DE3439701C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, wie sie als Kupplungsscheibe in die Kupplung von Kraftfahr­ zeugen, Landmaschinen und Baumaschinen eingebaut oder als Dämpfungseinrichtung bei Wasserfahrzeugen verwen­ det werden kann. Eine solche Dämpfungsscheibe ist aus der DE 31 38 275 A1 bekannt.

Bei Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetriebe hat man im Rahmen der üblichen Maßnahmen versucht, der ano­ malen Geräuschentwicklung im Antriebssystem zum Zeit­ punkt der Beschleunigung oder im Freigang durch Ver­ ringerung der Torsionssteifigkeit der Kupplungsschei­ be entgegenzuwirken. Aus Gründen der Kupplungskon­ struktion besteht jedoch eine Obergrenze für den maximalen Torsionswinkel, so daß damit auch eine Un­ tergrenze für die Torsions- bzw. Verdrehsteifigkeit gesetzt wird. Eine zu schwach bemessene Torsionsstei­ figkeit der Kupplung würde sich jedoch auf Übergangs­ schwingungen aufgrund einer abrupten Betätigung oder Freigabe des Gaspedals nachteilig auswirken oder Klopfgeräusche und dergleichen hervorrufen. Bisher ist es mit üblichen Mitteln nicht gelungen, die ano­ male Geräuschbildung bei der Beschleunigung oder im Freigang am Kernstück dieser Kupplungsscheibe zu ver­ hindern, und zwar unter anderem auch durch die vorhan­ denen konstruktiven Grenzen. Es ist allgemein bekannt, daß zur Verhinderung solch anomaler Geräuschbildung eine dynamische Dämpfungseinrichtung in eine Antriebs­ welle eingebaut werden kann, doch würde dies eine größere Anzahl von Bauteilen bedingen, die Montage erschweren und die Herstellungskosten verteuern.

Mit einer bekannten Dämpfungsscheibe der eingangs ge­ nannten Art können übliche Verdrehschwingungen absor­ biert werden. Dabei gibt es jedoch - wie vorstehend geschildert - bei der Beschleunigung oder im Leerlauf Geräuschbildungen, die man durch eine Verringerung der Torsionssteifigkeit der Dämpfungsscheibe nicht auffan­ gen kann, weil sich hier konstruktiv bedingte Grenzen einstellen.

Im Zusammenhang mit einer gattungsmäßig weiter ab­ liegenden Einrichtung ist es bekannt - DE-AS 25 08 212 - an den Drehmoment-Übertragungsstrang eines Kraftfahr­ zeuges eine dynamische Dämpfungseinrichtung anzuschließ­ en, die eine Welle mit einer radial äußeren Trägheits­ masse über ein elastisch verformbares Glied, nämlich Gummi, verbindet. Bei Geschwindigkeitsänderungen die­ ser dynamischen Dämpfungseinrichtung tritt nicht nur eine elastische Verformung des Gummis auf, sondern wie auch bei anderen Federelementen eine gewisse Formän­ derungsarbeit, die nach Art einer Reibung wirksam wird. Aufgrund des einen Werkstoffes ist allerdings die Form­ änderungsarbeit von der geforderten Elastizität ab­ hängig. Ähnliches gilt für die Verwendung von Schrau­ benfedern in diesem Zusammenhang, wie dies beispiels­ weise die US-PS 21 98 763 zeigt. Nach einem weiteren bekannten Vorschlag - DE-PS 9 37 319 - werden zwischen der Welle und der Dämpfermasse eine federnde und eine getrennte Reibverbindung in Hintereinanderschaltung benutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungs­ scheibe zu schaffen, bei der abnorme Geräusche, die von der Antriebsübertragungseinrichtung eines Kraftfahrzeu­ ges, eines Schiffes oder dergleichen ausgehen, sicher vermieden werden.

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

Erfindungsgemäß wird eine Dämpfungsscheibe der ein­ gangs genannten Art, die eine Hauptdämpfungseinrich­ tung aufweist, mit einer dynamischen Dämpfungseinrich­ tung versehen, die in den konstruktiven Aufbau der Dämpfungsscheibe einbezogen ist. Im äußeren periphe­ ren Bereich des ohnehin für die Hauptdämpfungsein­ richtung vorgesehenen Radialflansches der Keilnabe wird die dynamische Dämpfungseinrichtung ausgebildet. Damit wird von bereits vorhandenen Teilen der Dämpfungs­ scheibe nach dem Stand der Technik zusätzlich Gebrauch gemacht und in platzsparender Weise die dynamische Dämpfungseinrichtung integriert.

