DE3527458C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Eine bekannte Dämpfungsscheibe dieser Art - DE-OS 28 55 399 - hat im Vergleich zu den üblichen Dämpfungs­ scheiben des Druckfedertypes eine breite Verdrehwinkel­ charakteristik, doch ist eine Änderung der Verdrehstei­ figkeitscharakteristik in mehreren Stufen nicht gege­ ben. Deshalb können schwache Torsionsschwingungen in­ nerhalb eines kleinen Verdrehwinkelbereiches bei der­ artigen Dämpfungsscheiben nicht wirksam gedämpft wer­ den, wenn die Verdrehsteifigkeit hoch bemessen ist, was umgekehrt auch für starke Torsionsschwingungen bei gering bemessenener Verdrehsteifigkeit gilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämp­ fungsscheibe mit in Reihe geschalteten Druckfedern zur Verfügung zu stellen, die zur Verbesserung der Schwin­ gungsdämpfung eine abgestufte Torsionssteifigkeit auf­ weist.

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

Erfindungsgemäß ist die Dämpfungsscheibe unter Nutzung der breiten Verdrehwinkelcharakteristik, wie sie durch in Reihe geschaltete Druckfedern möglich ist, mit einer Änderung der Verdrehsteifigkeit in zwei Stufen dadurch versehen, daß zwischen zwei in Reihe geschalteten Fe­ dern zwei gegeneinander verschiebbare Halteelemente vorgesehen und deren Anlageflächen für die Federn der­ art ausgebildet sind, daß die inneren Federn bereits vor den äußeren Federn zur Wirkung kommen.

Bevorzugte Ausführungen sind die dabei verwendeten Hal­ teelemente identisch ausgebildet und jeweils hinsicht­ lich ihres Mittelpunkts punktsymmetrisch und im Einbau­ zustand um 180° gegeneinander gewendet angeordnet.

Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeich­ nungen. Es zeigt

Fig. 1 eine vertikale Teilschnittansicht der er­ findungsgemäßen Dämpfungsscheibe nach der Linie I-I von Fig. 2;

Fig. 2 eine zum Teil ausgebrochene Ansicht nach der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Halteelements;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Verdrehwin­ kel-/Verdrehdrehmoment-Charakteristik.

In Fig. 1, die eine erfindungsgemäße Dämpfungsscheibe in Anwendung als Kupplungsscheibe für ein Kraftfahr­ zeug zeigt, weist eine zentrale Nabe 11 an ihrer inne­ ren Umfangsfläche eine Keil- bzw. Kerbverzahnung 12 auf, über welche die Nabe 11 mit einer nicht darge­ stellten Ausgangswelle verbunden ist. Ein Basis- Flanschbereich 13 ist an dem äußeren Umfangsbereich der Nabe 11 ringförmig abführend ausgebildet. Ein Paar Nabenarme 14 (nur eine Seite ist darge­ stellt) ist in derselben radialen Erstreckung ein­ stückig mit dem unteren Flanschbereich 13 ausgebildet. Ein Paar ringförmiger Seitenplatten 15 und 16 (Kupp­ lungsplatte und Halteplatte) ist auf beiden Seiten (links und rechts in Fig. 1) des Basis-Flanschbe­ reiches 13 drehbar an der Nabe 11 befestigt, und die beiden Seitenplatten 15 und 16 sind durch sich parallel zur Mittellinie 0-0 erstreckende Bolzen 17 zu einer integralen Einheit zusammengeschlossen (Fig. 2). Eine sich in derselben Ebene nach außen er­ streckende Pufferplatte 18 ist durch Niete an einem Endbereich an der äußeren Peripherie der Seitenplatte 15 befestigt, und Reibbeläge 19, die zwischen einem nicht dargestellten motorseitigen Schwungrad und einer Andrückplatte angeordnet sind, sind an beiden Seiten der Pufferplatte 18 befestigt.

