DE3490360T1

DE3490360T1 - Feder-Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE3490360T1
Application number: DE19843490360
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Kayanoki; Seigo Kyoto Ono; Kazuo Teramachi
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1983-08-10
Filing date: 1984-08-08
Publication date: 1985-08-08
Also published as: EP0155967A4; AU3313184A; AU568144B2; KR850001977A; GB2154704A; US4650053A; EP0155967A1; GB8507809D0; GB2154704B; DE3490360C2; KR890000270B1; WO1985000858A1

Description

MITSUBISHI JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokyo /Japan KABUSHIKI KAISHA DAIKIN SEISAKUSHO, Osaka /Japan

Feder-KuppIungsseheibe

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feder-Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung für ein Kraftfahrzeug.

5 Hintergrund-Technik

Eine Kupplung ist in Kraftfahrzeugen vorgesehen für das Unterbrechen der Transmission des Motorausgangs während eines Verschiebens der Übertragungsverhältnisse eines Fahrzeuggetriebes. Eine Reibungskupplung wird in weitern Umfang dank der einfachen Konstruktion und der einfachen Wartung verwendet. Obwohl die Reibungskupplung in verschiedene Typen eingeordnet ist, ist ihre Bas.iskonstruktion so, daß ein Löselager durch das Kupplungspedal gegen ein Schwungrad gedrückt wird, daß eine normalerweise durch die Kraft der Feder gegen das Schwungrad gedrückte Kupplungsscheibe gegen die Kraft die Feder vom Schwungrad weggedrückt werden kann. Die Kupplungsscheibe ist in einen soliden Typ und einen Federtyp klassifiert. Der Federtyp umfaßt Schraubenfedern, die zwischen einer auf die Eingangswelle des Getriebes aufgekeilten Nabe und Scheibenplatten angeordnet sind, die eine mit dem Schwungrad in Druckeingriff zu bringende Reibungsplatte hält, so daß dadurch ein Drehmoment übertragen wird. Daher ist es vorteilhaft, daß während des Eingriffs der Kupplung eine Stoßabsorptionswirkung vorhanden ist.

Wenn der Motor sich im Leerlaufzustand befindet, d.h. wenn die Gangposition des Getriebes neutral ist, werden häufig "Klapper"- oder "Ratter"-Geräusche durch das Getriebe erzeugt. Dies liegt daran, daß im Leerlaufzustand im Motor eine weitgreifende Drehmomentenänderung auftritt, welche Änderung insbesondere beim Dieselmotor auftritt. Diese Änderung resultiert in einer Kollision der Zahnräder des Getriebes, was Anlaß zur Erzeugung von Kämmgeräuschen gibt. Es ist ein konstruktiver Aufbau mit einer speziellen Torsionscharakteristik bekannt, bei der für den Zweck der Verhinderung solcher Kämmgeräusche eine Reibungsbeilagscheibe zwischen den Scheibenplatten und der Nabe angeordnet ist, um Geräusche durch die Kupplungsscheibe zu absorbieren. Fig. 1 zeigt ein Beispiel der Torsionscharakteristik des konstruktiven Aufbaus mit einer solchen Funktion. Die Geräusche, die während des Leerlaufs auftreten, betreffen ein erststufiges Hysteresedrehmoment, welches in Fig. 1 durch das Symbol H. angezeigt ist. Für den Zweck der Verhinderung der Geräusche ist es notwendig, dieses H- auf einem kleinen bestimmten Wert zu halten, der für das Motor/-Getriebe-Torsionsschwingungssystem geeignet ist. Diesbezüglich hat die Mitanmelderin der vorliegenden Anmeldung die Technik zum Reduzieren des Oberflächendrucks zwischen den Reibungsplatten und der Nabe und das Vorsehen einer plattierten Beschichtung für das Stabilisieren des Reibungskoeffizienten und das Verbessern des Abnutzungswiderstandes dieser Reibungsabschnitte vorgeschlagen, und zwar in der Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 56-161633, offengelegt in der Japanischen Gebrauchsmuster-Offenle-

oQ gungsschrift 58-67124. Jedoch in Abhängigkeit vom Motor muß dieses Hysteresedrehmoment H₁ auf einen sehr kleinen Wert im Bereich von 0,05 - 0,12 kgm eingestellt werden, um Probleme zu vermeiden. Dies liegt daran, daß, wenn der Wert dieses Hysteresedrehmomentes H. im Betrieb kleiner

gr wird als 0,05 kgm, die Kupplungsscheibe selbst eine Torsionsresonanz vollzieht, wodurch große Geräusche erzeugt werden, während, wenn dieser Wert größer als 0,12 kgm

wird, die Verhinderungswirkung der vom Getriebe erzeugten Geräusche abrupt reduziert wird.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Feder-Kupplungsscheibe vorzusehen, bei der das erststufige Hysteresedrehmoment bei der Torsionscharakteristik der Kupplungsscheibe bei einem sehr geringen Wert über eine lange Zeitperiode stabil gehalten werden kann, so daß die Kupplungsscheibe bei einem beliebigen Motor eingesetzt werden kann.

