DE3500177A1 - Daempfungsscheibe - Google Patents

Daempfungsscheibe

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DE3500177A1 DE19853500177 DE3500177A DE3500177A1 DE 3500177 A1 DE3500177 A1 DE 3500177A1 DE 19853500177 DE19853500177 DE 19853500177 DE 3500177 A DE3500177 A DE 3500177A DE 3500177 A1 DE3500177 A1 DE 3500177A1
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springs
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Toru Takatsuki Osaka Hamada
Hiroshi Higashi-Osaka Osaka Takeuchi
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Description

Dipl.-Ing. OUo Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Siiger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81
Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 59-309 vom 05. Januar 1984 in Anspruch genommen.
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsscheibe, die als Kupplungsscheibe in Kraftfahrzeugen, Land- und Industriemaschinen und als Dämpfungsscheibe in den Antriebssystemen von Wasserfahrzeugen und dergleichen verwendet wird.
Die japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 57-10387 (US-Patentanmeldung 421,338) beschreibt eine Dämpfungsscheibe, bei welcher zusammendrückbare Schraubenfedern der Reihe nach zwischen einem Eingangsteil und Ausgangsteil angeordnet sind. Zwischen diesen Federn sind Federsitze in Öffnungen vorgesehen, die in Gruppen in dem Eingangsteil und Ausgangsteil ausgebildet sind. Bei dieser Konstruktion unterscheidet sich die auf die radial inneren Bereiche (in bezug auf die radiale Erstreckung der Scheibe) der Federn wirkende Kraft von jener, die auf die radial äußeren Bereiche der Federn wirkt, wenn die Federn zusammengedrückt werden, da sich nämlich die Richtung der Oberfläche der die Federn aufnehmenden Federsitze nach dem Zusammendrücken der Federn in bezug auf die Radialrichtung der Scheibe nicht ändert. Durch diese unterschiedlichen Kräfte bzw. Belastungen verringert sich die Dauerhaftigkeit der Federn. Hinzukommt, daß sich die Dämpfungscharakteristik der Scheibe durch die Reibungskraft verschlechtert, die durch die Berührung der nach außen vorspringenden, zusammengedrückten Federn mit den Öffnungskanten entsteht. Folglich können Ge-
Dipl.-Ing. Otto lliigcl, Dipl.-lng. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-X München 81
rausche im Antriebssystem, zum Beispiel im Getriebe, nicht wirksame gedämpft werden.
Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsscheibe ohne die vorgenannten Nachteile zur Verfügung zu stellen, d.h. eine die Lebensdauer der Federn und/oder durch deren radiales Auswölben die Reibungscharakteristik der Scheibe beeinträchtigende radial unterschiedliche Belastung Belastung der Federn zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Dazu weist eine Dämpfungsscheibe gemäß vorliegender Erfindung Seitenplatten auf, die mit einem Drehmomenteingangsteil derart zu verbinden sind, daß sie mit letzterem koaxial drehbar sind, eine Nabe, die mit einem Drehmomentausgangsteil derart zu verbinden ist, daß sie koaxial zu den Seitenplatten drehbar ist, eine zu den Seitenplatten und zur Nabe koaxial angeordnete und diesen gegenüber verdrehbare Zwischenplatte, einen ersten Federmechanismus, der die Zwischenplatte und die Nabe in Umfangsrichtung miteinander verbindet, und einen zweiten Federmechanismus, der die Seitenplatten mit der Zwischenplatte in Umfangsrichtung miteinander verbindet, wobei die Federmechanismen jeweils eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Torsionsfedern und zwischen den benachbarten Federn vorgesehene Federsitzeinheiten aufweisen, deren einer Federsitz die einen der Federn und deren anderer Federsitz die anderen der Federn aufnimmt, sowie ein Element für die Verbindung der beiden Federsitze derart, daß deren Richtung in bezug auf die Radialrichtung der Scheibe veränderlich ist.
nipl.-Ing. Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Siiger. Paicnlanwulie. Cosimastr. 81, D-8 München 81
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausführrungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigt:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Dämpfungsscheibe in bevorzugter Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 einen Vertikalschnitt durch die Dämpfungsscheibe von Figur 1, wobei bestimmte Teile abgeschnitten sind;
Figur 3 eine vergrößerte Schnittansicht der Federn in der Scheibe von Figur 1;
Figur 4 eine graphische Darstellung der Relation zwischen einem Torsionswinkel und einem übertragenen Drehmoment.
