DE3544500A1 - Kupplungsscheibe mit plastisch angeformten kunststoff-lagerelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit Torsions-Schwin­ gungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen, bestehend aus einer Nabe zur drehfesten Verbindung mit einer Ge­ triebewelle, wenigstens einem gegenüber der Nabe um ein vorgege­ benes Maß gegen Kraftspeicher verdrehbar angeordnetes, scheiben­ förmiges Bauteil wie z. B. Deckblech od. dgl. sowie ggf. einer Reibeinrichtung zwischen Nabe und scheibenförmigem Bauteil.

Eine Kupplungsscheibe der obengenannten Bauart ist beispielsweise aus der DE-OS 33 06 281 bekannt. Bei dieser bekannten Kupplungs­ scheibe ist das mit den Reibbelägen direkt verbundene Deckblech über ein im wesentlichen L-förmiges Kunststoffelement in radialer Richtung gegenüber der Nabe gelagert, gleichzeitig legt sich das Deckblech in axialer Richtung durch die Kraft einer auf der ge­ genüberliegenden Seite angeordneten Reibeinrichtung an die Naben­ scheibe an, ebenfalls unter Zwischenschaltung des L-förmigen Kunststoff-Lagerelementes. Damit ist eine sichere Führung zwi­ schen Nabe und Deckblech gewährleistet. Das zweite Deckblech kann daher mit seinem Innendurchmesser gegenüber der Nabe ein Spiel aufweisen. Durch eine solche Konstruktion ist die an sich uner­ wünschte Fremdreibung bei Relativbewegung zwischen den Deckble­ chen und der Nabe einmal niedrig gehalten und zum anderen mit sehr niedriger Streuung versehen.

Der Nachteil von Konstruktionen dieser Art liegt darin, daß ei­ nerseits ein Spiel zwischen Innendurchmesser des Kunststoff-La­ gerelementes und Außendurchmesser der Nabe und andererseits eben­ falls ein Spiel zwischen Innendurchmesser des Deckbleches und zy­ lindrischem Schenkel des Kunststoff-Lagerelementes eingehalten werden muß. Dieses Spiel führt in Verbindung mit den nicht zu um­ gehenden Toleranzen bei der Herstellung der drei Bauteile dazu, daß die Unwucht der gesamten Kupplungsscheibe stark variiert und gleichzeitig der Reibwert zwischen Nabe und Deckblech streut.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Kupplungs­ scheiben der vorstehend genannten Bauart mit möglichst einfachen Mitteln diese Nachteile zu beseitigen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. - Durch plastische Verformung des Kunst­ stoff-Lagerelementes ist es einerseits möglich, zwischen Lager­ element und Deckblech von vornherein ein Spiel auszuschalten, an­ dererseits sind beide Teile drehfest miteinander zu verbinden. Somit macht sich das früher notwendige Spiel zwischen Deckblech und Lagerelement nicht mehr negativ bemerkbar. Gleichzeitig kön­ nen die Toleranzen im Innendurchmesser des Lagerelementes einge­ engt werden, so daß insgesamt eine erheblich gleichmäßigere Fas­ sung gegenüber der Nabe erzielt werden kann.

In den Unteransprüchen 2 und 3 werden zwei prinzipiell unterschied­ liche Wege zur Anordnung des Kunststoff-Lagerelementes aufgezeigt. Zum einen kann das Kunststoff-Lagerelement in einem Spritzvorgang in einer entsprechenden Vorrichtung direkt an das Deckblech ange­ spritzt werden und zum anderen ist es möglich, ein vorgefertigtes Kunststoff-Lagerelement mit seinem zylindrischen Schenkel auf herkömmliche Weise in den Innendurchmesser des Deckbleches einzu­ führen und dann durch einen Verformungsvorgang unter Zuhilfenahme von Wärme eine gegenseitige spielfreie Verbindung herzustellen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen festgelegt.

