drehmomentstöße ausreichend gedämpft und Geräusche weitgehend reduziert werden können.

Die Kupplungsscheibe nach dieser US-Patentanmeldung ist in Figur 1 gezeigt. Eine Nabe 1 weist einen Flansch 2 auf, der in einen mit der Nabe 1 einstückig ausgebildeten inneren Flansch 3 und einen äußeren Flansch 4 unterteilt ist. Ein Paar verhältnismäßig dünner Zwischenplatten 5 ist beidseitig des Flansches 4 angeordnet und am Außenumfang der Nabe 1 befestigt, wodurch der Flansch 4 in bezug auf die Nabe 1 gehalten wird. Schwache Federn 6 für einen ersten Torsionsvorgang sind zwischen den Zwischenplatten 5 und dem inneren

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Flansch 3 angeordnet. Federn 7 für einen zweiten und folgende Torsionsvorgänge sind zwischen dem äußeren Flansch 4 und Kupplungs- und Halteplatte 8 und 9 vorgesehen.

Bei dieser Scheibe werden die Kupplungsplatte und Halteplatte 8 und 9 gegenüber dem Flansch 4 verdreht, nachdem sich der Flansch 4 in bezug auf den Flansch 3 in einem vorher festgelegten Winkel gedreht hat. Auf diese Weise läßt sich ein maximaler Torsionswinkel genügend groß bemessen. Da die Federn 6 mit Hinblick auf die Torsion bzw. Verdrehung des Flansches weich bzw. nachgiebig sind, ist die Anstiegsrate des Drehmoments gegenüber der Anstiegsrate des Torsionswinkels gering. Ferner verändert sich das Hysteresedrehmoment in Übereinstimmung mit der Änderung des Torsionswinkels. Diese Merkmale ergeben den Vorteil, daß die Drehmomentstöße absorbiert und dadurch die Geräusche in den Getrieberädern gedämpft werden.

Jedoch werden die Flansche 3 und 4 bei der in Figur 1 gezeigten Kupplungsscheibe, die für einen großen Torsionswinkel ausgelegt ist und über eine veränderliche Hysterese verfügt, durch Schmieden hergestellt, wodurch sich die Herstellungskosten verteuern. Außerdem ist es schwierig, den Flansch 4 koaxial zur Nabe 1 anzuordnen, so daß auch die Federn 6 und 7 nur unter Schwierigkeiten in der exakten Lage angeordnet werden können. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Zwischenplatten 5 brechen bzw. reißen. Der Druck zwischen dem Flansch 3 und den Zwischenplatten 5 ist nicht stabil, so daß ein gewünschtes Drehmoment nur schwer ganz exakt erzeugt werden kann.

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

Diese Aufgabe wird bei einer Kupplungsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale, gelöst.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Nabenflansche erfindungsgemäß aus Blech hergestellt und übernehmen auch die Funktion der üblichen Zwischenplatten.

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

Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Es zeigt:

Figur 1 eine Schnittansichti einer Kupplungsscheibe nach der vorerwähnten US-PS;

Figur 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungsscheibe?

Figur 3 einen Teilschnitt zur Darstellung eines anderen Ausschnitts der Scheibe von Figur 2;

Figur 4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV von Figur 2;

Figur 5 einen Teilschnitt entlang der Linie V-V von Figur 2;

Figur 6 eine graphische Darstellung der Torsionscharakteristik der erfindungsgemäßen Scheibe.

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Figur 1 der Zeichnungen ist eingangs bereits abgehandelt worden.