In Figur 1 ist eine Nabe 1 derart ausgebildet, daß sie auf eine nicht abgebildete Ausgangswelle oder Antriebswelle aufgesteckt werden kann. Die Nabe 1 weist einen damit einstückig ausgebildeten Radialflansch 2 kleinen Durchmessers auf. Ein Paar ringförmiger Zwischenplatten 3 und 4 ist beidseitig des Flansches 2 angeordnet und um die Nabe 1 drehbar gehalten. Beide Zwischenplatten 3 und 4 sind in ihrem radial mittleren Bereich gebogen ausgebildet. Die radial mittleren und äußeren Bereiche der Zwischenplatten 3 und 4 sind an der radialen Außenseite des Flansches 2 kleinen Durchmessers eng aneinandergefügt und durch Niete 5 aneinander befestigt.
Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Siigor, I'atentanwiille, Cosimastr. 81, D-8 München 81
Ringförmige Seitenplatten 6 und 7, nämlich eine Kupplungsplatte und eine Halteplatte, sind an beiden Seiten (axial außen) der Zwischenplatten 3 und 4 angeordnet und drehbar um die Nabe 2 gehalten. Beide Platten 6 und 7 sind durch Anschlagbolzen 8 miteinander verbunden. Ringförmig angeordnete Pufferplatten 9 sind an dem äußeren Umfangsbereich der Seitenplatte 6 befestigt. Ein Paar Reibbeläge 10 und 11 ist an der jeweiligen Oberfläche der Pufferplatten 9 festgelegt und befindet sich, obwohl nicht abgebildet, zwischen dem Schwungrad eines Motors und einer Druckplatte.
Wie die Teilvergrößerung von Figur 1 zeigt, sind Muffen bzw. Hülsen 12 und 13 zwischen der äußeren Peripherie der Nabe 1 und der jeweils inneren Peripherie der Platten 3, 4, 6 und 7 angeordnet. Die Muffen 12 und 13 weisen Radialflansche auf, die zwischen den Flansch 2 und die Platten 3 und 4 eintreten. Eine ringförmige Reibplatte 14 ist zwischen der Zwischenplatte 4 und der Seitenplatte 7 angeordnet. Die Reibplatte 14 weist axiale Vorsprünge 15 auf, die verdrehfest an der Seitenplatte 7 angreifen. Zwischen der Reibplatte 14 und der Seitenplatte 7 ist eine konische Feder 16 eingesetzt. Reibscheiben 17 und 18 sind jeweils zwischen den Zwischenplatten 4 und 3 und den Seitenplatten 7 und 6 angeordnet. Die Reibplatte 14 und die Tellerfeder 16 liegen dabei zwischen der Seitenplatte 7 und der Reibscheibe 17,
an die sich axial gesehen die Zwischenplatte 4 anschließt. In Figur 2 weist der Flansch 2 an der äußeren Peripherie drei in Umfangsrichtung beabstandete Vertiefungen oder Öffnungen 20 auf. In beiden Zwischenplatten 3 und 4 sind Öffnungen 21 und 22 ausgebildet, die mit den Öffnungen 2 0 fluchten. Die Öffnungen 20, 21 und 2 2 bilden drei in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungsbereiche bzw. Öffnungsabschnitte A. Die Zwi-
Dipl.-lng. Olio Flügel, Dipl.-!ng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81
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schenplatten 3 und 4 sind in deren radial äußeren Bereichen mit drei in Umfangsrichtung beabstandeten Öffnungen 23 ausgestattet, die sich zu den Öffnungen 21 und 22 hin fortsetzen. Die Seitenplatten 6 und 7 sind mit gekrümmten Bereichen oder Höhlungen 24 und 25 ausgebildet, die in axialer Richtung mit den Öffnungen 23 fluchten. Die Öffnungen 23 und die Höhlungen 24 und 25 bilden drei in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungsbereiche bzw. Öffnungsabschnitte B.
Wie aus einer Teilvergrößerung von Figur 2 hervorgeht, ist ein Paar zusammendrückbarer Schraubenfedern 26 in Reihe im wesentlichen in Umfangsrichtung in jedem Öffnungsabschnitt A angeordnet. Die einander gegenüberliegenden Enden jedes Federpaares 26 sitzen auf den Kanten des Öffnungsabschnittes A. Ein Paar Federsitze 27 einer Federsitzeinheit ist zwischen den benachbarten Enden des Federpaares 26 angeordnet. Jeder Federsitz 27 trägt das Ende der Feder 26 und weist einen Vorsprung 28 auf, der in die Feder 26 eingesetzt bzw. eingepaßt ist. Eine zusammendrückbare Schraubenfeder 31 mit kleineren Abmessungen und geringerer Steifigkeit als die Feder 2 6 ist in Umfangsrichtung zwischen einem Paar Federsitze 27 angeordnet. Jeder Federsitz 27 weist eine Höhlung 30 auf, in die das Ende der Feder 31 eingesetzt ist.
