DE3400199C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Mit einer bekannten Kupplungsscheibe dieser Art - DE-OS 32 05 039 - können Drehmomentstöße ausreichend gedämpft und Geräusche weitgehend reduziert werden, die vor allem bei Leichtmotoren auftreten, bei denen starke Abweichun­ gen des Drehmomentes festzustellen sind, die durch die Kupplung auf den Antriebsmechanismus übertragen werden und die Ursache für derartige Geräuschentwicklungen sein können. Bei dieser Kupplungsscheibe greifen die beiden in einer gemeinsamen radialen Ebene gelegenen Flanschteile mit in radialer Richtung ausgebildeten Vorsprüngen und Ausnehmungen ineinander, und zwar nach Art einer spiel­ behafteten Verzahnung, wobei das Spiel einen ersten Dreh­ winkel begrenzt, über welchen die beiden Nabenteile ge­ geneinander verdrehbar sind. Dies geschieht gegen die Kraft einer Federeinrichtung geringer Steifigkeit, die in einer Fensteröffnung zwischen zwei gabelförmig vom Um­ fang des inneren Nabenteils radial auswärts abragenden Armen ausgebildet ist. Diese Arme und die dazwischen auf­ genommene Federeinrichtung greifen in eine entsprechende Aussparung ein, die im äußeren Nabenteil vorgesehen sein muß. Insgesamt ergibt sich eine verhältnismäßig kompli­ zierte Außenumfangs- bzw. Innenumfangskontur des inneren bzw. des äußeren Nabenteils, entsprechend aufwendig her­ gestellt als Schmiedestück.

Um Zwischenplatten abstandsgetreu beidseitig einer wei­ teren Platte halten und gegenüber dieser hinsichtlich ei­ nes bestimmten Verdrehwinkels zu begrenzen, ist es be­ kannt - US-PS 41 22 931 -, Stegbolzen für die Verbindung der Zwischenplatten zu verwenden, die jeweils eine in Um­ fangsrichtung längs ausgebildete Öffnung in der zwischen den Zwischenplatten aufgenommenen weiteren Platte geführt sind, deren Umfangserstreckung den Verdrehwinkel bestimmt. Dabei ist allerdings keine in einen inneren und einen äußeren Teil getrennte Nabe verwendet.

Schließlich ist es bekannt - DE-OS 31 25 547; GB-PS 14 92 982 -, eine Platte einer Kupplungsscheibe durch zwei in Achsrichtung gesehen parallel angeordnete Plat­ tenteile zu bilden, die in ihrem radial äußeren Bereich aneinander anliegend miteinander verbunden sind, in ih­ rem radial mittleren Bereich bogenförmig ausgebildet sind und in ihrem radial inneren Bereich voneinander beabstan­ det in radialen Ebenen verlaufen. Einmal soll zwischen den beiden radial inneren Abschnitten der Plattenteile ein Anschlagring aufgenommen werden, zum anderen ist be­ absichtigt, die radial inneren Teile als Andrückfederele­ mente für Reibscheiben auszunutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungs­ scheibe der eingangs genannten Art mit großem Verdreh­ winkelbereich und gestufter Hysterese zur Verfügung zu stellen, deren Herstellungskosten verringert sind, die sich einfach und exakt montieren läßt, mit der die Be­ lastung von Reibelementen stabiler gestaltet werden kann und deren Materialaufwand frei von Bruchgefahr gut aus­ genutzt ist.

