Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, mit sogenanntem Vor- und Hauptdämpfer, bei der der
Vordämpfer lediglich über einen ersten Verdrehwinkelbereich und der Haupt
dämpfer nach dem ersten und über einen weiteren, zweiten Verdrehwinkelbe
reich wirksam wird, wobei für jeden Dämpfer jeweils Kraftspeicher und
Reibmittel vorgesehen sind, die zwischen den jeweiligen Eingangs- und
Ausgangsteilen der Dämpfungseinrichtung wirksam sind.
Ein solcher Aufbau ist durch die DE-OS 28 14 240 bekanntgeworden, wobei
das Leerlaufsystem des Torsionsdämpfers Dämpferfedern umfaßt, die in
Aussparungen der Verzahnungen sitzen. An dieser Stelle können nur ver
gleichsweise kleine Federn eingebaut werden, da hier nur begrenzter Einbau
raum zur Verfügung steht, insbesondere wenn eine übergroße Schwächung
der Verzahnung vermieden werden soll. Ein derartiger Aufbau hat auch den
Nachteil, daß der Bauraum für die Federn des Leerlaufsystems beschränkt ist
und somit den Möglichkeiten in der Abstimmung des Leerlaufsystems sehr
enge Grenzen gesetzt sind.
Bei diesem Torsionsdämpfer ist weiterhin eine zu der Reibeinrichtung des
Hauptdämpfers gehörende Reibscheibe vorgesehen, die derart ausgestaltet
und angeordnet ist, daß sie kurzzeitig auch im Endbereich des Leerlaufsy
stems wirksam wird, um Anschlaggeräusche beim Einsetzen des Hauptdämp
fers zu unterdrücken. Wie bereits erwähnt, gehört diese Reibscheibe zu einer
Reibeinrichtung des Hauptdämpfers, so daß der zu dieser Reibeinrichtung
gehörende, axial wirksame Energiespeicher entsprechend stark ausgebildet
werden muß, um eine Dämpfung der eine hohe Steifigkeit aufweisenden
Federn des Hauptdämpfers zu gewährleisten. Eine Abstimmung auf die
Federn des Leerlaufsystems ist somit nicht möglich, weshalb die erwähnte
Reibscheibe auch nur kurz vor der Überbrückung des Leerlaufsystems
wirksam wird.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe
der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Wirkungsweise und Aufbau
auch extreme Geräusch- und Schwingungsprobleme abzubauen bzw. zu
beseitigen vermag, insbesondere solche, die im Leerlaufbereich und im
Übergangsbereich vom Leerlauf- in das Lastsystem vorhanden sind.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß bei Kupplungsscheiben
der eingangs erwähnten Art über den ersten Verdrehwinkelbereich eine nur
dem Vordämpfer zugeordnete Reibeinrichtung eine Änderung der Reibungs
dämpfung erzeugt und lediglich eine Kraftspeicherstufe wirksam ist. Dadurch,
daß eine von den Reibeinrichtungen des Hauptdämpfers unabhängige Reibein
richtung dem Vordämpfer zugeordnet wird, kann diese Vordämpferreibein
richtung optimal an die bei Leerlaufbetrieb einer Brennkraftmaschine auftre
tenden Schwingungszustände angepaßt werden, und zwar weil der zur
Erzeugung einer Reibungsdämpfung erforderliche Energiespeicher und/oder
der zwischen den Reibpartnern für die Vordämpferreibeinrichtung vorhandene
Reibwert optimal an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden können.
Bei einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe können in vorteilhafter Weise
die Leerlaufdämpferfedern des Vordämpfers radial außerhalb der Verzahnung
angeordnet sein, wobei das durch den Vordämpfer gebildete Leerlaufsystem
in axialer Richtung zwischen dem Last-Ausgangsteil und einem der Last-
Eingangsteile des Hauptdämpfers angeordnet ist und ein axial zwischen
seinem Ausgangsteil und dem einen Last-Eingangsteil angeordnetes Ein
gangsteil aufweist, das im Anpreßkraftweg der Feder der Last-
Reibeinrichtung angeordnet und mit dem Last-Ausgangsteil drehfest verbun
den und derart axial abgestützt ist, daß die durch eine eigene Feder axial
beaufschlagte Leerlauf-Reibeinrichtung nicht durch die Anpreßkraft der Feder
der Last-Reibeinrichtung beaufschlagt ist, wobei im Leerlaufbereich zusätzlich
zur Leerlauf-Reibeinrichtung nach einem Teilverdrehweg eine weitere Reibein
richtung wirksam wird.
Für den Aufbau und die Funktion einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe
kann es besonders vorteilhaft sein, wenn diese einen den Reibbelagträger an
einer Nabe führenden Torsionsschwingungsdämpfer aufweist, der ein durch
den Hauptdämpfer gebildetes Lastsystem mit einer Lastreibeinrichtung und
ein durch den Vordämpfer gebildetes Leerlaufsystem umfaßt, wobei das
Lastsystem zwei Eingangsteile und ein über eine Verzahnung mit Drehspiel an
der Nabe gelagertes Ausgangsteil sowie Dämpferfedern aufweist, welche die
Lasteingangsteile mit dem Lastausgangsteil federnd kuppeln und wobei beide
Dämpfer je eine eigene Reibungsdämpfung aufweisen, wobei das Leerlaufsy
stem eingangsseitig mit dem Lastausgangsteil und ausgangsseitig mit der
Nabe jeweils drehfest verbunden ist und von den Lastdämpferfedern ver
schiedene Dämpferfedern aufweist.
Bei einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe kann die Änderung der
Reibungsdämpfung des Vordämpfers durch mindestens eine über einen
ersten Teilbereich des ersten Verdrehwinkelbereiches unwirksame und über
einen weiteren Teilbereich dieses ersten Verdrehwinkelbereiches wirksame,
eine Reibungsdämpfung erzeugende weitere Reibeinrichtung erzeugt werden.