In Figur 2 ist eine Keilnabe 11 so ausgebildet, daß sie auf eine nicht abgebildete Kupplungswelle aufgekeilt wird und am Außenumfang mit einer damit einstückig ausgebildeten Nabenplatte 13 versehen ist. Ein Paar ringförmiger Nabenflansche 14, die aus Blech in einem Preßverfahren hergestellt werden, ist beidseitig der Nabenplatte 13 angeordnet. Die Flansche 14 sind mit ihrem inneren Umfang drehbar auf den Außenumfang der Nabe 11 gepaßt. Die radial inneren Bereiche der Flansche 14 sind beidseitig der Platte 13 angeordnet und mittels zweier Niete 16 (Stegbolzen) miteinander verbunden, wobei letztere jeweils durch bogenförmige Längsöffnungen 15 (Figur 5) geführt sind. Aus Figur 2 geht hervor, daß die inneren ümfangsbereiche der Flansche 14 mit gewellten Federn 17 oder anderen Reibelementen dazwischen an die Seitenflächen der Platte 13 gedrückt werden. Die radial mittleren Bereiche der Flansche 14 sind gebogen ausgebildet. Die radial äusseren Bereiche der Flansche 14 berühren einander vollständig und sind mit Hilfe von vier Nieten 18, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, miteinander verbunden.

Die Nabenplatte 13 ist .an ihren diametral gegenüberliegenden Bereichen mit zwei Öffnungen 19 versehen, die auf einer Kreislinie angeordnet sind. In den Öffnungen 19 sind jeweils schwache bzw. weiche Torsionsfedern 20 für einen ersten Torsionsvorgang angeordnet. Jede erste Feder 20 erstreckt sich parallel zu einer Scheibentangente. Die Abschnitte der Federn 20, die sich diametral gegenüberliegen, springen aus der Öffnung 19 hervor und greifen in Öffnungen 21 ein, die

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in den beiden Nabenflanschen 14 vorgesehen sind. Inder dargestellten Neutrallage der Scheibe sind die Öffnungen 19 und 21 in axialer Richtung übereinstimmend angeordnet, so daß die Enden 20a der Federn 20 an den Endflächen 19a und 21a der Öffnungen 19 und 21 angreifen.

Aus Figur 2 geht hervor, daß eine Halteplatte 22 und eine Kupplungsplatte 23 beidseitig der miteinander verbundenen Flansche 14 angeordnet und mit ihren Innenumfang auf den Außenumfang der Nabe 11 drehbar . aufgepaßt sind. Radial äußere Bereiche der Platten 22 und 23 sind durch vier Anschlagbolzen 25 miteinander verbunden, die durch Ausnehmungen 24 hindurchragen, welche an äußeren ümfangsbereichen der Flansche 14 ausgebildet sind. Innere Umfangsbereiche der Platten 22 und 23 werden an die Flansche 14 gedrückt, wobei dazwischen Reibscheiben 26 angeordnet sind.

Figur 4 zeigt, daß die Flansche 14 mit zwei oder zwei Gruppen von Öffnungen 27 versehen sind, die sich jeweils hin zu den radial äußeren Enden der Öffnungen 21 öffnen und fortsetzen. In den Öffnungen 2 7 sind zweite Federn 28 angeordnet. Die Abschnitte der Federn 28, die sich diametral gegenüberliegen, springen aus der Öffnung 27 hervor und greifen in Öffnungen 29 und 30 (Figur 2), die in der Halte- und Kupplungsplatte 22 und 23 ausgebildet sind. In der dargestellten Ncutrallage der Scheibe sind die Endflächen 27a., 29jä und 30a der Öffnungen 27, 29 und 30 in axialer Richtung der Scheibe übereinstimmend angeordnet und berühren die Enden der Federn 28.

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Die Flansche 14 weisen auch zwei weitere Öffnungen 31 auf, in welchen dritte Torsionsfedern 32 angeordnet sind, wobei in Umfangsrichtung dazwischen jeweils Lükken 33 und 33' vorhanden sind. Die Federn 32 sind auch in Öffnungen 34 und 35 der Platten 22 und 23 eingesetzt bzw. eingepaßt und greifen an den Endflächen der Öffnungen 34 und 35 an.

Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß Pufferplatten 36 an den äußeren Umfangsbereichen der Kupplungsplatte 23 vorgesehen sind. Reibbeläge 37 sind an beiden Oberflächen der Platten 36 angeordnet, und zwar zwischen einem nicht abgebildeten Schwungrad eines Motors und einer nicht abgebildeten Druckplatte.

Nachstehend wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform erläutert.