Die vorliegende: Erfindung, die vorgenannte Aufgabe löst, sieht vor eine Feder-Kupplungsscheibe mit einer am Mittelabschnitt des Außenumfangs Flansche aufweisenden Nabe, die Flansche der Nabe zwischen sich aufnehmenden Scheibenplatten und einem zwischen den Scheibenplatten und der Nabe angeordneten Gleitteil für die Gleitberührung mit der Nabe, wobei die Drehmomentenübertragung von den Scheiben-

2Q platten auf die Nabe über dazwischen angeordnete Schraubenfedern bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrolos-plattierte Ni-Beschichtung auf dem Gleitteil oder der Nabe und eine elektrolos-plattierte Ni-P-NB-Beschichtung auf dem entsprechend anderen Teil vorgesehen ^ist-

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung einer für eine Kupplungsscheibe geforderten bevorzugten Torsionscharak-₃q teristik,

Fig. 2 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht mit der Darstellung einer Form einer Kupplungsscheibe, bei der die vorliegende Erfindung angewendet ist,

Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des erststufigen Hysteresedrehmoments entsprechend einem Einstand-Torsions-Dauertest.

Beste Methode zum Durchführen der Erfindung Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 2 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht einer Form einer Kupplungsscheibe, bei der die vorliegende Erfindung angewendet ist. Dabei handelt es sich im wesentlichen um dieselbe Zeichnung, wie die Zeichnung, die der Beschreibung des vorgenannten japanischen Gebrauchsmuster 56-161633 beigefügt ist. Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2. Eine Reibungsplatte, d.h. eine Deckschicht 1, die gegen ein Schwungrad 10 eines Motors gedrückt werden

2Q kann, ist an einer von zwei Scheibenplatten 2 befestigt. Eine Nabe 3 ist auf eine Eingangswelle einer Transmission gekeilt und ist drehbar auf deren Umfangsflache in zentrale Nabenaufnahmebohrungen der jeweiligen Scheibenplatten 2 eingesetzt. Paare bildende Flansche 4 verschiedener

2g Form ragen an vier Stellen des Mittelabschnittes der äußeren Umfangsflache der Nabe 3 radial nach außen. An der radial äußeren Seite der Nabe befindet sich eine Drehmomentenplatte 5, deren Ausschnitte 5a mit den jeweiligen Flanschen 4 in Eingriff bringbar sind, zwischen den _n beiden Scheibenplatten 2. Die beiden Scheibenplatten sind durch Stifte 6 miteinander verbunden. Die beiden Scheibenplatten 2 berühren die Drehmomentenplatte 5 über die drehmomentübertragenden Schraubenfedern 7 und 8, die über den Umfang in die Ausschnitte 5a der Drehmomenten

_O1_ platte 5 und die Ausschnitte 2a der Scheibenplatten 2 eingesetzt sind. Jede Schraubenfeder 8 hat ein Spiel S

in Umfangsrichtung zwischen dieser und der Drehmomentenplatte 5. Die Drehmomentenplatte 5 befindet sich an beiden Seiten zwischen Reibungsplatten 9, die im wesentlichen dieselbe Form haben wie die Drehmomentenplatte. Die Reibungsplatten 9 berühren die Nabenflansche 4 über stoßabsorbierende Schraubenfedern 12,13, die auf gleiche Weise in Umfangsrichtung zwischengeschaltet sind. Die Schraubenfeder 13 hat ein Spielyin Umfangsrichtung zwischen ihr und den Reibungsplatten 9. Die Reibungsplatten 9 stehen an ihrer zentralen Außenfläche in Druckberührung mit den Scheibenplatten 2, und zwar über Reibungsbeilag-scheiben 11a mit einem großen Reibungskoeffizienten. An ihrer inneren Umfangsflache stehen die Reibungsplatten 9 über andere Reibungsbeilagscheiben 11b mit kleinem Rei-