Die Reibeinrichtung kann in vorteilhafter Weise mindestens ein Lastreibteil,
wie eine Lastreibscheibe umfassen, welches über Anlagekonturen mit
mindestens einem Kraftspeicher des Vordämpfers zusammenwirkt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Kupplungsscheibe kann
sichergestellt werden, daß ausgehend von einer neutralen Lage der Dämp
fungseinrichtung zunächst über einen ersten Teilbereich des Vordämpferbe
reiches in Zug- und/oder Schubrichtung keine oder eine nur sehr geringe
Reibungsdämpfung vorhanden ist und nach Überschreitung dieses ersten
Teilbereiches bis zum Einsetzen des Hauptdämpfers eine höhere, jedoch
speziell auf den Vordämpfer bzw. dessen Kraftstpeicher abgestimmte
Reibungsdämpfung wirksam wird. Es kann also bei einer erfindungsgemäßen
Kupplungsscheibe eine von den Reibeinrichtungen des Hauptdämpfers
unabhängige variable bzw. stufenweise Reibungshysterese im Vordämpferbe
reich erzeugt werden. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn das Lastreibteil
des Vordämpfers zumindest über einen Teilsektor des weiteren Teilbereiches
durch den mit ihr zusammenwirkenden Kraftspeicher rückstellbar ist.
Erfindungsgemäß ausgebildete Kupplungsscheiben haben den Vorteil, daß sie
in besonders einfacher und preiswerter Weise herstellbar sind und auch eine
hohe Lebensdauer aufweisen. Die Anordnung und das Zusammenwirken der
einzelnen, eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe bildenden Bauteile
ermöglichen weiterhin eine in axialer als auch in radialer Richtung besonders
kompakte Ausgestaltung der Kupplungsscheibe.
Durch die Auslegung einer Kupplungsscheibe gemäß der Erfindung können
insbesondere die sehr oft bei einem Kraftfahrzug mit kaltem Getriebe und im
Leerlauf drehender Brennkraftmaschine auftretenden Rasselgeräusche
unterdrückt werden. Diese Rasselgeräusche treten insbesondere dann auf,
wenn das Schleppmoment des Getriebes in einer Größenordnung liegt, die
dem vom Leerlaufsystem übertragbaren Maximalmoment in etwa entspricht.
Diese Bedingung ist jedoch bei Kraftfahrzeugen mit kaltem Getriebe und im
Leerlauf drehender Brennkraftmaschine sehr oft erfüllt. Die Rasselgeräusche
sind unter anderem darauf zurückzuführen, daß bei Vorhandensein der
vorerwähnten Bedingung aufgrund des Ungleichförmigkeitsgrades bzw. der
Winkelgeschwindigkeits- bzw. Momentenänderungen der Bereich des
Leerlaufsystems überschritten wird und somit das eine viel größere Federstei
figkeit aufweisende Lastsystem einsetzt, das für die im Leerlauf auftretenden
Momentenschwankungen wie ein harter, das heißt unnachgiebiger Anschlag
wirkt. Der zeitweilige Einsatz des Lastsystems bewirkt, daß zwischen den
den Winkelausschlag des Leerlaufsystems begrenzenden Teilen ein quasi
unelastischer Stoß bzw. Aufprall stattfindet, wodurch ein entsprechender
Rückprall bzw. -stoß zwischen diesen Teilen erzeugt wird. Dieser Aufprall
und Rückprall zwischen den den Winkelausschlag des Leerlaufsystems
begrenzenden Teilen haben zur Folge, daß die mit dem Ausgangsteil der
Kupplungsscheibe drehfest verbundene Getriebeeingangswelle Drehschwin
gungen vollführt, wodurch aufgrund des zwischen den im Getriebe in Eingriff
stehenden Verzahnungen vorhandenen Spiels Rasselgeräusche durch Abhe
ben und Aufeinanderschlagen bzw. Aufeinanderpallen der Zahnflanken
entstehen.
Durch die erfindungsgemäße weitere Reibeinrichtung für den Vordämpfer,
welche in beide Drehrichtungen wirksam sein kann, kann der aufgrund des
vorerwähnten Einsatzes des Lastsystems entstehende Rückprall gedämpft
bzw. absorbiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe ist in vorteilhafter Weise das
Leerlaufsystem in dem Bauraum radial zwischen der Nabe und den Dämpfer
federn des Lastsystems einerseits und axial in dem Bauraum zwischen dem
Ausgangsteil des Lastsystems und einem der Eingangsteile des Lastsystems
andererseits angeordnet. In diesem Bereich steht vergleichsweise viel
Bauraum für die Unterbringung des Leerlaufsystems zur Verfügung, ohne daß
die axiale Bautiefe der Kupplungsscheibe über die Bautiefe hinaus vergrößert
werden muß, die für das Lastsystem ohnehin benötigt wird. Die erfindungs
gemäße Kupplungsscheibe ist deshalb nicht größer als eine herkömmliche
Kupplungsscheibe ohne Leerlaufsystem. Durch die durch den Aufbau ermög
lichte radial versetzte Anordnung der axial wirksamen Federn der Last-
Reibeinrichtung und der Leerlauf-Reibeinrichtung wird weiterhin gewährlei
stet, daß zumindest zur Unterbringung dieser beiden Reibeinrichtungen
lediglich ein geringer axialer Bauraum erforderlich ist, was wiederum eine
axial schlanke Bauweise der Kupplungsscheibe ermöglicht. Besonders
vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Feder der Leerlauf-Reibeinrichtung
gegenüber der Feder der Last-Reibeinrichtung radial nach innen versetzt
angeordnet ist. In vorteilhafter Weise kann die Feder der Leerlauf-
Reibeinrichtung unmittelbar um die Nabe vorgesehen sein, wobei es darüber
hinaus zweckmäßig sein kann, wenn diese Feder auch axial angrenzend an
die Außenverzahnung der Nabe angeordnet ist.