Der Basis-Flanschbereich 13 weist an seinem äußeren Umfangsbereich einen ringförmig abragenden Streifen 21 auf, dessen Dicke identisch ist mit der Dicke des Nabenarmes 14, und ringförmige Elemente der Halteelemente 23 und 24 sind über Reibscheiben 22 auf beiden Seiten des abragenden Streifens 21 drehbar auf den Basis-Flanschbereich 13 aufgepaßt. Eine ringför­ mige Reibscheibe 25 ist zwischen der in Richtung der Mittellinie 0-0 weisenden Endfläche des Basis- Flanschbereiches 13 und der Seitenplatte 15 angeord­ net, und eine ringförmige Reibscheibe 26, die das Hal­ teelement 23 in Richtung auf die Seite des vorsprin­ genden bzw. abragenden Streifens 21 drückt, ist an der äußeren Umfangsseite der Reibscheibe 25 zwischenge­ ordnet. Eine ringförmige Reibscheibe 27, eine Stütz­ platte 28 und eine konische Feder 29 sind in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seite des Basis- Flanschbereiches 13 zwischen dem Basis-Flanschbe­ reich 13 und der Seitenplatte 16 angeordnet. Dabei ist die konische Feder bzw. Kegelfeder 29 derart einge­ setzt bzw. angeordnet, daß die Reibscheiben 25 und 27 gegen den Basis-Flanschbereich 13 gedrückt werden.

Eine ringförmige Reibscheibe 34 ist an der äußeren Um­ fangsseite der Reibscheibe 27 zwischengeordnet und drückt das Halteelement 24 in Richtung auf die Seite des vorspringenden Streifens 21. Wie später noch näher erläutert wird, sind jeweils vier Öffnungen 31 und 32 in den Seitenplatten 15 und 16 ausgebildet, und zwar an deren äußerer Umfangsseite und weiter außerhalb ge­ legen als der vorspringende Streifen 21 und beide in Richtung der Mittellinie 0-0 liegende Enden einer Schraubenfeder 30 sind in die Öffnungen 31 und 32 ein­ gesetzt. Die Schraubenfeder 30 verfügt über hohe Stei­ figkeit und ist aus einer Hauptfeder 30 a mit großem Durchmesser und einer in die Hauptfeder 30 a eingesetz­ ten Zwischenfeder 30 b mit kleinem Durchmesser gebil­ det, deren Steifigkeit im Verhältnis zu jener der Hauptfeder ausreichend gering bemessen ist.

Wie Fig. 2 zeigt, bilden jeweils zwei der vier Öff­ nungen 32 (31) eine Öffnungsgruppe, wobei die Öffnun­ gen 32 (31) einer Gruppe über einen Trennbereich 33 der Seitenplatte 16 (15) dicht beieinander liegen. Der Nabenarm 14 ist einstückig mit der Nabe 11 ausgebildet und weist eine sektorartige Form in einer von dem Flansch 13 radial nach außen abführenden Lage. Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 35, die in den in Rich­ tung des Scheibenumfangs gelegenen Endflächen des Na­ benarmes 14 ausgebildet sind, fluchten im unbelasteten Zustand der Scheibe mit den in Umfangs­ richtung der Scheibe gelegenen Endflächen der Öffnun­ gen 32 (31) einer Gruppe, und zwar in Richtung der Mittellinie 0-0 (Fig. 2) betrachtet. Ein an dem in Umfangsrichtung der Scheibe gelegenen Ende der Schrau­ benfeder 30 angeordneter Federstift 36 befindet sich in Kontakt mit der Ausnehmung 35 des Nabenarmes 14 und mit der in Umfangsrichtung der Schei­ be gelegenen Endfläche der Öffnung 32 (31). Das Halte­ element 23 (24) weist ein Paar damit einstückig ausge­ bildeter Haltearme 40 auf, die in derselben bzw. entgegenge­ setzter Radialrichtung nach außen abführen, und zwar an einem an dem Basis-Flanschbereich 13 gehaltenen (Fig. 1) ring­ förmigen Element (Fig. 3). Eine Einkerbung bzw. Vertiefung 41 für die Aufnahme des Bolzens 17 (Fig. 2) ist an dem äuße­ ren Umfangsbereich des Haltearms 40 des Halteelements ausgebildet, und eine für den Kontakt mit der Schrau­ benfeder 30 ausgelegte Kontaktfläche 42 (Fig. 2) ist in einer in Umfangsrichtung der Scheibe gelegenen End­ fläche des Haltearms 40 des Halteelements ausgebildet.