2_5 bungskoeffizienten mit den Nabenflanschen 4 in Berührung. Der Außenumfang der Nabe 3, der relativ zu den Nabenflanschen 4 näher am Schwungrad 10 liegt, ist drehbar in eine Büchse 14 eingesetzt, die an der Seite, die näher am Schwungrad 10 liegt, auf die Scheibenplatte 2, die

2Q äußere Reibungsbeilagscheibe 11a und die Reibungsplatte

9 durch Preßsitz angebracht ist. Solch eine Büchse 14 kann ebenso am Außenumfang der Nabe 3 an der Seite vorgesehen sein, die vom Schwungrad 10 entfernt liegt. Wenn der Motor wenig belastet ist, d.h. wenn er im Leerlauf

„ρ- betrieben wird, wird das Motordrehmoment vom Schwungrad

10 auf die Nabe 3 übertragen, was über die Reibungsplatten 1, die Scheibenplatten 2, die Drehmomentenfedern 7, die Drehmomentenplatte 5, die Reibungsplatten 9, die Reibungsbeilagscheiben 11b und die Nabenflansche 4 in der

zuvor beschriebenen Reihenfolge erfolgt. Mit einer ο U

progressiv zunehmenden Motorbelastung wird die erste Kissenfeder 12 zuerst um einen Betrag entsprechend dem Spiel V der zweiten Kissenfeder 13 zusammengedrückt. Dann erfolgt ein Zusammendrücken der zweiten Kissenfeder 13, wonach die ersten Drehmomentenfedern 7 um einen Betrag zusammengedrückt werden, der dem Spiel ο der zweiten

Drehmomentenfedern 8 entspricht. Dann werden die zweiten Drehmomentenfedern 8 zusammengedrückt, wodurch das Drehmoment unter Stoßabsorption übertragen wird.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ist das erststufige Hysteresedrehmoment in der Drehmomentencharakteristik der Kupplungsscheibe erforderlich, um auf einen sehr kleinen Wert gehalten zu werden, der in Fig. 1 durch H₁ angegeben ist, um zu verhindern, daß während des Leerlaufs des Motors vom Transmissionsgetriebe Eingriffsgeräusche erzeugt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieser Wert dadurch erhalten, daß eine speziell plattierte Beschichtung auf zumindest den Gleitreibungseingriffsabschnitten der Nabe 3, der inneren Reibungsbeilagescheibe 11b und der Büchse 4 vorgesehen ist (einschließlich der Nabenflansche 4: dasselbe gilt für die spätere Beschreibung auch).

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ^nun beschrieben, gemäß der auf der Nabe 3 als elektrolosplattierte Nickel (Ni)-Schicht eine elektrolos plattierte Nickel (Ni)-Phosphor (P)-Schicht, und auf der Reibungsbeilagschicht 11b und der Büchse 14 eine elektrolos plattierte Nickel (Ni)-Phosphor (P)-Bornitrid (BN)-Schicht vorgesehen ist.

Die elektrolos plattierte Ni-P-Schicht und die elektrolos plattierte Ni-P-BN-Schicht sind entsprechend einem bekannten Verfahren vorgesehen und ihre Konditionen sind in „Q Tabelle 1 dargestellt. Die Dicke und die Härte der plattierten Schichten sind ebenso in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

^"-~\^^ Teile	Nabe	Büchse, Rei bungsbeilag scheibe
Plattierungs- konditionen ~~^\^^	Ni-P	Ni-P-BN
Plattierungsbad-Zusammensetzung	4,5	5,0
Plattierungsbad-pH	91 "C	86°C
Badtemperatur	20 min	45 min
Eintauchzeit	1 h	1 h
Einbrennzeit	300⁰C	500⁰C
E i nbrenntemperatur	Ni - 91 Gew.%	Ni - 90 Gew.%
Beschichtungszusammensetzung	P - 9 Gew.%	P - 6 Gew.%
		BN - 4 Gew.%
	7 um	12 um
Dicke	Hmv 800	Hmv 800
Härte