Ein wesentlicher Aspekt einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht
darin, daß wenigstens ein Eingangsteil des Leerlaufsystems für die Über
tragung der Anpreßkraft der Reibeinrichtung des Lastsystems mit ausgenutzt
wird, so daß ein geschlossener Kraftfluß für die Feder der Reibeinrichtung des
Lastsystems erzeugt werden kann, der nicht über die Feder der Reibeinrich
tung des Leerlaufsystems führt. Der Anpreßkraftweg der Feder der Lastrei
beinrichtung kann sich beispielsweise über die miteinander verbundenen
Eingangsteile des Lastsystems, das Eingangsteil des Leerlaufsystems und das
Ausgangsteil des Lastsystems, an welchem das Leerlaufeingangsteil abge
stützt ist, schließen. Das Leerlaufsystem ist damit innerhalb des Lastsystems
axial fixiert, ohne daß es zusätzlicher Maßnahmen bedarf. Dadurch kann auch
gewährleistet werden, daß das Leerlaufsystem bezogen auf sein Ausgangsteil
axial kraftfrei ist, was angesichts der vergleichsweise geringen Leerlauf
drehmomente die Betriebseigenschaften verbessert und die axiale Führung
des Torsionsschwingungsdämpfers an der Nabe erleichtert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die mit der weiteren Reibeinrichtung bzw.
dem Lastreibteil des Leerlaufsystems zusammenwirkenden Kraftspeicher eine
Vorspannung aufweisen, die auf die weitere Reibeinreichtung ein Moment
erzeugt, das zumindest gleich groß oder größer ist als das durch die weitere
Reibeinrichtung erzeugte Reibmoment, so daß die weitere Reibeinrichtung
bzw. das Lastreibteil bei unbelasteter Kupplungsscheibe innerhalb des
Leerlaufsystems stets eine definierte Position einnimmt. Besonders vorteilhaft
kann es sein, wenn das Leerlaufsystem derart ausgelegt ist, daß bei normaler
Betriebstemperatur und im Leerlauf drehender, warmer Brennkraftmaschine
die erste Federstufe des Leerlaufsystems das Schleppmoment des Getriebes
sowie die überlagerten Momenten- bzw. Drehschwingungen absorbieren
kann.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Lastreibteil des Leerlaufsy
stems, wie eine Lastreibscheibe, lediglich im Leerlaufbereich wirksam ist, das
heißt, daß dieses Lastreibteil beim Übergang in den zweiten Winkelbereich,
welcher dem Lastbereich entspricht, überbrückt werden kann.
Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn die Lastreibeinrichtung des
Leerlaufsystems derart ausgelegt ist, daß sie eine Reibungshysteresis
zwischen 0,5 und 2,5 Nm, vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,6 Nm für
Ottomotoren und zwischen 1,2 und 2,3 Nm für Dieselmotoren erzeugt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es besonders angebracht
sein, wenn das Lastreibteil Steueranschläge wie radial verlaufende Arme oder
axial abgebogene Lappen aufweist, die den Einsatz der weiteren
Reibeinrichtung durch Anschlag an einem anderen Bauteil der
Kupplungsscheibe bestimmen.
Um eine optimale Anpassung an die ideale Dämpfungskennlinie zu
ermöglichen, ist es weiterhin zweckmäßig, wenn für das Lastsystem
ebenfalls mindestens eine zweite Reibeinrichtung vorgesehen ist. Diese
zweite Reibeinrichtung kann zweckmäßigerweise über einen ersten
Teilbereich des zweiten Winkelbereichs, in dem das Lastsystem wirksam ist,
unwirksam sein und über einen weiteren Teilbereich dieses zweiten
Winkelbereiches wirksam werden.
Insbesondere für Kupplungsscheiben, bei denen die weitere Reibeinrichtung
des Vordämpfers beim Übergang in den zweiten Winkelbereich, welcher dem
Lastbereich entspricht, überbrückt wird, kann es besonders vorteilhaft sein,
wenn das Ausgangsteil der Kupplungsscheibe ein mit Innenprofil zum
Aufsetzen auf eine Getriebewelle versehenes Nabenteil ist, auf dem drehfest
ein Flansch des Leerlaufsystems, sowie ein Flansch bzw. Nabenteil mit
Innenprofil des Lastsystems aufgenommen ist und durch dieses Innenprofil
das zusätzlich mit einem Außenprofil versehene Ausgangsteil der
Kupplungsscheibe sich hindurcherstreckt und über diese Profile dem Flansch-
bzw. Nabenteil gegenüber dem Ausgangsteil der Kupplungsscheibe bzw. dem
Flansch des Leerlaufsystems eine Relativverdrehung ermöglicht ist und wobei
weiterhin die Kraftspeicher in fensterförmigen Ausnehmungen des jeweiligen
Eingangsteiles und des jeweiligen Flansches enthalten sind. Bei einer derart
aufgebauten Kupplungsscheibe kann es gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung besonders zweckmäßig sein, wenn das Eingangsteil des
Leerlaufsystems durch zwei beidseits des Flansches des Leerlaufsystems
angeordnete, das heißt diesen Flansch flankierende und mit dem das
Ausgangsteil des Lastsystems bildenden Flansch drehfeste Seitenscheiben
gebildet ist. Angebracht kann es dabei sein, wenn die zwischen dem Flansch
des Leerlaufsystems und dem Flansch des Lastsystems angeordnete
Seitenscheibe unmittelbar am Flansch des Lastsystems anliegt, so daß der
erforderliche axiale Bauraum verringert werden kann. Weiterhin kann es
zweckmäßig sein, wenn die weitere Reibeinrichtung des Vordämpfers eine
zwischen der einen Seitenscheibe und dem Flansch des Leerlaufsystems
vorgesehene und mit mindestens einem Kraftspeicher des Leerlaufsystems
zusammenwirkende Lastreibscheibe, mindestens eine mit dieser
Lastreibscheibe drehfeste und zwischen der anderen Seitenscheibe und dem
Flansch des Leerlaufsystems angeordnete Reibscheibe, sowie einen die
Lastreibscheibe und die Reibscheibe zur Erzeugung einer Reibung
verspannenden Kraftspeicher aufweist. Zur Drehsicherung zwischen der
Lastreibscheibe und der Reibscheibe kann es besonders angebracht sein,
wenn wenigstens eine dieser Scheiben mit Ausnehmungen durch den
Nabenflansch des Leerlaufsystems hindurchreicht und die beiden Scheiben
sich axial über diese Ausleger aneinander abstützen.