Ausgehend von einer Kupplungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vereinigung der Zwischenplatten und des äußeren Flansches zu einer Baueinheit aus nur zwei Flanschteilen bringt zunächst eine Reduzierung der Gesamt­ einzelteile der Kupplungsscheibe mit sich. Das Zusammen­ fügen der beiden Flanschteile im äußeren Bereich läßt sich exakter durchführen, da nur zwei Teile miteinander ver­ bunden werden müssen. Dies ergibt auch für den äußeren Flanschbereich eine gute Zentrierung zur Drehachse der Scheibe. Durch die Verbindung der beiden Flanschteile im radial inneren Bereich mittels Stegbolzen erreicht man deren exakte Beabstandung sowie zugleich eine Festlegung des ersten Verdrehwinkels dadurch, daß die Bolzen in Um­ fangsrichtung der Scheibe längs ausgebildete Öffnungen in der Nabenplatte durchgreifen. Die Flanschteile werden somit in zwei radial unterschiedlichen Bereichen mitein­ ander verbunden. Dies erhöht die Festigkeit und Form­ treue dieses Bauteils. Die Montage der Kupplungsscheibe wird durch die Einsparung eines Bauteiles und die exakte Ausrichtung der Flanschteile zueinander vereinfacht. Die Herstellungskosten werden ein weiteres Mal dadurch erheb­ lich gesenkt, daß beide Nabenflansche aus Blech gebildet sind, dessen Formgebung durch einfaches Pressen erfolgt. Die zusätzliche und axial abstandsgetreue Halterung der Nabenflansche aneinander ermöglicht eine entsprechend ge­ naue formstabile Einfassung der ersten Reibelemente, die im Falle flacher Reibscheiben die Einstellung einer be­ stimmten Druckbelastung ermöglicht, da die elastische Verformungsmöglichkeit der Anlagebereiche der Flanschtei­ le an den Reibelementen im Nahbereich der Stegbolzen liegt. Im Falle einer axial federelastischen Ausbildung der Reib­ elemente wird ein verhältnismäßig starres Gegenlager zur Verfügung gestellt.

Durch die Verlagerung der Verdrehwinkelbegrenzung von dem Außenumfang der Nabenplatte radial nach Innen erreicht man die Möglichkeit, die Nabenplatte insoweit als zylin­ drische Scheibe auszubilden, wodurch auch die Innenum­ fangskontur des Außenflanschbereiches der Nabenflansche entsprechend einfach wird. Durch diese sehr einfache Formgebung der Nabenflansche in konzentrisch durchgehen­ den radialen Abschnitten wird das Pressen und insbesonde­ re auch das Preßwerkzeug besonders einfach.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung wiederge­ gebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im fol­ genden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Kupplungsscheibe nach dem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 einen Teilschnitt zur Darstellung eines anderen Abschnittes der Scheibe gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 und

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Torsionscharak­ teristik der Kupplungsscheibe.

In Fig. 1 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 Flan­ sche 14 sind beidseitig der Platte 13 angeordnet und mittels zweier Stegbolzen 16 miteinander ver­ bunden, wobei letztere jeweils durch bogenförmige Längsöffnungen 15 (Fig. 4) geführt sind. Aus Fig. 1 geht hervor, daß die inneren Umfangsbereiche der Flansche 14 mit gewellten Federn 17 oder anderen Reib­ elementen dazwischen an die Seitenflächen der Platte 13 gedrückt werden. Die radial mittleren Bereiche der Flansche 14 sind gebogen ausgebildet. Die radial äu­ ßeren Bereiche der Flansche 14 berühren einander voll­ ständig und sind mit Hilfe von vier Nieten 18, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, mit­ einander verbunden.

Die Nabenplatte 13 ist an ihren diametral gegenüber­ liegenden Bereichen mit zwei Öffnungen 19 versehen, die auf einer Kreislinie angeordnet sind. In den Öff­ nungen 19 sind jeweils schwache bzw. weiche Torsions­ federn 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 Öff­ nung 19 hervor und greifen in Öffnungen 21 ein, die in den beiden Nabenflanschen 14 vorgesehen sind. In der dargestellten Neutrallage der Scheibe sind die Öffnun­ gen 19 und 21 in axialer Richtung übereinstimmend an­ geordnet, so daß die Enden 20 a der Federn 20 an den Endflächen 19 a und 21 a der Öffnungen 19 und 21 angrei­ fen.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß eine Halteplatte 22 und eine Kupplungsplatte 23 beidseitig der miteinander verbundenen Flansche 14 angeordnet und mit ihren In­ nenumfang auf den Außenumfang der Nabe 11 drehbar aufgepaßt sind. Radial äußere Bereiche der Platten 22 und 23 sind durch vier Anschlagbolzen 25 miteinander verbun­ den, die durch Ausnehmungen 24 hindurchragen, welche an äußeren Umfangsbereichen der Flansche 14 ausgebil­ det sind. Innere Umfangsbereiche der Platten 22 und 23 werden an die Flansche 14 gedrückt, wobei dazwi­ schen Reibscheiben 26 angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt, daß die Flansche 14 mit zwei oder zwei Gruppen von Öffnungen 27 versehen sind, die sich je­ weils hin zu den radial äußeren Enden der Öffnungen 21 öffnen und fortsetzen. In den Öffnungen 27 sind zweite Federn 28 angeordnet. Die Abschnitte der Fe­ dern 28, die sich diametral gegenüberliegen, springen aus der Öffnung 27 hervor und greifen in Öffnungen 29 und 30 (Fig. 1), die in der Halte- und Kupplungsplat­ te 22 und 23 ausgebildet sind. In der dargestellten Neutrallage der Scheibe sind die Endflächen 27 a , 29 a und 30 a der Öffnungen 27, 29 und 30 in axialer Rich­ tung der Scheibe übereinstimmend angeordnet und berüh­ ren die Enden der Federn 28.