Auf der der Kontaktfläche 42 gegenüberliegenden Seite ist ein Vorsprung 43 ausgebildet, und zwar an einer Stelle, an der sich der Vorsprung nur mit der Zwi­ schenfeder 30 b ( Fig. 2) der Schraubenfeder in Kontakt befindet. Eine Vertiefung bzw. Ausnehmung 44 für die Aufnahme bzw. das Eingreifen des an dem inneren Umfangs­ bereich der Scheibe gelegenen Teils der Hauptfeder 30 a ( Fig. 2) ist an der Umfangsseite weiter innerhalb als der Vorsprung 43 ausgebildet.

Wie Fig. 2 zeigt, sind das Halteelement 23 und das Halteelement 24 einander entgegengesetzt angeordnet, derart, daß sich die betreffenden Vorsprünge 43 auf einander gegenüberliegenden Seiten befinden, wobei das andere Ende der Schraubenfeder 30, die den Nabenarm 14 berührt, an der Kontaktfläche 42 anliegt. Im unbelasteten Zustand der Scheibe wird die Hauptfe­ der 30 a der Schraubenfeder 30 - wie Fig. 2 zeigt - zwischen dem Nabenarm 14 und dem Haltearm 40 auf der Seite des Halteelements nur leicht zusammen­ gedrückt, nämlich so, daß sich die Federn nicht lockern kann. Die Zwischenfeder 30 b wird dagegen verhältnis­ mäßig stark zusammengedrückt. Deshalb werden sowohl die Kontaktfläche 42 des einen als auch der Vorsprung 43 des an­ deren Halteelements über den Federsitz 45 durch die Zwischenfe­ der 30 b mit Druck beaufschlagt, und das Paar der Halteelemente 23 und 24 wird in einer Lage gehalten. In der die Kontaktfläche 42 mit dem vorstehenden Ende des Vorsprungs 43 fluchtet. Obwohl ein Endabschnitt der Hauptfeder 30 a deshalb die Kontaktfläche 42 des Seitenflansches des Halteelementes berührt, wird ein der vorspringen­ den Länge des Vorsprungs 43 entsprechender Spielraum zwischen diesem Ende und der Vertiefung bzw. Ausneh­ mung 44 gebildet.

Der Zapfen bzw. Bolzen 17 greift derart in die Ver­ tiefung 41 der Halteelemente 23 und 24, daß in Um­ fangsrichtung dazwischen ein Spielraum vorhanden ist. Die Breite des zwischen den Öffnungspaaren 32 (31) in Umfangsrichtung der Scheibe gebildeten Trennbereiches 33 ist derart bemessen, daß die Feder 30 während des Betriebs nicht mit diesem Trennbereich in Kontakt ge­ langen kann. Deshalb besteht zwischen der Schrauben­ feder 30 und dem Trennbereich 33 stets ein Spielraum.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Dämpfungsscheibe wird nachstehend beschrieben. Wenn der Reibbelag 19 in Fig. 1 zwischen dem nicht abgebildeten Schwungrad und der Andruckplatte festgehalten wird, wird ein Drehmoment von dem Motor auf den Reibbelag 19 über­ tragen. Anschließend wird das Drehmoment von dem Reib­ belag 19 über die Pufferplatte 18, die Seitenplatte 15 (16), die Schraubenfeder 30, die Halteelemente 23 und 24 und den Naben-Seitenflansch 14 auf die Nabe 11 übertragen. Auf diese Weise erfolgt die Kraftübertra­ gung auf die nicht dargestellte Ausgangswelle.