In Figur 2 ist ein Paar zusammendrückbarer Schraubenfedern 32 in Umfangsrichtung in jedem Öffnungsabschnitt B angeordnet. Ein Paar zusammendrückbarer Schraubenfedern 33 mit kleinem Durchmesser ist koaxial in den Federn 32 angeordnet. Die einander gegenüberliegenden Enden der paarweise angeordneten Federn 32 und 33 sitzen über Federsitze 34 auf den Kanten der
Dipl.-Ing. Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München Kl
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Öffnungsabschnitte B. Koaxial angeordnete, zusammendrückbare Schraubenfedern 3 6 und 37 mit großem und kleinem Durchmesser sind in Reihe zwischen den Federn 32 und 33 mit dazwischen befindlichen Federsitzeinheiten 3 5 angeordnet. Wie die weitere Teilvergrößerung von Figur 2 zeigt, besteht jede Federsitzeinheit 35 aus einem Paar Federsitze 38 und 40. Jeder Federsitz 38 und 40 weist Stützflächen 38a und 40a auf, an welchen die Federn 32 und 33 und die Federn 36 und 37 abgestützt sind. In derdargestellten Neutrallage befindet sich die Stützfläche 38a des Federsitzes 38 im wesentlichen in senkrechter Richtung zur Mittellinie oder Kompressionsrichtung Cl der Federn 32 und 33, während sich die Stützfläche 40a des Federsitzes 40 im wesentlichen in senkrechter Richtung zur Mittellinie oder Kompressionsrichtung Dl der Federn 3 6 und 37 befindet. Der Federsitz 38 wird beispielsweise in einem Schmiedevorgang hergestellt und weist einen kugelförmigen Vorsprung 41 auf. Der Federsitz 40 weist einen hohlkugelförmigen Sitz 42 auf, in welchem der Vorsprung 41 drehbar aufgenommen wird, so daß die Richtung der Stützflächen 38a und 40a zueinander jeweils veränderbar ist.
Wie aus Figur 2 deutlich wird, erstrecken sich die Anschlagbolzen 8 durch Ausnehmungen 43, die an den äußeren Umfangsbereichen der Zwischenplatten 3 und 4 ausgebildet sind. In der dargestellten Neutrallage werden zwischen den Anschlagbolzen 8 und den Kanten der Ausnehmungen in Umfangsrichtung Lücken mit einem Winkel Θ4 gebildet.
Dipl.-Ing. Otto Fiiige!, Dipl.-Ing. Manfred Siigcr, PalentanwiiUc, Cosiniastr. 81, D-8 München 81
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Die Charakteristik der Federn und der anderen Elemente ist jeweils so gewählt, daß die Scheibe folgende Funktion ausüben kann.
Beim Einrücken der Kupplung wird der Belag 10 in Figur 1 durch die Druckplatte gegen das Schwungrad gedrückt, wodurch die Drehkraft zunächst von dem Schwungrad auf den Belag 10 und dann über die Pufferplatten 9 auf die Seitenplatten 6 und 7 übertragen wird. Anschließen erfolgt die Kraftübertragung von den Seitenplatten 6 und 7 über die Federn 32, 33, 36 und 37 weiter auf die Zwischenplatten 3 und 4 und von dort über die Federn 26 und 31, den Flansch 2 und die Nabe 1 schließlich auf die Ausgangswelle. Dadurch wird die gesamte Scheibe in Pfeilrichtung E gedreht. Während die Kraft oder das Drehmoment bei oben beschriebenen Vorgang gering ist, werden die Schraubenfedern 31 und 26 in großem Maße zusammengedrückt, so daß sich die Platten 3, 4, 6 und 7 in bezug auf den Flansch 2 und die Nabe 1 in großem Maße verdrehen.