Diese dynamische Dämpfungseinrichtung zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, daß die elastische Kompo­ nente einerseits und die Reibkomponente andererseits voneinander unabhängig bestimmbar sind. Damit wird ein entscheidender Beitrag dazu geleistet, sich an die je­ weiligen Betriebsverhältnisse anpassen zu können.

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

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung wieder­ gegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Symbol-Darstellung des An­ triebsübertragungssystems eines Fahrzeuges;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die erfindungs­ gemäße Dämpfungsscheibe (Kupplungsscheibe);

Fig. 3 eine Seitenansicht der Dämpfungsscheibe ge­ mäß Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Schrägansicht einer Zwi­ schendämpfungseinrichtung;

Fig. 5 eine schematische Schrägansicht der Zwischen­ dämpfungseinrichtung gemäß Fig. 4 als Sprengbild;

Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI von Fig. 3;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Relation zwischen Drehmoment und Torsionswinkel der Zwischendämpfungseinrichtung.

Die nachstehende Beschreibung erfolgt im Zusammenhang mit einer Dämpfungsscheibe für die Verwendung bei ei­ ner Kupplungsscheibe eines Kraftfahrzeuges.

Fig. 1 zeigt einen Motor 1 und eine in einer Kupplung vorgesehene Kupplungsscheibe 2. Die Kupplungsscheibe ist mit einem Getriebe 3 verbunden, dieses wiederum über eine Antriebswelle 4 und ein Differential 5 an eine Antriebswelle B, welche die Trägheitsmasse 6 des Fahrzeugs antreibt. Die Kupplungsscheibe 2 weist eine Feder (mit der Charakteristik KD) und ein Element für die Erzeugung eines Reibungsdrehmoments (mit der Cha­ rakteristik TH) auf, nämlich für die Dämpfung von Tor­ sionsschwingungen zwischen dem Motor 1 und dem Getrie­ be 3.

Die zwischen einer (später beschriebenen) Keilnabe der Kupplungsscheibe 2 und einem Getrieberad des Differen­ tials 5 befindlichen Teile bilden mit Hinblick auf die Schwingungen bzw. Vibrationen des Antriebs-Übertra­ gungssystems ein Trägheitssystem des letzteren, was die Erzeugung anomaler Geräusche bei der Beschleunigung oder im Freigang anbelangt, so daß eine Schwingungs­ dämpfungswirkung, das heißt eine anomale Geräuschent­ wicklung verhindernde Wirkung auch mit einer an der Keilnabe vorgesehenen dynamischen Dämpfungseinrichtung erreicht werden kann. Aus diesem Grunde ist bei vorlie­ gender Erfindung eine dynamische Dämpfungseinrichtung 7 (Zwischendämpfungseinrichtung), die die Feder (mit der Charakteristik Kd) und das Element für die Erzeugung eines Reibungsdrehmoments (mit der Charakteristik Th) aufweist, in die Keilnabe der Kupplungsscheibe 2 ein­ gebaut.

Der Mechanismus der Kupplungsscheibe 2 wird im folgen­ den beschrieben. In Fig. 2 ist eine Keilnabe 8 der Kupplungsscheibe 2 auf eine nicht abgebildete horizon­ tale Getriebeeingangswelle aufgesteckt bzw. mit dieser über Keile verbunden. An ihrer äußeren Peripherie weist die Keilnabe 8 einen integral bzw. einstückig ausgebildeten Ringflansch (Flansch 9) auf, und eine ringförmige Kupplungsplatte 11 und eine Halteplatte 12 (ein Paar Seitenplatten) sitzen beidseitig des Flansches 9 frei drehbar an der jeweils äußeren Peripherie der Keilnabe 8. Reibungsmaterial 13 ist zwischen beiden Seitenflächen des Flansches 9 und der Kupplungsplatte 11 vorgesehen. Reibungsmaterial 13, 14 und eine konische Feder 15 be­ finden sich zwischen den Seitenflächen des Flansches 9 und der Halteplatte 12. Ein Paar Reibbeläge 17, 18 ist über eine Pufferplatte 16 auf an sich bekannte Weise an einem äußeren Umfangsbereich der Kupplungs­ platte 11 befestigt.

Ein durch eine Auskerbung bzw. Ausneh­ mung 20 des Flansches 9 hindurchtretender Anschlagbol­ zen 21 dient für die integrale Verbindung bzw. den Zusam­ menschluß der Kupplungsplatte 11 und Halteplatte 12 und definiert gleichzeitig eine relative Drehung bzw. Verdrehung beider Platten 11, 12 gegenüber dem Flansch 9 (das heißt der Keilnabe 8) (Fig. 3). Der Flansch 9 und die Kupp­ lungsplatte 11 und Halteplatte 12 sind über Torsions­ federn 22, 23 zwei verschiedener Arten (jeweils zwei), die in einander zugewandte Fensteröffnungen eingesetzt sind, elastisch miteinander verbunden. Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI von Fig. 3.