Die Änderung des erststufigen Hysteresedrehmomentes ist in Fig. 4 dargestellt, und zwar unter der Bedingung, daß die Kupplungsscheibe die Nabe 3, die Reibungsbeilagscheibe 11b und die Büchse 14 umfassen, die unter den vorgenannten Konditionen mit der Plattierungsschicht versehen und einem Einstand-Torsions-Dauertest unterworfen wurde. Aus den in Fig. 4 dargestellten Versuchsresultaten ist offensichtlich, daß, wenn die Kurve a_ einen bekannten Aufbau mit einer Büchse und einer Reibungsbeilagscheibe, die mit einer plattierten Nickel-Teflon-Kompositionsbeschichtung versehen ist, zeigt und die Kurve b einen Aufbau, der mit der elektrolos-plattierten Ni-P-BN-Beschichtung gemäß der Erfindung versehen ist, das erststufige Hysteresedrehmoment auf einem kleinen Wert gehal-

ten werden kann. Die Dauerhaftigkeit der Beibehaltung eines geringen Reibungskoeffizienten ist bei den Kupplungsscheiben im Aufbau der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet.

Die Dicke und Härte der plattierten Beschichtungen sind so bestimmt, daß sie die Änderung des erststufigen Hystesedrehmoments klein hält, und zwar unter Inbetrachtziehung der Faktoren einschließlich der auf die Gleitberührungsabschnitte aufgebrachten Last, der Anzahl der Dauerbenutzungen und der Materialien der miteinander wirkenden Teile. Da jedoch die Dicke und die Härte der plattierten-Beschichtungen in Abhängigkeit von der Eintauchdauer in das Plattierungsbad, der Dauer der Wärmebehandlung und der Temperatur der Wärmebehandlung delikat sind, ist es schwierig, die Produktion zu managen. Daher ist es unter Inbetrachtziehung der Fluktuation der Qualität der Produkte wünschenswert, daß die Dicke der elektrolosplattierten Ni-P-Beschichtung so ausgewählt wird, daß sie im Bereich von 4-10 um liegt. Die Dicke der elektrolosplattierten Ni-P-BN-Beschichtung ist so ausgewählt, daß sie innerhalb des Bereiches von 10-16 μΐη liegt. Die Härte beider Beschichtungen ist so ausgewählt, daß sie innerhalb des Bereiches von Hmv 700-900 liegt. Wenn die plattierten Beschichtungsdicken von den vorgenannten Bereichen abweichen und kleiner sind als die vorgenannten Werte, so nimmt der Abnutzungsbetrag an den Abschnitten mit den plattierten Beschichtungen zu, was zu einer unzureichenden Lebensdauer führt. Übermäßig dicke Plattierungsbeschichtungen sind hinsichtlich der Kosten nachteilig. Darüber

qQ hinaus erhöht eine unzureichende Härte der Beschichtungen den Abnutzungsumfang mit dem Ergebnis einer fehlenden Lebensdauer. Eine übermäßig große Härte der Beschichtungen neigt zu einer früheren Abnutzung der miteinander in Eingriff stehenden Teile und macht die Beschichtungen spröde

_QK und gibt Anlaß zu einer fehlenden Lebensdauer.

Die Zusammensetzung der plattierten Beschichtung, welche die elektrolos plattierte Ni-P-Beschichtung vorsieht, enthält gemäß Tabelle 1 9 Gew.% P. Da jedoch die Härte in Abhängigkeit vom P-Gehalt sich ändert, wird es bevorzugt, daß die Zusammensetzung 8-10 Gew.% P enthält, wenn die Lebensdauer und die Fluktuation der Qualität der Produkte in Betracht gezogen wird. Gleicherweise ändert sich für den Fall der elektrolos plattierten Ni-P-BN-Beschichtung ebenfalls die Härte in Abhängigkeit vom .P-Gehalt. Ein großer P-Gehalt resultiert in Härte und Brüchigkeit und verursacht ebenso eine Abnutzung der miteinander in Eingriff stehenden Teile, während ein kleiner P-Gehalt in einer Weichheit resultiert. Daher ist es bevorzugt, daß die Zusammensetzung 5-8 Gew.% P enthält. Obwohl weiterhin ein großer Gehalt an BN die Selbstschmierung verbessert und die Dauerhaftigkeit der Aufrechterhaltung eines niedrigen Reibungskoeffizienten sicherstellt, erhöht dieser Gehalt die Kosten. Es ist daher bevorzugt, daß die Zusammensetzung 3-5 Gew.% BN enthält.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung wird für die Kupplungsscheibe der Erfindung eine speziell plattierte Beschichtung auf zumindest dem Gleitreibungseingriffsabschnitt zwischen der Reibungsbeilagscheibe und der Nabe vorgesehen. Daher kann der Reibungskoeffizient am Gleitreibungseingrif fsabschnitt auf einen kleinen Wert stabilisiert und der Abnutzungswiderstand weiter verbessert werden. Ebenso kann das erststufige Hysteresedrehmoment

oQ in der Torsionscharakteristik der Kupplungsscheibe über eine lange Zeitperiode auf einem sehr kleinen Wert stabil gehalten werden.