Wenn das Drehmoment ansteigt und einen vorher festgelegten Wert erreicht., werden die Federn 31 sowie die Federn 26 vollständig und danach die Federn 32 und 33 weitgehend zusammengedrückt, so daß sich die Seitenplatten 6 und 7 in bezug auf die Zwischenplatten 3 und 4 und den Flansch 2 in großem Maße verdrehen. Da die Federn 32 und 33 stark zusammengedrückt werden, ändern die Federn 32 und 33 sowie die Federn 36 und 37 jeweils ihre Kompressionsrichtung, wie das anhand der Linien C2 und D2 in Figur 3 dargestellt ist. Wenn sich die Richtungen ändern, drehen sich die Vorsprünge 41 auf dem Sitz 42, und die Federsitze 38 und 40 drehen sich in bezug zueinander bzw. untereinander, so daß
Dipl.-Ing. Otto Flügel» Dipl.-Ing. Manfred Säger. Putcntanwiiltc, Cosimastr. 81. D-8 München 81
die Stützflächen 38a und 40a ihre zu den Richtungen C2 und D2 senkrechte Lage beibehalten.
Nachdem die Federn 32 und 33 vollständig zusammengedrückt sind, werden auch die Federn 36 und 37 in grossem Maße zusammengedrückt, und zwar s'olange, bis die Anschlagbolzen 8 an den Kanten der Ausnehmungen 43 angreifen.
Der vorstehend geschilderte Vorgang wird nachstehend im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert, in der die Relation zwischen Drehmoment und Torsionswinkel graphisch dargestellt ist. In der ersten Stufe (Θ0 - Θ1) werden die Federn 31, in der zweiten Stufe (Θ1 - Θ2) die Federn 26, in der dritten Stufe (Θ2 - Θ3) die Federn 32 und 33 und in der vierten Stufe (Θ3 - Θ4) die Federn 36 und 37 in großem Maße bzw. weitgehend zusammengedrückt. Wie aus Figur 4 hervorgeht, nimmt die Festigkeit bzw. Steifigkeit gegen die Torsion zwischen den Seitenplatten 6 und 7 und dem Flansch 2 mit größer werdendem Torsionswinkel zu.
In der ersten und zweiten Stufe wird durch die Reibung zwischen dem Flansch 2 und den Zwischenplatten 3 und 4 usw. jeweils ein Hysteresedrehmoment Hl und H2 erzeugt. In der dritten und vierten Stufe wird durch die Reibung zwischen den Zwischenplatten 3 und 4 und den Seitenplatten 6 und 7 usw. jeweils ein Hysteresedrehmoment H3 und H4 erzeugt. Eine obere Linie F in Figur 4 kennzeichnet die Charakteristik bei zunehmenden und eine untere Linie G bei abnehmendem Drehmoment. Obwohl nicht dargestellt, findet der Betrieb der Elemente bei einem sich in negative Richtung ändernden Drehmoment in umgekehrter Folge des oben beschriebenen Vorgangs
Dipl.-Iiig. OUo Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'atentanwülle, Cosimastr. 81, D-8 München 81
statt.
In modifizierter Ausfuhrungsform der Erfindung kann anstelle der jeweils zwei koaxialen Federn nur eine
zusammendrückbare Schraubenfeder verwendet werden. Statt der drei Federgruppen mit den entsprecheden Federsitzeinheiten 35 zwischen sich können auch zwei, vier oder mehrere Federgruppen der Reihe nach angeordnet werden. Die Höhlungen 24 und 25 der Seitenplatten 6 und 7 können durch Durchtrittsöffnungen ersetzt werden. Die Federsitze können auch für andere Arten von Kupplungsscheiben für Kraftfahrzeuge verwendet werden. Zum Beispiel sind die erfindungsgemäßen Federsitzeinheiten auch für eine Scheibe ohne Zwischenplatten geeignet, in welchem Falle die Federsitzeinheiten zwischen Federn in Öffnungen angeordnet werden, die in dem Flansch und den Seitenplatten der Scheibe ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Dämpfungsscheibe kann als Kupplungsscheibe in Land- und Industriemaschinen oder als Dämpfungselement in Wasserfahrzeugen und dergleichen verwendet werden.
Obwohl vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, sind Abwandlungen hinsichtlich der Konstruktion, Kombination und Anordnung einzelner Teil möglich, ohne dabei vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen wiedergegeben ist.