Die Zwischendämpfungseinrichtung 7 gemäß vorliegender Erfindung wird nachstehend erläutert. Gemäß Fig. 2 ist ein Paar von Zwischenplatten 25, 26 mit Hilfe eines Niets 24 an der jeweils äußeren Peripherie des Flan­ sches 9 befestigt, und beide Zwischenplatten 25, 26 sind mit Hilfe eines Niets 27 (vergrößert dargestellt) an einer radialen Außenseite des Flansches zusammen­ geschlossen. Eine Torsionsfeder 30 ist eine Auskerbung bzw. Ausnehmung 28 eingesetzt, die in den zusammenge­ schlossenen Zwischenplatten 25, 26 ausgebildet ist. Fig. 4 zeigt die Zwischendämpfungseinrichtung 7 aus­ gehend von der Seite der Kupplungsplatte, welche her­ ausgenommen ist. Hier weist ein ringförmiger Halter 31, der einen größeren Durchmesser als der Flansch 9 aufweist und parallel zu letzterem angeordnet ist, in der Nähe der Zwischenplatte 25, 26 einen integralen Flansch (Halter 32) auf, der sich senkrecht zu dem Halterkörper erstreckt. Zwei Paare kreisbogenförmiger Distanzele­ mente 33, 34, deren Krümmung jener des Halters 31 ent­ spricht, sind an in Umfangsrichtung liegenden Positio­ nen des Halters 31 und des Flansches (Halter 32) befestigt, um so die Ausnehmung 28 zu bilden, und kreisbogenförmige Rei­ bungselemente 35, 36 sind den Flächen der Distanzele­ mente 33, 34 zugewandt festgelegt. Die Reibungsele­ mente 35, 36 halten die Zwischenplatten 25, 26 von beiden Seiten und tragen frei drehbar eine Bauteil­ gruppe A, die aus dem Halter 31, den Distanzelementen 33, 34, den Reibungselementen 35, 36 und einem später erläuterten Gewicht besteht, an den Zwischenplatten 25, 26. Die in Umfangsrichtung gelegenen einen Enden der Distanzelemente 33, 34 und die Reibungselemente 35, 36 werden gegen eine Endfläche der Torsionsfeder 30 gedrückt.

Ein Paar kreisbogenförmiger Gewichte 37, 38 ist an den Halter 31 angrenzend an den in Umfangsrichtung gelege­ nen anderen Enden der Distanzelemente 33, 34 und der Reibungselemente 35, 36 befestigt. Ein Spielraum ist in Umfangsrichtung zwischen den Gewichten 37, 38 und den Zwischenplatten 25, 26 vorgesehen. Dieselben Di­ stanz- und Reibungselemente wie die oben erwähnten sind an den ringförmigen Halter angrenzend an den um­ fangsseitigen Enden (Fig. 3) der Gewichte befestigt, und zwar auf der in Fig. 4 nicht dargestellten Seite, wobei die Distanzelemente und Reibungselemente ein Paar an den Flansch der Keilnabe 8 geschraubte Zwischen­ platten halten und gegen eine Endfläche einer Tor­ sionsfeder 30′ gedrückt werden, die in die Auskerbun­ gen bzw. Ausnehmungen der Zwischenplatten eingesetzt ist. Fig. 5 zeigt die wesentlichen Bauteile der Zwi­ schendämpfungseinrichtung.

Die Funktion der Dämpfungsscheibe wird nachstehend ge­ schildert.

Wenn bezugnehmend auf Fig. 2 eine nicht dargestellte Druck- bzw. Andrückplatte der Kupplung das nicht abge­ bildete Schwungrad eines Motors gegen die Reibbeläge 17, 18 drückt, so wird ein Motordrehmoment über die Pufferplatte 16 sowohl auf die Kupplungsplatte 11 als auch auf die Halteplatte 12 und von dort über die Tor­ sionsfeder 22 (23) und das Reibungsmaterial 13, 14 auf die Keilnabe 8 übertragen und von einer mit der Keilnabe 8 verbundenen Getriebeeingangswelle über das vorge­ nannte Antriebs-Übertragungssystem einer Antriebswelle zugeleitet. Wenn aufgrund einer Drehmomentschwankung oder dergleichen im Motor eine Torsionsschwingung in dem Antriebs-Übertragungssystem entsteht, so gerät das Gewicht 38 über die Torsionsfeder 30 (30′) in eine dieser Schwingung entsprechende Drehschwingung relativ zu den Zwischenplatten 25, 26 (das heißt dem Flansch 9), und zwar in einer Richtung, in der die Schwingung bzw. Vi­ bration des Antriebs-Übertragungssystems gedämpft wird. Während dieser Schwingung bzw. Vibration entsteht zwi­ schen der Bauteilgruppe A und den Zwischenplatten 25, 26 ein Reibungsdrehmoment. Aus einer Relation zwischen einem Drehmoment T der Zwischendämpfungseinrichtung und einem Torsionswinkel R (relativer Drehwinkel der Bauteilgruppe A zu dem Flansch 9) läßt sich die in Fig. 7 gezeigte charakteristische Dämpfungskurve ablei­ ten.