Ein besonders vorteilhafter Aufbau der Kupplungsscheibe kann gegeben sein,
wenn die Lastreibscheibe des Leerlaufsystems zwischen der mit dem Flansch
des Lastsystems drehfesten Seitenscheibe und dem Flansch des
Leerlaufsystems vorgesehen ist. Dies bedeutet, daß die Lastreibscheibe
räumlich auch zwischen dem Flansch des Leerlaufsystems und dem Flansch
des Lastsystems angeordnet ist.
Ein besonders preiswerter Aufbau kann gegeben sein, wenn die am
Nabenflansch des Lastsystems aufliegende Seitenscheibe aus einem Reib-
oder Gleitmaterial besteht, so daß diese sowohl zur Aufnahme der
Kraftspeicher für das Leerlaufsystem als auch zur Erzeugung einer
Reibungsdämpfung für die weitere Reibeinrichtung des Leerlaufsystems
herangezogen werden kann. Angebracht kann es dabei sein, wenn die am
Nabenflansch des Lastsystems aufliegende Seitenscheibe aus Kunststoff ist,
welcher faserverstärkt sein kann.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn axial zwischen der am Nabenflansch
des Lastsystems aufliegenden Seitenscheibe und der Lastreibscheibe des
Leerlaufsystems ein axial wirksamer Kraftspeicher für die weitere
Reibeinrichtung vorgesehen ist. Dieser Kraftspeicher kann
zweckmäßigerweise durch einen Wellring gebildet sein.
Für die Funktion und den Aufbau einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe
kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn das Eingangsteil dieser
Kupplungsscheibe und somit auch das Eingangsteil des Lastsystems durch
einen Belagträger- und eine Gegenscheibe gebildet ist, wobei axial zwischen
diesen beiden Scheiben das Leerlaufsystem sowie der Nabenflansch des
Lastsystems aufgenommen sind. Dabei kann es weiterhin vorteilhaft sein,
wenn axial zwischen der auf der dem Nabenflansch des Lastsystems
abgewandten Seite des Nabenflansches des Leerlaufsystems vorgesehene
Seitenscheibe und der Belagträger- oder Gegenscheibe ein Kraftspeicher wie
eine Tellerfeder vorgesehen ist, welche die, auf dem das Ausgangsteil der
Kupplungsscheibe bildenden Nabenteil aufgenommenen Bauteile, axial
verspannt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn
die weitere Reibeinrichtung des Vordämpfers nur im Zugbereich der
Kupplungsscheibe, das heißt in dem Bereich, in dem das von einer
Brennkraftmaschine angetriebene Eingangsteil der Kupplungsscheibe das
Ausgangsteil derselben antreibt, wirksam ist.
Anhand der Fig. 1 bis 5 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine teilweise dargestellte
erfindungsgemäße Kupplungsscheibe,
Fig. 2 eine teilweise Ansicht gemäß dem Pfeil Z der Fig. 1, wobei zur
besseren Darstellung der einzelnen Bauteile ein Ausbruch
vorhanden ist,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 die im vergrößerten Maßstab dargestellte Einzelheit Y gemäß Fig.
1
Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 1 und
Fig. 6 ein Diagramm einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe, wobei
die Abszissenachse die Verdrehwinkel und die Ordinatenachse das
Verdrehmoment darstellt und weiterhin in diesem Diagramm die
Reibungshysterese, welche im Lastsystem bzw. im Hauptdämpfer
auftritt, nicht dargestellt ist.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kupplungsscheibe weist ein
Leerlaufsystem bzw. einen Vordämpfer 1 und ein Lastsystem bzw. einen
Hauptdämpfer 2 auf. Der Vordämpfer 1 und der Hauptdämpfer 2 werden von
einer das Ausgangsteil der Kupplungsscheibe bildenden Nabe 3 getragen. Die
Nabe 3 weist eine Innenverzahnung 4 auf, über die sie mit einer nicht näher
dargestellten Getriebeeingangswelle drehfest verbindbar ist. Die Nabe 3
besitzt weiterhin eine Außenverzahnung 5, die mit einer Innenverzahnung 6
des das Ausgangsteil des Hauptdämpfers 2 bildenden Nabenflansches 7 in
Eingriff steht. Die beiden Verzahnungen 5 und 6 weisen in Umfangsrichtung
ein Zahnflankenspiel auf, welches dem Winkelbereich des Vordämpfers 1
entspricht. Die Nabe 3 trägt weiterhin einen mit ihr drehfesten Nabenflansch
8, welcher das Ausgangsteil des Vordämpfers 1 bildet. Zur verdrehfesten
Verbindung mit der Nabe 3 weist der Nabenflansch 8 eine Innenverzahnung 9
auf, die an den in radialer Richtung abgesetzten Verzahnungsbereich 10 der
Außenverzahnung 5 der Nabe 3 angepaßt ist. Aufgrund des in radialer
Richtung abgesetzten Verzahnungsbereiches 10 bildet die Außenverzahnung
5 eine Stirnfläche 11, an der sich der Nabenflansch 8 axial abstützt.