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

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß Pufferplatten 36 an den äußeren Umfangsbereichen der Kupplungsplatte 23 vorgesehen sind. Reibbeläge 37 sind an beiden Ober­ flächen 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 Räderan­ triebswellen 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 Über­ sichtlichkeit 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 Pfeiles A gekennzeichneten Richtung ein­ geleitet wird, werden zunächst die schwachen ersten Federn 20 zusammengedrückt, weil die Flansche 14 und die Platten 22 und 23 durch die starken Federn 28 mit­ einander verbunden bzw. zusammengeschlossen werden. Die Drehmomentübertragung von der Nabe 11 auf die Be­ läge 37 erfolgt über die Platte 13, die Federn 20, die Flansche 14, die Federn 28, die Platten 22 und 23 und die Platten 36. Da die Federn 20, wie eingangs er­ wähnt, schwach ausgebildet sind bzw. über geringe Fe­ derkraft verfügen, ist die Anstiegsrate des Torsions­ drehmoments T (übertragenes Drehmoment) gegenüber der Anstiegsrate des Torsionswinkels D gering, wie das an­ hand der Linie T 1 in Fig. 5 gezeigt ist. Ist der Tor­ sionswinkel auf einen Wert R 1 angestiegen, so greifen die Niete 16 an den Endflächen 15 a der Öffnungen 15 an. Danach werden die Flansche 14 als eine Einheit mit der Nabenplatte 13 zusammengeschlossen, und die zwei­ ten Federn 28 werden zusammengedrückt. Wenn sich die Flansche 14 zusammen mit der Platte 13 in einem Winkel R 2 gedreht haben, verkleinern sich die Lücken 33 auf Null, und die Endflächen 31 a der Öffnungen 31 greifen an den Enden 32 a der Federn 32 an. Daran anschließend werden die dritten Federn 32 zusammengedrückt. Wenn sich die Flansche 14 zusammen mit der Platte 13 in ei­ nem Winkel R 3 gedreht haben, berühren die Anschlagbol­ zen 25 die Endflächen 24 a der Ausnehmungen 24, so daß alle Teile der Scheibe zu einer Einheit zusammenge­ schlossen werden und der Torsionswinkel den Maximal­ wert erreicht.

Ein erstes Hysteresedrehmoment ensteht durch die Rei­ bung 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 Maxi­ malwert abfällt, verringert sich das Torsionsdrehmo­ ment wie anhand der Linien T 3′, T 2′ und T 1′ in Fig. 5 gezeigt. Da das erste Hysteresedrehmoment sehr klein ist, werden beide Drehmomentarten T 1 und T 1′ anhand ein- und derselben Linie in Fig. 5 dargestellt. Die linke Hälfte von Fig. 5 zeigt die Drehmomentcharakte­ ristik, wenn sich der Winkel in der entgegengesetzten (negativen) Richtung ändert.

Die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe weist im Ver­ gleiche 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 Her­ stellungskosten gering, und es sind weniger Bauteile erforderlich.
• b) Da die Flansche 14 auf den Außenumfang der Nabe 11 aufgepaßt sind, ist eine exakt mittige oder ko­ axiale Anordnung des gesamten äußeren Flansches 14 ohne Probleme gewährlei­ stet. Damit ist auch eine exakte Anordnung der Federn 20, 28 und 32 möglich, und die Gefahr, daß die Flan­ sche 14 reißen oder brechen, wird ausgeschaltet.
• c) Da die radial inneren Bereiche der Flansche 14 durch Niete 16 miteinander verbunden und mit dazwi­ schen angeordneten Reibelementen 17 an die Nabenplatte 13 gedrückt werden, ist der axiale Druck zwischen den Flan­ schen 14 und der Platte 13 stabil, mit dem Vorteil, daß ein stabiles erstes Hysteresedrehmoment bestimmt werden kann.