Mit vorliegender Erfindung läßt sich eine Drehge­ schwindigkeit, bei der eine Resonanz in der vorgenann­ ten Antriebswelle erzeugt wird, das Differential etc. (Resonanz-Rotationsgeschwindigkeit) auf einen Pegel re­ duzieren, der niedriger ist als der praktische Ge­ schwindigkeitsbereich, und zwar (a) durch eine durch die Zwischendämpfungseinrichtung zusätzlich zur Verfü­ gung gestellte Trägheit (hauptsächlich aufgrund der Trägheit des Gewichts), (b) durch ein in der Zwischen­ dämpfungseinrichtung erzeugtes Reibungsdrehmoment und (c) durch eine Pufferwirkung der Torsionsfeder in der Zwischendämpfungseinrichtung, wodurch sich die anomale Geräuschentwicklung im Antriebs-Übertragungssystem re­ duzieren läßt, und zwar ist bei der Reduzierung der vorgenannten Resonanz-Rotationsgeschwindigkeit die gleiche Wirkung zu erwarten wie bei der Reduzierung der Torsionssteifigkeit der Kupplungsscheibe.

Die vorliegende Erfindung erlaubt eine freie Abwand­ lung der Konstruktion des Kupplungsscheibenkörpers. Außerdem wird für die Montage der Zwischendämpfungs­ einrichtung nicht immer eine Zwischenplatte benötigt. Vielmehr kann die Nebendämpfungseinrichtung auch di­ rekt an dem Flansch gehalten sein. Die Anzahl der Ge­ wichte und Torsionsfedern der Zwischendämpfungsein­ richtung kann jeweils drei oder höher sein. Die erfin­ dungsgemäße Dämpfungsscheibe kann auch als Kupplungs­ scheibe für Land- oder Baufahrzeuge oder als Däm­ pfungseinrichtung für Wasserfahrzeuge verwendet wer­ den.

Claims (7)

1. Dämpfungsscheibe mit einer einen radial abragenden Flansch aufweisenden Keilnabe, mit einer an der Keil­ nabe drehbeweglich gelagerten Kupplungsplatte und mit ersten Torsionsfedern, die zur Drehmomentübertragung in Verdrehrichtung wirkend zwischen der Kupplungsplatte und der Keilnabe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (9, 25, 26) in seinem radial äußeren Bereich über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Aus­ nehmungen (28) aufweist, daß in die Ausnehmungen (28) zweite Torsionsfedern (30, 30′) eingesetzt sind, die in Umfangsrichtung zwischen dem Flansch (9, 25, 26) und bogenförmig ausgebildeten Gewichten (37, 38) wirken, wobei die Gewichte (37, 38) unter Druck an den Stirn­ seiten der zweiten Torsionsfedern (30, 30′) anliegen, und daß die Gewichte in Umfangsrichtung relativ zum Flansch (9, 25, 26) bewegbar angeordnet sind und Rei­ bungselemente (35, 36) aufweisen, die reibend an Flächen flanschfester Bauteile (Zwischenplatten 25, 26) angreifen.

2. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (28) an Zwischenplatten (25, 26) vorge­ sehen sind, die sich an der äußeren Peripherie des ra­ dialen Flansches (9) befinden.

3. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschfesten Flächen, an denen die Reibungselemente (35, 36) angreifen, an den Zwischenplatten (25, 26) ausgebildet sind.

4. Dämpfungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (37, 38) über zwischengeschaltete Distanz­ elemente (33, 34) an den Torsionsfedern (30, 30′) anliegen und daß die Distanzelemente (33, 34) die Reibungselemente (35, 36) tragen.

5. Dämpfungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Halter (31, 32), dessen Durchmesser größer als jener des Flansches (9, 25, 26) ist, den Flansch (9, 25, 26) umgibt und daß die Gewichte (37, 38), die Distanzelemente (33, 34) und die Reibungselemente (35, 36) an dem Halter (31, 32) festgelegt sind.

6. Dämpfungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschfesten Flächen der Zwischenplatten (25, 26) jeweils zwischen Paaren von Reibungselementen (35, 36) aufgenommen sind.

7. Dämpfungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Torsionsfedern (30, 30′) als Schraubenfe­ dern ausgebildet sind.