-H-
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Claims (10)

I)ipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Siigor, Patcnuinwiiltc. Cosimastr. 81, l)-8 München 81 KABUSHIKI KAISHA DAIKIN SEISAKUSHO 1-1, 1-chome, Kidamotomiya Neyagawa-shi Osaka, Japan 12.653 fl/wa DAMPFUNGSSCHEIBE Patentansprüche
1. Dämpfungsscheibe, gekennze ichnet durch ein Eingangselement (6,7), das zur koaxialen Drehung mit einem Drehmomenteingangsteil mit letzterem zu verbinden ist, ein Ausgangselement (1), das zur Drehung koaxial zu dem Eingangselement (6,7) mit einer Ausgangswelle zu verbinden ist, Öffnungsbereiche bzw. Öffnungsabschnitt (A,21,22,B,24,25), die in beiden Elementen (6,7;1) vorgesehen sind, und in den Öffnungen angeordnete Federmechanismen, die jeweils eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Torsionsfedern (26,31,32,33,36,37) und eine zwischen den benachbarten Federn angeordnete Federsitzeinheit (35) aufweisen und deren beide Enden mit dem Eingangselement (6,7) und dem Ausgangselement (1) verbunden sind, welche Federsitzeinheit (35) einen Federsitz (38) aufweist, auf welchem die einen (32,33) der Federn sitzen, und einen Federsitz (40), auf welchem die anderen (36,37) der Federn sitzen, sowie ein Verbindungselement (41,42), das beide Federsitze (38,40) miteinander derart verbindet, daß deren Richtung in bezug auf die, Radialrichtung der Scheibe veränderlich ist.
Dipl.-Ing. Otto Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81
2. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß das Verbindungselement einen Vorsprung (41) aufweist, der in dem einen Federsitz (38) ausgebildet ist, und eine Höhlung (42), die in dem anderen Federsitz (40) ausgebildet ist, und daß der Vorsprung (41) drehbar in die Höhlung (42) eingesetzt ist.
3. Dämpf ungs scheibe nach Anspruch 2, dadurch g ekennzeichnet, daß der Vorsprung (41) und die Höhlung (42) jeweils kugelförmig ausgebildet sind.
4. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement eine zwischen beiden Federsitzen (27) angeordnete Feder (31) mit geringer Steifigkeit und kleinem Durchmesser aufweist, die voll zusammengedrückt werden kann, so daß beide Federsitzeinheiten (27) zusammengeführt werden, bevor die Federn (26) zu deren beiden Seiten vollständig zusammengedrückt werden.
5. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsitze (27) Höhlungen (30) aufweisen, in welche die Verbindungsfedern (31) eintreten.
6. Dämpfungsscheibe, gekennzeichnet durch Seitenplatten (6,7), die zu koaxialen Drehung mit einem Drehmomenteingangsteil mit letzterem zu verbinden sind, eine Nabe (1), die zur Drehung koaxial zu den Seitenplatten (6,7) mit einem Drehmomentausgangsteil zu verbinden ist, Zwischenplatten (3,4), die koaxial zu den Seitenplatten und zur Nabe angeord-
Dipl.-Ing. Otto Flüge!, Dipl.-Ing. Manfred Säger, PatenUinwiilte, Cosimustr. 8!, D-8 München 81
net und relativ zu diesen verdrehbar sind, einen ersten Federmechanismus (26,31), der die Zwischenplatten (3,4) in Umfangsrichtung mit der Nabe (1) verbindet, und einen zweiten Federmechanismus (33,36,37), der die Seitenplatten (6,7) in Umfangsrichtung mit den Zwischenplatten (3,4) verbindet, wobei die Federmechanismen jeweils eine Vielzahl von Torsionsfedern (26,31, 32,33,36,37) und zwischen den benachbarten Federn angeordnete Federsitzeinheiten (27,31,35) aufweisen, auf deren einem Federsitz (27,38) die einen (26,32,33) der Federn sitzen und auf deren anderem Federsitz (27,40) die anderen (26,36,37) der Federn sitzen, sowie ein Verbindungselement (31,41,42), das beide Federsitze (27,38,40) miteinander derart verbindet, daß deren Richtung in bezug auf die Radialrichtung der Scheibe veränderlich ist.
7. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement einen in dem Federsitz (38) ausgebildeten Vorsprung (41) und eine in dem anderen Federsitz (40) ausgebildete Höhlung (42) aufweist und daß der Vorsprung (41) in die Höhlung (42) drehbar eingesetzt ist.
8. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 7, dadurch g ekennze ichnet, daß der Vorsprung (41) und die Höhlung (42) jeweils kugelförmig ausgebildet sind.
9. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement eine zwischen beiden Federsitzen (27) angeordnete Feder (31) mit geringer Steifigkeit und kleinem Durchmesser aufweist, die vollständig zusammenge-
Dipl.-lng. Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosimaslr. 81. D-8 München
drückt werden kann, so daß beide Federsitzeinheiten (27) zusammengeführt werden, bevor die Federn (26) zu deren beiden Seiten zusammengedrückt werden.
10. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsitze (27) Höhlungen (30) aufweisen, in welche die Verbindungsfedern (31) eintreten.
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