Wenn hier zum Beispiel ein Verdrehmoment in Rich­ tung des Pfeils X von Fig. 2 relativ zur Nabe 11 auf den Reibbelag 19 aufgebracht wird, arbeitet das Dämp­ fungselement zur Dämpfung der Drehmomentschwingungen folgendermaßen. Wenn sich der Reibbelag 19 relativ zur Nabe 11 verdreht, verengt bzw. verkleinert sich der Spielraum bzw. Zwischenraum zwichen den umfangsseiti­ gen Endflächen der Öffnungen 31 und 32 und der diesen jeweils gegenüberliegenden bzw. zugewandten Ausnehmung 35 des Nabenarmes 14 in Umfangsrichtung der Scheibe, wodurch die Schraubenfeder 30 zusammengedrückt wird. Da die Steifigkeit der Hauptfeder 30 a der Schraubenfeder 30 ausreichend grö­ ßer bemessen ist, als die Steifigkeit der Zwischenfeder 30 b, wirkt die Hauptfeder 30 a als steifer Körper, der in der Anfangsstufe des Verdrehvorgangs an die Kontakt­ fläche 42 des Haltearms 40 des Halte­ elements gedrückt wird. Folglich findet eine relative Drehung der Halteelemente 23 und 24 in in Umfangsrich­ tung entgegengesetzter Richtung statt, wodurch bewirkt wird, daß der Vorsprung 43 die Zwischenfeder 30 b über den Federsitz 45 zusammendrückt. Dieser Kompressionszu­ stand dauert an, bis die Hauptfeder 30 a an der Aus­ nehmung 44 zur Anlage gelangt. Die Relation zwischen dem Verdrehwinkel R und dem Verdrehmoment T entspricht in diesem Fall der Kurve O ∼ R₁ von Fig. 4, und die Zunahme des Verdrehwinkels ist gering.

Wenn ein weiteres großes Verdrehmoment in Richtung des Pfeils X auf den Belag 19 relativ zur Nabe 11 auf­ gebracht wird, wird auch die Hauptfeder 30 a zusammen mit der Zwischenfeder 30 b zusammengedrückt, wodurch der Verdrehwinkel den Maximalwert R ₂ erreicht. Da die Hauptfeder 30 a innerhalb eines Bereiches von R ₁-R ₂ zusätzlich zur Zwischenfeder 30 b zusammengedrückt wird, wird die Zunahme des Verdrehdrehmoments im Ver­ hältnis zu dem Verdrehwinkel groß. Und zwar ändert sich die Verdrehwinkel-/Verdrehdrehmoment-Charakteri­ stik an einer Grenze R ₁ in zwei Stufen. Es sind in Um­ fangsrichtung der Scheibe über die Halteelemente 23 und 24 zwei Schraubenfedern in Reihe bzw. aufeinander­ folgend angeordnet, wodurch die breite Verdrehwinkel­ charakteristik, die ein Merkmal der Reihenanord­ nung der Federn ist, erreicht wird.

Wenn sich der Verdrehwinkel von dem maximalen Wert R ₂ wieder verkleinert, arbeitet die Scheibe in umgekehr­ ter Folge, und die Verdrehwinkel-/Verdrehdrehmoment- Charakteristik R/T ändert sich an der Grenze R ₁ wieder in zwei Stufen.