Das Eingangsteil des Vordämpfers 1 ist durch zwei beidseits des
scheibenförmigen Nabenflansches 8 angeordnete Scheiben 12, 13 gebildet,
welche über formschlüssige Steckverbindungen in axialem Abstand
miteinander sowie mit dem Nabenflasch 7 des Hauptdämpfers 2 drehfest
verbunden sind. Hierfür weist die vom Nabenflansch 7 durch den
Nabenflansch 8 getrennte Scheibe 13 an ihrem Außenumfang axial in
Richtung des Nabenflansches 7 des Hauptdämpfers 3 gerichtete Laschen 14
auf, welche in Ausschnitte 7a des Nabenflansches 7 axial hineinragen. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Ausschnitte 7a mit den
Ausschnitten zur Aufnahme der Federn des Hauptdämpfers im Flansch 7
verbunden. Die Laschen 14 erstrecken sich axial über den scheibenförmigen
Nabenflansch 8 des Vordämpfers und weisen jeweils an ihrem freien Ende
einen verschmälerten Bereich 14a auf, der jeweils in einen Auschnitt 7a des
Flansches 7 eingreift und eine Abstufung 14b bildet. Die Scheibe 13 stützt
sich über die Abstufungen 14b der Laschen 14 unter Zwischlegung der
Scheibe 12 axial am Nabenflasch 7 ab. Die unmittelbar am Nabenflasch 7
axial anliegende Scheibe 12 weist an ihrem Außenumfang Ausschnitte 12a
auf, durch welche die verschmälerten Bereiche 14a der Laschen 14 axial
greifen zur axialen Festlegung und Drehsicherung der Scheibe 12 gegenüber
dem Nabenflansch 7 des Hauptdämpfers.
Das Eingangsteil der Kupplungsscheibe bzw. des Hauptdämpfers 2 umfaßt eine
Belagträgerscheibe 15 sowie eine mit dieser in axialem Abstand über
Abstandsbolzen 16 drehfest verbundene Gegenscheibe 17. Die Abstandsbolzen
16 erstrecken sich axial durch Ausschnitte 7b des Nabenflansches 7. Die
Belagträgerscheibe 15 und die Gegenscheibe 17 überlappen in radialer
Richtung die Außenverzahnung 5 der Nabe 3, wobei die Belagträgerscheibe 15
über einen Reibring 18 in radialer Richtung auf einer äußeren Mantelfläche 19
verdrehbar gelagert ist. Zwischen der Stirnflläche 18a des Reibringes 18 und
dem Nabenflansch 8 bzw. der Außenverzahnung 5 ist eine vorgespannte
Wellfeder 20 vorgesehen, die einerseits in Reibeingriff mit dem mit der
Belagträgerscheibe 15 drehfest verbundenen Reibring 18 ist und andererseits
den Nabenflansch 8 in Richtung der Stirnfläche 11 beaufschlagt, so daß dieser
auf dem abgesetzten Verzahnungsbereich 10 axial gehalten wird. Axial
zwischen der Gegenscheibe 17 und dem Nabenflansch 7 ist ein Reibring 21
vorgesehen. Der Reibring 21 besitzt radial innen einen im Querschnitt
winkelförmigen Ansatz 21a, dessen radialer Schenkel zwischen einer sich an der
Außenverzahnung 5 abstützenden Scheibe 5a und der Gegenscheibe 17
verspannt ist. Die axiale Verspannung des Ansatzes 21a des Reibringes 21
zwischen der Gegenscheibe 17 und der Abstützscheibe 5a wird durch die auf
der anderen Seite der Außenverzahnung 5 vorgesehene Wellfeder 20
sichergestellt.
Im axialen Bauraum zwsichen der Belagträgerscheibe 15 und der Gegenscheibe
17 ist der Nabenflansch 7 des Hauptdämpfers, die mit diesem drehfest
verbundenen Scheiben 12 und 13 sowie der zwischen diesen Scheiben 12, 13
vorgesehene scheibenförmige Nabenflansch 8 angeordnet. Zur axialen
Sicherung der beiden Scheiben 12 und 13 des Vordämpfers 1 ist eine
Tellerfeder 22 axial zwischen der Scheibe 13 und der Belagträgerscheibe 15
angeordnet, welche sich radial außen an der Belagträgerscheibe 15 abstützt und
radial innen die Scheibe 13 in Richtung des Nabenflansches 7 beaufschlagt, so
daß die Laschen 14 sich über ihre Abstufungen 14b an der Scheibe 12
abstützen und diese gegen den Nabenflansch 7 drücken. Die Tellerfeder 22
weist an ihrem äußeren Bereich Ausleger 22a auf, welche zur drehfesten
Verbindung der Tellerfeder 22 mit der Belagträgerscheibe 15 in Ausschnitte 15a
dieser Scheibe 15 eingreifen. Zur Erzeugung einer Reibungsdämpfung weist die
Tellerfeder 22 an ihrem radial inneren Bereich eine abgerundete Anformung 22b
auf, welche unter Vorspannung der Tellerfeder 22 an der Scheibe 13 anliegt. Die
Vorspannung der Tellerfeder 22 bewirkt weiterhin, daß der Nabenflansch 7 in
Richtung der Gegenscheibe 17 gedrängt wird, wodurch der Reibring 21
zwischen dieser Gegenscheibe 17 und dem Nabenflansch 7 axial eingespannt
wird. Zwischen den drehfest miteinander verbundenen Scheiben 15 und 17,
welche das Eingangsteil der Kupplungsscheibe bilden, und dem das
Ausgangsteil des Hauptdämpfers 2 bildenden Nabenflansch 7 ist eine
Relativverdrehung möglich entgegen der Wirkung von in fensterförmigen
Ausnehmungen 23, 24 der Belagträger- 15 und der Gegenscheibe 17
einerseits, sowie in dem Nabenflansch 7 andererseits vorgesehenen
fensterförmigen Ausnehmungen 25 aufgenommenen Federn 26.