Zur Übertragung der Motordrehkraft auf die Räderantriebswellen wird der Belag 37 der Scheibe durch die Druckplatte an das Schwungrad gedrückt, so daß die Kraft bzw. das Drehmoment über die Keilnabe 11 auf die Kupplungswelle übertragen wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird die Betriebsweise so beschrieben, als ob die Drehmomentübertragung von der Nabe 11 auf die Beläge 37 erfolgen würde. Wenn das Drehmoment der anhand des Pfeils A gekennzeichneten Richtung eingeleitet wird, werden zunächst die schwachen ersten Federn 20 zusammengedrückt, weil die Flansche 14 und die Platten 22 und 23 durch die starken Federn 28 miteinander verbunden bzw. zusammengeschlossen werden. Die Drehmomentübertragung von der Nabe 11 auf die Beläge 37 erfolgt über die Platte 13, düe Federn 20, die

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Flansche 14, die Federn 28, die Platten 22 und 23 und die Platten 36. Da die Federn 20, wie eingangs erwähnt, schwach ausgebildet sind bzw. über geringe Federkraft verfügen, ist die Anstiegsrate des Torsionsdrehmoments T (übertragenes Drehmoment) gegenüber der Anstiegsrate des Torsionswinkels D gering, wie das anhand der Linie Tl in Figur 6 gezeigt ist. Ist der Torsionswinkel auf einen Wert Θ1 angestiegen, so greifen die Niete 16 an den Endflächen 15a der Öffnungen 15 an. Danach werden die Flansche 14 als eine Einheit mit der Nabenplatte 13 zusammengeschlossen, und die zweiten Federn 28 werden zusammengedrückt. Wenn sich die Flansche 14 zusammen mit der Platte 13 in einem Winkel Θ2 gedreht haben, verkleinern sich die Lücken 33 auf Null, und die Endflächen 31a der Öffnungen 31 greifen an den Enden 32a der Federn 32 an. Daran anschließend werden die dritten Federn 32 zusammengedrückt. Wenn sich die Flansche 14 zusammen mit der Platte 13 in einem Winkel Θ3 gedreht haben, berühren die Anschlagbolzen 25 die Endflächen 24a der Ausnehmungen 24, so daß alle Teile der Scheibe zu einer Einheit zusammengeschlossen werden und der Torsionswinkel den Maximalwert erreicht.

Ein erstes Hysteresedrehmoment entsteht durch die Reibung zwischen den Flanschen 14 und der Platte 13. Ein zweites und drittes Hysteresedrehmoment entsteht durch die Reibung zwischen den Flanschen 14 und den Platten 22 und 23. Während der Torsionswinkel von seinem Maximalwert abfällt, verringert sich das Torsionsdrehmoment wie anhand der Linien T3', T2' und Tl¹ in Figur 6 gezeigt. Da das erste Hysteresedrehmoment sehr klein ist, werden beide Drehmomentarten Tl und Tl' anhand ein- und derselben Linie in Figur 6 dargestellt. Die

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linke Hälfte von Figur 6 zeigt die Drehmomentcharakteristik, wenn sich der Winkel in der entgegengesetzten (negativen) Richtung ändert.

Die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe weist im Vergleiche zu der eingangs beschriebenen herkömmlichen Kupplungsscheibe folgende Merkmale und Vorteile auf:

(a) Da die Nabenflansche 14 aus Blech hergestellt sind und die Zwischenplatten entfallen, sind die Herstellungskosten gering, und es sind weniger Bauteile erforderlich.

(b) Da die Flansch 14 auf den Außenumfang der Nabe 11 aufgepaßt sind, kann eine exakt mittige oder koaxiale Anordnung der Flansche 14 ohne Probleme erfolgen. Damit ist auch eine exakte Anordnung der Federn 20, 28 und 32 möglich, und die Gefahr, daß die Flansche 14 reißen oder brechen,wird ausgeschaltet.