Da aufgrund des vorstehend beschriebenen Ablaufs un­ ter anderem an den Oberflächen der Reibscheiben 22, 25, 27 Reibung entsteht, wird - wie Fig. 2 zeigt - Ein Hysteresedrehmoment h in der Verdrehwinkel-/Ver­ drehdrehmoment-Charakteristik R/T erzeugt. Dieses Hy­ steresedrehmoment h absorbiert bzw. dämpft die Energie des Verdrehdrehmoments und somit die Torsionsschwin­ gungen. Wenn die Scheibe in der Pfeil x entgegenge­ setzten Richtung verdreht wird, ist der Bewegungsab­ lauf der Scheibe derselbe, nur in umgekehrter Rich­ tung, so daß eine ähnliche Verdrehwinkel-/Verdrehdreh­ moment-Charakteristik R/T entsteht (in Fig. 4 nicht dargestellt).

Die erfindungsgemäße Dämpfungsscheibe läßt sich wie folgt abwandeln.

Es können zwei (oder mehrere) Paare von Halteele­ menten 23 und 24 vorgesehen sein, wobei die Flansche 40 für jedes Paar der Halteelemente 23 und 24 in Um­ fangsrichtung der Scheibe gleichmäßig zwischen den beiden Naben-Seitenflanschen 14 verteilt sind. Dabei sind die Schraubenfedern 30 nicht nur zwischen den Na­ ben-Seitenflanschen 14 und den Halteelementen 23 und 24 angeordnet, sondern auch zwischen einem Paar be­ nachbarter Halteelemente 23 und 24. Bei dieser Aus­ bildung läßt sich der maximale Verdrehwinkel noch größer bzw. weiter bemessen.

Claims (2)

1. Dämpfungsscheibe mit in Reihe geschalteten Druckfedern, mit einem Paar radial nach außen abführen­ der Nabenarme, die an einer zentralen Nabe ausgebildet sind, mit einem Paar Seitenplatten, die beidseitig der Nabenarme angeordnet sind, an der Nabe drehbar festge­ legt sind und sich in Umfangsrichtung der Scheibe er­ streckende Öffnungen aufweisen, mit mindestens einem Paar zwischen den Nabenarmen und den Seitenplatten an der Nabe drehbar befestigter Halteelemente, die jeweils ein Paar in radialer Richtung abstrebender Haltearme aufweisen, wobei sich die in Reihe geschalteten Druck­ federn, sich zumindest annähernd in Umfangsrichtung der Scheibe erstreckend, zwischen einem Haltearm und einer Kante einer Öffnung der Seitenplatten sowie zwi­ schen einem Haltearm und dem Nabenarm und gegebenen­ falls zwischen zwei Haltearmen wirkend angeordnet sind und somit zur verdrehelastischen Verbindung der Nabe und der Seitenplatten dienen, wobei jede Druckfeder aus einer Hauptfeder mit großem Durchmesser und hoher Steifigkeit und einer in die große Feder eingesetzten Zwischenfeder mit kleinem Durchmesser und geringer Steifigkeit gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei Druckfedern (30) jeweils ein Haltearm ( 40) jedes Halteelementes (23, 24) eines Paa­ res von Halteelementen (23, 24) angeordnet ist, wobei jeder Haltearm (40) auf einer in Umfangsrichtung wei­ senden Seite einen Vorsprung (43) aufweist, der in Richtung auf ein Ende der Zwischenfeder (30 b) abragt und diese berührt, daß die Vorsprünge (43) zweier axial nebeneinander liegender Haltearme (10) zusammenwirken, daß jeweils auf der dem Vorsprung (43) gegenüberliegenden Umfangsseite jedes Haltearms (40) eine Kontaktfläche (42) für den Angriff an der jeweils angrenzenden Haupt­ feder (30 a) vorgesehen ist und daß an jedem Haltearm (40) eine gegenüber dem Vorsprung (43) zurückversetzte Anlagefläche (44) für die Hauptfeder (30 a) vorgesehen ist, so daß in der Anfangsstufe zur Verdrehung der Scheibe nur die Zwischenfeder (30 b zusammengedrückt wird.

2. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (23 und 24) identisch ausgebil­ det und jeweils hinsichtlich ihres Mittelpunkts (0) punktsymmetrich sind und im Einbauzustand um 180° ge­ geneinander gewendet sind.