Zwischen den beiden das Eingangsteil des Vordämpfers 1 bildenden Scheiben
12, 13 und dem das Ausgangsteil des Vordämpfers 1 bildenden Nabenflansch 8
ist eine, dem Verzahnungsspiel zwischen Außenverzahnung 5 und
Innenverzahnung 6 entsprechende, begrenzte Relativverdrehung möglich, und
zwar entgegen der Wirkung von in fensterförmigen Ausnehmungen 27, 28 der
Scheiben 12, 13 einerseits, und in fensterförmigen Ausnehmungen 29 des
Nabenflansches 8 andererseits, vorgesehenen Kraftspeichern in Form von
Schraubenfedern 30.
Der Vordämpfer 1 weist weiterhin eine Reibeinrichtung 31 auf, die lediglich über
einen Teilbereich des zwischen dem Nabenflansch 7 und der Nabe 3 möglichen
Verdrehwinkels wirksam ist. Die weitere Reibeinrichtung 31 umfaßt eine
Lastreibscheibe 32, die axial zwischen dem Nabenflansch 8 und der Scheibe 12
angeordnet ist, sowie eine auf der anderen Seite des Nabenflansches 8
vorgesehene Reibscheibe 33, die mit der Lastreibscheibe 32 drehfest ist. Die
Lastreibscheibe 32 besitzt in Achsrichtung abgebobene Lappen 34, die mit
Verdrehspiel durch Ausschnitte 35 des Nabenflansches 8 hindurchragen und
deren Enden in Umfangsrichtung derart abgesetzt sind, daß sich die
Reibscheibe 33 axial an den Lappen 34 abstützen kann. Zur drehfesten
Verbindung zwischen der Lastreibscheibe 32 und der Reibscheibe 33 greifen die
verschmälerten Endbereiche 34a der Lappen 34 in entsprechend angepaßte
und am Außenumfang des Reibringes 33 vorgesehene Einschnitte 33a ein
(Fig. 5).
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Scheibe 12 aus einem
Kunststoff bzw. einem Reib- oder Gleitmaterial, welches faserverstärkt sein
kann, hergestellt, so daß diese Scheibe 12 gleichzeitig zur Erzeugung einer
Reibungsdämpfung für den Vordämpfer 1 dient. Axial zwischen der Scheibe 12
und der Lastreibscheibe 32 ist eine vorgespannte Wellfeder 36 vorgesehen,
welche einerseits die Scheibe 12 in Richtung des Nabenflansches 7
beaufschlagt und andererseits die Lastreibscheibe 32 in Richtung vom
Nabenflansch 7 weg drängt, wodurch die Reibscheibe 33 gegen die Scheibe 13
verspannt wird. Die von der Wellfeder 36 erzeugte Kraft ist kleiner als die von der
Tellerfeder 22 aufgebrachte Kraft.
Die Lastreibscheibe 32 weist an ihrem äußeren Umfang radial gerichtete
Ausleger 37 auf, in denen Ausnehmungen 38 vorgesehen sind, zur Aufnahme
von Federn 30.
Die Federn 26 sind in zwei Gruppen von Federn 26a und 26b unterteilt, wobei
die Federn 26a für die erste Stufe und die Federn 26b zusätzlich für die zweite
Stufe des Hauptdämpfers 2 vorgesehen sind.
Die Federn 30 sind in Ausnehmungen 27, 28 sowie 29 der Scheiben 12, 13
sowie des scheibenförmigen Nabenflansches 8 aufgenommen, welche - in
Umfangsrichtung betrachtet - die gleiche Erstreckung aufweisen, so daß bei einer
Verdrehung der Belagträgerscheibe 15 gegenüber der Nabe 3 aus der Ruhelage
der Kupplungsscheibe heraus diese Federn 30 sofort ansprechen. Weiterhin
sind die Federn 30 jeweils in einer Ausnehmung 38 der Lastreibscheibe 32
aufgenommen, welche Ausnehmung 38 in Umfangsrichtung eine größere
Erstreckung aufweisen können als die Ausnehmungen 27, 28, 29, so daß
ausgehend von der Ruhelage der Kupplungsscheibe zumindest in einem ersten
Verdrehwinkelbereich des Vordämpfers 1 die Federn 30 nicht durch die
Lastreibscheibe abgestützt werden bzw. die Lastreibscheibe nicht wirksam ist.
Die zweite Stufe der Kupplungsscheibe, welche die erste Stufe des
Hauptdämpfers 2 darstellt, ist durch die Federn 26a gebildet, welche - in
Umfangsrichtung betrachtet - in gleich großen Ausnehmungen 23a, 24a sowie
25a der Belagträger- 15 und Gegenscheibe 27 sowie des Nabenflasches 7
angeordnet sind.
Die Federn 26b sind in gleich großen Ausnehmungen 23b, 24b der Belagträger-
15 und Gegenscheibe 17 aufgenommen, sowie in einer gegenüber diesen in
Umfangsrichtung größeren Ausnehmung 25b des Nabenflansches 7.
Im folgenden wird im Zusammenang mit den Fig. 2 und 5 die Wirkung und
Funktionsweise der Kupplungsscheibe beschrieben. Dabei wird durch den Pfeil
39 in Fig. 2 die Zugrichtung, das heißt also, die Richtung angedeutet, bei der
das von einem Motor angetriebene Eingangsteil 15 + 17 das durch die Nabe 3
gebildete Ausgangsteil antreibt. Durch den Pfeil 40 ist die Schubrichtung
gekennzeichnet.