Die Erfindung wird anschließend an Hand mehrerer Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen prinzipiellen Aufbau einer kompletten Kupplungsscheibe;

Fig. 2 und 3 Teillängsschnitt und -ansicht in vergrößerter Dar­ stellung mit separat hergestelltem Kunststoff-Lagerele­ ment;

Fig. 4 und 5 eine Variante der Fig. 2 und 3;

Fig. 6 und 7 Teillängsschnitt und -ansicht einer Ausführung mit direkt umspritztem Deckblech.

Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Kupplungsscheibe im Längsschnitt. Die Kupplungsscheibe 1 besteht aus einer Nabe 2, die auf einer nicht dargestellten Getriebewelle drehfest angeord­ net ist. Die Nabe 2 weist eine Nabenscheibe 3 auf, die zur Auf­ nahme von Torsionsfedern 6 mit Fenstern versehen ist. Zu beiden Seiten der Nabenscheibe 3 sind Deckbleche 4 und 5 bzw. 25 ange­ ordnet, die untereinander über Abstandsniete 9 drehfest verbunden sind. Diese Deckbleche weisen ebenfalls Fenster auf, in die sich die Torsionsfedern 6 hineinerstrecken. Eines der Deckbleche ist im radial äußeren Bereich mit den Reibbelägen 8 fest verbunden. Zwischen Deckblech 4 und Nabenscheibe 3 ist radial innerhalb der Torsionsfedern 6 eine Reibeinrichtung 7 angeordnet, die eine nach rechts gerichtete Kraft auf die Deckbleche 4, 5 und 25 ausübt. Das auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Deckblech 5 bzw. 25 ist unter Zwischenschaltung eines Kunststoff-Lagerelementes 10 auf einem zylindrischen Bereich 12 der Nabe 2 gelagert. Das Kunststoff-Lagerelement 10 ist mit einem etwa L-förmigen Quer­ schnitt ausgerüstet, so daß auch die axial gerichtete Kraft aus der Reibeinrichtung 7 über den Flansch des Kunststoff-Lagerele­ mentes abgestützt wird. Das auf der gegenüberliegenden Seite an­ geordnete Deckblech 4 ist im Innendurchmesser so weit gehalten, daß es nicht mit der Nabe 2 in Berührung kommt.

Beim Stand der Technik wird nun das Kunststoff-Lagerelement 10 getrennt vom Deckblech 5 bzw. 25 hergestellt und beide Teile wer­ den beim Zusammenbau der Kupplungsscheibe 1 montiert. Dabei muß einerseits ein Lagerspiel zwischen dem Innendurchmesser des Kunststoff-Lagerelementes 10 und dem zylindrischen Bereich 12 der Nabe 2 eingehalten werden und zum anderen ein weiteres Spiel zwi­ schen dem Innendurchmesser des Deckbleches 5 bzw. 25 und dem La­ gerelement vorhanden sein. Die Herstellungstoleranzen wirken sich dabei spielvergrößernd zwischen den Deckblechen und der Nabe aus, so daß einerseits die Unwucht der Kupplungsscheibe größere und zum anderen die zwar geringe, aber dennoch gezielt angestrebte Rei­ bung zwischen Kunststoff-Lagerelement einerseits und Nabe bzw. Deckblech andererseits unterschiedliche Werte annehmen kann.