(c) Da die radial inneren Bereich der Flansche 14 durch Niete 16 miteinander verbunden und mit dazwischen angeordneten Reibelementen 17 an die Nabenplatte 13 gedrückt werden, ist der Druck zwischen den Flanschen 14 und der Platte 13 stabil, mit dem Vorteil, daß ein stabiles erstes Hysteresedrehmoment bestimmt werden kann. \

(d) Die Torsions- und Hysteresecharakteristik bringt insofern Vorteile, als Drehmomentstöße wirksam gedämpft und Geräusche, die durch das Aneinanderschlagen der Zähne der Getrieberäder entstehen, vermieden werden.

Ein Abwandlung der Erfindung erlaubt die Verwendung von Gummielementen anstelle der Federn oder aber in Kombination mit diesen. Die Öffnungen 21 und 27 in den Flanschen. 14 können getrennt voneinander, das heißt

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also nicht ineinander übergehend ausgebildet werden. Die Anzahl der Öffnungen 21, 27 und 31 ist je nach Festigkeit der Flansche 14 und anderen Faktoren veränderlich. Es können solche Torsionsfedern eingesetzt werden, die eine sich einmal, dreimal oder mehrere Male ändernde Kennlinie erzeugen. Wenn die Torsionsfedern für den letzten (dritten Torsionsvorgang) stark genug sind, können die Anschlagbolzen 25 entfallen und die Platten 22 und 23 durch gebogene Bereiche, durch Niete oder Schweißverbindung direkt miteinander verbunden werden. Die Verbindung der Platten 22 und 23 miteinander kann auch über einen dazwischen angeordneten Distanzhalter erfolgen. Anstelle der gewellten Federn 17 können auch Reibscheiben eingesetzt werden.

Obgleich die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, sind.Abwandlungen hinsichtlich der Konstruktion, Kombination und Anordnung der Teile möglich, ohne dabei vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen wiedergegeben ist.

Claims (3)

1. Dipl.-Ing. OUo Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Palcnlanwiille, Cosimasir. 81, D-8 München 81

   KABUSHIKI KAISHA DAIKIN SEISAKUSHO

   1-1, 1-chome, Kida-Motomiya

   Neyagawa-shi

   Osaka, Japan 12.365 fl/wa

   KUPPLUNGSSCHEIBE

   Patentansprüche

   Iy Kupplungsscheibe, gekennzeichnet durch eine Nabe (11), die an eine Welle anzuschließen und an ihrem Außenumfang mit einer damit einstückig ausgebildeten radialen Nabenplatte (13) versehen ist, ein Paar Nabenflansche (14) aus Blech, die mit dazwischen angeordneten Reibelementen (17) beidseitig der Nabenplatte (13) angeordnet und mit deren Innenumfang auf den Außenumfang der Nabe (11) aufgeschoben sind, einen Stegbolzen (16), der die radial inneren Bereiche der Flansche (14) miteinander verbindet und durch eine in Umfangsrichtung längs ausgebildete Öffnung (15) in der Nabenplatte (13) hindurchragt, eine Befestigungseinrichtung (18), durch welche die radial äußeren Bereiche der Flansche (14) radial außerhalb der Nabe (11) miteinander verbunden sind, eine schwache elastische Einrichtung (20), die in Öffnungen (19). der Flansche (14) und der Nabenplatte (13) vorgeaenen ist und die Flansche (14) und die Nabenplatte (13) in Umfangsrichtung miteinander verbindet, miteinander verbundene Seitenplatten (22,23), die mit dazwischen angeordneten Reibelementen

   Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosiniastr. 81, D-8 München 81

   (26) beidseitig des Flansches angeordnet sind, und eine starke elastische Einrichtung (28), die in Öffnungen (21) in den Flanschen (14) und den Seitenplatten (22,23) angeordnet ist und die Flansche (14) und die Seitenplatten (22,23) miteinander verbindet.
2. 2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stegbolzen (16) und der Endfläche (15a) der Längsöffnung (15) in der Nabenplatte (13) eine Lücke (33) gebildet wird, die einem ersten vorher bestimmten Torsionswinkel (Θ1) entspricht.
3. 3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenflansch (14) im radial mittleren Bereich in der Nähe des Außenumfangs der Nabenplatte (13) mit einem gebogenen Bereich ausgebildet ist und daß die gesamten Oberflächen der radial äußeren Bereiche der Flansche miteinander verbunden sind.