Bei einer Verdrehung in Zugrichtung 39 oder Schubrichtung 40 der
Belagträgerscheibe 15 und der Gegenscheibe 17 gegenüber der Nabe 3
gelangen zunächst die Federn 30 zur Wirkung, da die Ausnehmungen 27, 28
sowie 29 der Scheiben 12, 13 und des scheibenförmigen Nabenflansches 8 in
Umfangsrichtung gleich groß sind. Aufgrund dieser Auslegung dienen die
Federn 30 gleichzeitig auch dazu, die Nabe 3 in Bezug auf die
Belagträgerscheibe 15 und die Gegenscheibe 17 in Richtung Nullstellung bzw.
Ruhelage zu beaufschlagen bzw. zu bringen.
Ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten theoretischen Ruhestellung der
Kupplungsscheibe kommt nach einer Verdrehung der Belagträgerscheibe 15
und der Gegenscheibe 17 in Bezug auf die Nabe 3 bzw. den mit dieser
drehfesten Nabenflansch 8 des Vordämpfers 1 um einen Verdrehwinkel A1 in
Zugrichtung 39 oder B1 in Schubrichtung 40 die weitere Reibeinrichtung 31 zur
Wirkung. Bei einer weiteren Verdrehung um den Winkel A2 in Zugrichtung 39
oder B2 in Schubrichtung 40 gelangt die Innenverzahnung 6 des
Nabenflansches 7 zur Anlage an der Außenverzahnung 5 der Nabe 3, wodurch
der Verdrehwinkelbereich A3 in Zugrichtung und B3 in Schubrichtung des
Vordämpfers 1 begrenzt wird und bei einer darüberhinausgehenden Verdrehung
der Hauptdämpfer 2 zur Wirkung kommt.
Bei Überschreitung des Verdrehwinkelbereiches A3 in Zugrichtung 39 und B3 in
Schubrichtung 40 bleibt der Nabenflansch 7 gegenüber der Nabe 3 stehen und
es werden die das Eingangsteil der Kupplungscheibe bildenden Mitnehmer- 15
und Gegenscheibe 17 gegenüber dem Nabenflansch 7 und somit auch über der
Nabe 3 verdreht, so daß zunächst die die erste Stufe des Hauptdämpfers
bildenden Federn 26a über einen Verdrehwinkelbereich A4 in Zugrichtung 39
und B4 in Schubrichtung 40 alleine zur Wirkung kommen. Nach Überschreitung
dieser Verdrehwinkelbereiche A4 bzw. B4 gelangen die Federn 26b zusätzlich
zu den Federn 26a, das heißt also parallel zu diesen, zur Wirkung. Dies
geschieht dadurch, daß die Kanten 43 der Ausnehmungen 25b im Nabenflansch
7 nach einer Verdrehung um den Bereich A4 gegenüber der Mitnehmer- 15 und
Gegenscheibe 17 an den in den Fenstern 23b, 24b der Belagträger- 15 und
Gegenscheibe 17 angeordneten Federn 26b zur Anlage kommen. In gleicher
Weise kommen die Kanten 44 bei einer Verdrehung um den Winkel B4 an den
Federn 26b zur Wirkung. Der die zweite Stufe des Hauptdämpfers 2 darstellende
Verdrehwinkelbereich A5 in Zugrichtung 39 bzw. B5 in Schubrichtung 40 wird
durch Anschlag der Abstandsbolzen 16 an den Endkonturen 45 bzw. 46 der
Ausschnitte 7b des Flansches 7 begrenzt. Dieser Anschlag begrenzt gleichzeitig
den maximalen Verdrehungswinkel A6 in Zugrichtung 39 sowie B6 in
Schubrichtung 40 der Kupplungsscheibe.
Bei einer Verdrehung der Mitnehmerscheibe 15 und der Gegenscheibe 17 in
Zug- oder Schubrichtung aus der in Fig. 2 dargestellten theoretischen
Ruhestellung wird zunächst Reibung durch die Reibringe 18 und 21a erzeugt, da
aufgrund der in gleichgroßen Fenstern 23a, 24a sowie 25a der Belagträger- 15
und Gegenscheibe 17 sowie des Nabenflansches 7 vorgesehenen Federn 26a
mit höherer Federrate die Belagträgerscheibe 15, die Gegenscheibe 17 sowie
der Nabenflansch 7 synchron gegenüber der Nabe 3 verdreht werden. Die durch
die Reibringe 18 und 21a erzeugte Reibung ist auf die Federn 30 mit geringer
Steifigkeit abgestimmt. Diese Reibung ist sehr gering und wirkt zunächst über
die Verdrehwinkelbereiche A1 und B1 alleine. Bei Überschreitung des
Verdrehwinkels A1 bzw. B1 kommen die Lappen 34 der Lastreibscheibe 32 an
den Anschlagkanten 47 für die Zugrichtung 39 und 48 für die Schubrichtung 40
der Ausschnitte 35 zur Anlage, so daß die Lastreibscheibe 32 und somit auch
die Reibscheibe 33 gegenüber dem Nabenflansch 8 des Vordämpfers 1
festgelegt sind. Die Festlegung der Lastreibscheibe 32 und der Reibscheibe 33
gegenüber dem Nabenflansch 8 bewirkt, daß diese sich gegenüber dem
Nabenflansch 7 und somit auch gegenüber den mit diesem fest verbundenen
Teilen, insbesondere der beiden Scheiben 12, 13, welche das Eingangsteil des
Vordämpfers bilden, verdrehen und zwar solange, bis die Innenverzahnung 6
des Nabenfiansches 7 an der Außenverzahnung 5 der Nabe 3 zur Anlage
kommt. Während dieser Verdrehphase, welche dem Verdrehwinkelbereich A2 in
Zugrichtung und B2 in Schubrichtung entspricht, wird ein etwas höheres
Reibmoment erzeugt, welches ebenfalls auf die in diesen
Verdrehwinkelbereichen A2 und B2 wirksamen Vordämpferfedern 28
abgestimmt ist. Das in diesen Verdrehwinkelbereichen A2 und B2 wirksame
Reibmoment ergibt sich durch Addition der durch die Reibringe 18 und 21a
sowie der weiteren Reibeinrichtung 31 erzeugten Reibmomente.