In den Fig. 2 und 3 sind Teilschnitt und -ansicht eines Deck­ bleches 5 mit dem entsprechenden Kunststoff-Lagerelement 10 in vergrößerter Darstellung wiedergegeben. Gemäß der Erfindung wird im vorliegenden Falle das Kunststoff-Lagerelement beispielsweise aus einem THERMOPLAST vorgefertigt, und zwar derart, daß der zy­ lindrische Schenkel 18 im L-förmigen Querschnitt einen Innen­ durchmesser 17 aufweist, der enger gehalten ist als beim Zusammen­ bau der Kupplungsscheibe notwendig und dessen Außendurchmesser 16 ebenfalls kleiner als der Innendurchmesser 13 des Deckbleches 5 gehalten ist. Dabei kann der Innendurchmesser 13 des Deckbleches 5 ohne aufwendige Nachbearbeitung allein durch den Stanzvorgang unbearbeitet bleiben. Das Kunststoff-Lagerelement 10 wird nun mit seinem zylindrischen Schenkel 18 in den Innendurchmesser 13 des Deckbleches 5 eingeführt. In einer recht einfachen Vorrichtung wird nun in den Innendurchmesser 17 ein geringfügig konisch aus­ gebildeter Dorn eingeführt, der gleichzeitig als Wärmequelle zum Erhitzen des Kunststoff-Lagerelementes 10 ausgebildet ist. Diese Wärmequelle kann beispielsweise in Form eines Ultraschallsenders ausgebildet sein. Das aus einem THERMOPLAST hergestellte Kunst­ stoff-Lagerelement 10 wird durch die Einwirkung des Ultraschalles vorübergehend erhitzt und plastisch verformbar. Durch das Ein­ schieben des konischen Dornes wird nun einerseits der Innendurch­ messer 17 auf das vorgegebene Maß gebracht und gleichzeitig das ursprünglich vorhandene Spiel zwischen Außendurchmesser 16 des Kunststoff-Lagerelementes 10 und Innendurchmesser 13 des Deckble­ ches 5 eliminiert. Dabei ist der Innendurchmesser 13 des Deckble­ ches 5 nicht exakt rund ausgeführt, sondern beispielsweise mit einigen am Umfang verteilten, radial verlaufenden Schlitzen 11 versehen, so daß bei dieser Umformung gleichzeitig eine drehfeste Verbindung hergestellt wird. Bei entsprechender axialer Länge des zylindrischen Schenkels 18 ist es gleichzeitig möglich, diesen durch radiale Umformung im axial überstehenden Bereich 19 nach außen zu verformen, so daß gleichzeitig eine axiale Sicherung beider Teile erfolgt.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Ausführungsvariante gegenüber den Fig. 2 und 3 wiedergegeben. Auch hier ist das Kunststoff-La­ gerelement 14 vorgefertigt, weist aber in einem Durchmesserbe­ reich, der größer als der Außendurchmesser 20 des zylindrischen Schenkels 18 ist, mehrere in Achsrichtung weisende Zapfen 21 auf, die beim Montagevorgang in entsprechende Öffnungen 22 des Deck­ bleches 25 eingreifen. Auch hier ist der Außendurchmesser 20 kleiner als der Innendurchmesser 13 des Deckbleches 25 gehalten, so daß eine leichte Montage in Achsrichtung durchgeführt werden kann. Gleiches gilt für die Durchmesserverhältnisse der Zapfen 21 zu den entsprechenden Öffnungen 22. Der Verankerungsvorgang ist prinzipiell derselbe wie im voran beschriebenen Beispiel: Ein Dorn, der gleichzeitig Ultraschallquelle sein kann, wird in die Innenbohrung des Kunststoff-Lagerelementes 14 eingeführt und bringt einerseits diesen Innendurchmesser auf das gewünschte Maß und sorgt andererseits für den Abbau des Spieles zwischen den Durchmessern 13 und 20. Dabei muß natürlich - wie bei den Fig. 2 und 3 - der Flansch 23 an der entsprechenden Seite des Deckble­ ches anliegen. Zur axialen Sicherung wird im vorliegenden Falle jeder der Zapfen 21 in seinem überstehenden Bereich mit einem Nietkopf 24 versehen.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 wird in etwas abgewandelter Form hergestellt. Hierbei ist vorgesehen, daß das Deckblech 25 in eine Spritzform eingelegt wird und das Kunst­ stoff-Lagerelement 15 komplett in einem Spritzvorgang am Deck­ blech 25 angespritzt wird. Dabei dienen Öffnungen 22 im Deckblech 25 der umfangsmäßigen Verankerung. Die axiale Verankerung wird dadurch sichergestellt, daß Material des Kunststoff-Lagerelemen­ tes 15 zu beiden Seiten des Deckbleches 25 angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel sind weiterhin vom Innendurchmesser des Kunststoff-Lagerelementes 15 ausgehende Schlitze 26 vorgesehen, die sich über einen Teil der radialen Erstreckung des Kunststoff­ Lagerelementes erstrecken. Sie sind in Umfangsrichtung gegenüber den Öffnungen 22 versetzt angeordnet. Sie dienen zum Auffangen von Wärmedehnungen während des Betriebes der Kupplungsscheibe und somit zur Verminderung von Streuungen in der Reibung zwischen dem Deckblech 25 und der Nabe 2.