Eine 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 also nicht ineinander übergehend ausgebildet werden. Die Anzahl der Öffnungen 21, 27 und 31 ist je nach Fe­ stigkeit der Flansche 14 und anderen Faktoren verän­ derlich. Es können solche Torsionsfedern eingesetzt werden, die eine sich einmal, dreimal oder mehrere Ma­ le ändernde Kennlinie erzeugen. Wenn die Torsionsfe­ dern 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 ver­ bunden werden. Die Verbindung der Platten 22 und 23 miteinander kann auch über einen dazwischen angeordne­ ten Distanzhalter erfolgen. Anstelle der gewellten Fe­ dern 17 können auch Reibscheiben eingesetzt werden.

Claims (4)

1. Kupplungsscheibe mit einer Nabe, einer an dieser au­ ßenseitig radial abragend ausgebildeten Nabenplatte, einem koaxial diese durch Anschläge begrenzt verdreh­ bar umgreifenden äußeren Flansch, der über ein Paar mit ihm fest verbundene Zwischenplatten, die beidseits der Nabe angeordnet und aus Preßblech hergestellt sind, drehbar auf der Nabe gelagert ist, mit einer Torsionsfedereinrichtung geringer Steifigkeit zwischen Nabenplatte und einem radial inneren Abschnitt des äußeren Flansches und jeweils zwischen der Nabenplatte und den Zwischenplatten angeordneten ersten Reibele­ menten, die zusammen mit der Torsionsfedereinrichtung geringer Steifigkeit eine über einen ersten begrenzten Drehwinkel wirksame Dämpfungseinrichtung für einen un­ teren Drehmomentbereich bilden, mit einer Kupplungs­ platte und einer Halteplatte, die die Zwischenplatten zwischen sich aufnehmend auf der Nabe drehbar gela­ gert und untereinander axial fest beabstandet und mit Kupplungsreibbelägen zu einer verdrehfesten Einheit verbunden sind, und mit einer Torsionsfedereinrichtung wenigstens einer höheren Steifigkeit zwischen einem radial äußeren Abschnitt des äußeren Flansches und Kupplungs- und Halteplatte, und jeweils zwischen einer der Zwischenplatten und der Kupplungsplatte bzw. der Halteplatte angeordneten zweiten Reibelementen, die zusammen mit der Torsionsfedereinrichtung höherer Stei­ figkeit wenigstens eine über zumindest einen weiteren begrenzten Drehwinkel wirksame Dämpfungseinrichtung für wenigstens einen höheren Drehmomentbereich bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Flansch und die beiden Zwischenplatten gemein­ sam durch zwei einstückig aus Blech gepreßte Naben­ flansche (14) gebildet sind, die in einem radial äuße­ ren Bereich, mit dem sie den radial äußeren Abschnitt des äußeren Flansches bilden, aneinander anliegend miteinander verbunden sind, die in einem Übergangsbe­ reich zwischen äußerem und innerem Abschnitt des äuße­ ren Flansches den Außenumfang der Nabenplatte (13) um­ greifend axial auswärts gebogen sind und daß den ra­ dial inneren Abschnitt des äußeren Flansches bildende, beidseits der Nabenplatte gelegene Bereiche der Naben­ flansche (14) durch Stegbolzen (16) in Umfangs- und Axialrichtung fest miteinander verbunden sind, die je­ weils eine in Umfangsrichtung verlaufend in der Naben­ platte (13) ausgebildete Öffnung (15) durchgreifen, deren Umfangserstreckung den ersten Verdrehwinkel (R ₁) begrenzt.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Reibele­ ment (17) eine gewellte Feder eingesetzt ist.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Reibele­ ment (17) eine Reibscheibe eingesetzt ist.

4. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Nabenflansche in ihrem radial äußeren, den äußeren Flansch bildenden Abschnitt mittels Nieten (18) ausgeführt ist.