Bei der vorgenannten Ausführungsform wurde die elektrolos plattierte Ni-P-BN-Beschichtung entsprechend der Darstellung in Tabelle 1 für 1 h bei 500⁰C wärmebehandelt. Jedoch kann eine äquivalente Härte mit einer Wärmebehandlung von 1 h bei 300⁰C erzielt werden. Außerdem können gleiche Dauerversuchsergebnisse wie die Ergebnisse des Einstand-Torsions-Dauerversuchs in Fig. 4 erzielt werden.

Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel wurde weiterhin die elektrolos plattierte Ni-P-Beschichtung auf der Nabe 3 und die elektrolos plattierte Ni-P-BN-Beschichtung auf der Reibungsbeilagscheibe 11b und der Büchse 14 vorgesehen. Jedoch wird eine äquivalente anerkennenswerte Wirkung erzielt, wenn im Gegensatz dazu die elektrolos plattierte Ni-P-Beschichtung auf der Reibungsbeilagscheibe 11b und der Büchse 14 und die elektrolos plattierte Ni-P-BN-Beschichtung auf der Nabe 3 vorgesehen wird.

Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel sind die Plattierungsbeschichtungszusammensetzungen, die Plattierungsbeschichtungsdicken und die Plattierungsbeschichtungshärten als Beispiel der Kombination der elektrolos plattierten Ni-P-Beschichtung und der elektrolos plattierten Ni-P-BN-Beschichtung dargestellt. In Abhängigkeit von den Konditionen, . einschließlich der auf die Kupplungsscheibe aufgebrachten Belastung und der Anzahl der dauerhaften Einsätze können unterschiedliche Plattierungsbeschichtungszusarnmenset zungen, Plattierungsbeschichtungs-

OQ dicken und Plattierungsbeschichtungshärten verwendet werden, um eine anerkennenswerte Wirkung äquivalent zu der zu erreichen, die sich im Zusammenhang mit dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ergeben.

Claims

Ansprüche

1 . Feder-Kupplungsscheibe mit einer am Mittelabschnitt des Außenumfangs Flansche aufweisenden Nabe, die Flansche der Nabe zwischen sich aufnehmenden Scheibenplatten und einem zwischen den Scheibenplatten und der Nabe angeordneten Gleitteil für eine Gleitberührung mit der Nabe, wobei die Drehmomentenübertragung von den Scheibenplatten auf die Nabe über dazwischen angeordnete Schraubenfedern bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine elektrolos-plattierte Ni-Beschichtung auf dem Gleitteil (11b, 14) oder der Nabe (3) und eine elektrolos-plattierte Ni-P-NB-Beschichtung auf dem entsprechend anderen Teil vorgesehen ist.
2. Feder-Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Gleitteil eine Reibungsbeilagscheibe (11b) umfaßt, die zwischen den Nabenflanschen (4) und den Scheibenplatten (2) angeordnet ist, sowie eine Büchse „_n (14), die auf der Innenumfangsflache der Scheibenplatten (2) zwischen der Nabe (3) und den Scheibenplatten im Preßsitz angeordnet ist.
3. Feder-Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolos-plattierte Ni-Beschicht\ eine elektrolos-plattierte Ni-P-Beschichtung ist.
4 . Feder-Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolos-plattierte Ni-P-Beschichtung eine Zusammensetzung aufweist, die aus Ni: 90-92 Gew.% und P: 8-10 Gew.% besteht.
5. Feder-Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolos-plattierte Ni-P-BN-Beschichtung eine Zusammensetzung hat, die aus N : 87-92 Gew.%, P:.5-8 Gew.% und BN: 3-5 Gew.% besteht.
6. Feder-Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrolos-plattierte Ni-Beschichtung eine elektrolos-plattierte Ni-P-Beschichtung mit einer Zusammensetzung ist, die aus Ni: 90-92 Gew.% und P: 8-10 Gew.% besteht und daß die elektrolos-plattierte Ni-P-BN-Beschichtung eine Zusammensetzung hat, die aus Ni: 87-92 Gew.% , P: 5-8 Gew.% und BN: 3-5 Gew.% besteht.