Bei Überschreitung des Verdrehwinkelbereiches A3 bzw. B3 des Vordämpfers 1
wird die weitere Reibeinrichtung 31 überbrückt und ist somit nicht mehr wirksam.
Über die Verdrehwinkelbereiche A4 und A5 in Zugrichtung 39 sowie B4 und B5
in Schubrichtung 40 wird eine durch den Reibring 21 und die Tellerfeder 22
definierte Reibungsdämpfung, welche auf die Federn 26a und 26b des
Hauptdämpfers abgestimmt ist, erzeugt. Die über den Verdrehwinkelbereich des
Hauptdämpfers 2 wirksame Reibungsdämpfung ist wesentlich höher als die,
welche die weitere Reibeinrichtung 31 im Vordämpferbereich erzeugt. Die im
Hauptdämpferbereich vorhandene Reibungshysterese stellt ein Mehrfaches der
Reibungshysterese, welche durch die weitere Reibeinrichtung 31 des
Vordämpfers 1 erzeugt wird, dar und ist in Fig. 6 nicht dargestellt. Zweckmäßig
ist es, wenn die weitere Reibeinrichtung 31 eine Reibungshysterese X in der
Größenordnung zwischen 0,5 und 2,5 Nm erzeugt, wobei es sich als
zweckmäßig erwiesen hat, wenn für Ottomotoren diese Hysterese zwischen 0,7
und 1,6 Nm und für Dieselmotoren zwischen 1,2 und 2, 3 Nm liegt. Weiterhin ist
es zweckmäßig, wenn in den die erste Stufe des Vordämpfers 1 der
Kupplungsscheibe darstellenden Verdrehwinkelbereiche A1 bzw. B1, die durch
die Reibringe 18 und 21 erzeugte Reibungshysterese kleiner ist als 0,7 Nm für
Ottomotoren und 1,2 Nm für Dieselmotoren.
Die mit der weiteren Reibeinrichtung 31 zusammenwirkenden Federn 30 können
in die Fenster 27, 28 der Scheiben 12 und 13 mit Vorspannung eingebaut sein.
Durch die Vorspannung der Federn 30 wird ein Rückstellungsmoment auf die
weitere Reibeinrichtung 31 erzeugt. Dadurch kann sichergestellt werden, daß
zumindest über einen Teilbereich der Verdrehwinkelbereiche A2, B2 die weitere
Reibeinrichtung 31 sowohl während des Zusammendrückens als auch während
des Entspannens der Federn 30 wirksam bleibt. Es kann also durch die
Vorspannung der Federn 30 die weitere Reibeinrichtung 31 zumindest teilweise
in Richtung Ruhestellung zurückgedrängt werden.
Der Vordämpfer 1 kann in vorteilhafter Weise auch derart ausgebildet werden,
daß nicht alle Federn 30 mit der Lastreibscheibe 32 zusammenwirken. Dies
bedeutet also, daß manche der Federn 30 nicht in Ausnehmungen der
Lastreibscheibe 32 aufgenommen sind, so daß lediglich einige Federn 30 des
Vordämpfers eine Rückstellwirkung auf die Lastreibscheibe 32 ausüben.
Weiterhin kann es für manche Anwendungsfälle vorteilhaft sein, wenn die
Ausnehmungen 38 der Lastreibscheibe 32 für Federn 30 in Umfangsrichtung
gleich groß ausgebildet sind wie die Ausnehmungen 27, 28, 29. Dadurch wird
gewährleistet, daß bei Drehsinnumkehr die mit der Lastreibscheibe 32 des
Vordämpfers 31 zusammenwirkenden Federn 30 sofort eine Rückstellkraft auf
die Lastreibscheibe 32 ausüben.
In Fig. 6 sind die ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten theoretischen
winkelmäßigen Ruhestellung der Kupplungsscheibe auftretenden Hysteresen
der beiden Reibeinrichtungen des Vordämpfers dargestellt. Die in Fig. 2
vorhandene Relativposition der einzelnen Bauteile zueinander stellt jedoch einen
theoretischen Zustand dar. Nach Inbetriebnahme der Kupplungsscheibe kann
eine winkelmäßige Verlagerung bzw. Verschleppung zumindest der in Fig. 6
dargestellten Hysterese X der weiteren Reibeinrichtung 31 des Vordämpfers 1
auftreten.
Für manche Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, wenn die mit der Lastreibscheibe
bzw. der weiteren Reibeinrichtung zusammenwirkenden Federn, die bei der
vorbeschriebenen Ausführungsform durch die Federn 30b gebildet sind, über
zumindest einen Teilbereich des Verdrehwinkels des Vordämpfers auf die
Lastreibscheibe der weiteren Reibeinrichtung ein kleineres Rückstellmoment als
das Reibmoment dieser Reibeinrichtung ausüben. Dadurch ergibt sich kein
plötzlicher Reibungsanstieg im Vordämpfer, was für manche Anwendungsfälle
vorteilhaft ist, um Resonanzerscheinungen zu unterdrücken.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die weitere Reibeinrichtung 31 nur im
Zugbereich A6 bzw. nur in Zugrichtung 39 über zum Beispiel den
Verdrehwinkelbereich A2 wirksam ist. Hierfür braucht lediglich zwischen den
Lappen 34 und den Ausschnitten 35 in Schubrichtung 40 ein mindestens dem
Verdrehwinkelbereich B3 gemäß Fig. 6 entsprechendes Spiel vorgesehen
werden.