Durch die vorstehend beschriebenen Befestigungs- und Umformarten von Kunststoff-Lagerelementen, beispielsweise aus einem thermo­ plastischen Material, ist es möglich, die Toleranzen zwischen Deckblech und Nabe auf ein vorher nicht mögliches Minimum einzu­ engen. Zentrierfehler im Innendurchmesser des Deckbleches können somit ausgeglichen werden. Der Innendurchmesser in den Deckble­ chen muß nicht fein bearbeitet werden, sondern es reicht ein ein­ facher Stanzvorgang. Gleichzeitig wird die Montage der kompletten Kupplungsscheibe vereinfacht. Durch die exakte Anpassung des Kunststoff-Lagerelementes an das entsprechende Deckblech kann mit sehr dünnen Schichten und somit mit einem geringen Materialein­ satz gearbeitet werden. Dabei ist weiterhin hervorzuheben, daß die relativ geringe Reibung bei einer Verdrehbewegung innerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers einerseits eine große Konstanz aufweist und andererseits sofort und ohne Verzögerung einsetzt.

Es ist natürlich ohne weiteres möglich, die vorbeschriebene La­ gerausbildung auch bei solchen Torsionsschwingungsdämpfern anzu­ wenden, bei welchen die Drehmomenteinleitung nicht über zwei Deckbleche, sondern über ein zentrisch angeordnetes, nabenschei­ benähnliches Bauelement erfolgt.

Claims (11)

1. Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen, bestehend aus einer Nabe zur drehfesten Verbindung mit einer Getriebewelle, wenigstens einem gegenüber der Nabe um ein vorgegebenes Maß gegen Kraft­ speicher verdrehbar angeordneten, scheibenförmigen Bauteil wie z. B. Deckblech od. dgl. sowie ggf. einer Reibeinrichtung zwi­ schen Nabe und scheibenförmigem Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung des schei­ benförmigen Bauteiles (5, 25) gegenüber einem zylindrischen Bereich (12) der Nabe (2) über ein Kunststoff-Lagerelement (10, 14, 15) erfolgt, welches durch plastische Verformung ra­ dial spielfrei und drehfest im Bereich des Innendurchmessers (13) des scheibenförmigen Bauteiles (5, 25) an diesem angeord­ net ist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Lagerelement (15) in einem Spritzvorgang direkt an das Bauteil (25) im Bereich des Innendurchmessers (13) be­ festigbar ist.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Lagerelement (10, 14) vorgefertigt und nach dem Einfügen in den Innendurchmesser (13) des Bauteiles (5, 25) über einen Erhitzungsvorgang mit im wesentlichen gleichzeiti­ ger plastischer Verformung befestigbar ist.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Lagerelement (10) im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist, der Außendurchmesser (16) des zylindri­ schen Schenkels (18) mit Spiel in den Innendurchmesser (13) des Bauteiles (5) einführbar ist und länger als die Material­ stärke des Bauteiles (5) ausgeführt sein kann und die feste Verbindung über einen Erhitzungsvorgang mit etwa gleichzeiti­ ger Verformung zumindest zur Ausfüllung des Spaltes zwischen Außendurchmesser (16) des Schenkels und Innendurchmesser (13) des Bauteiles erfolgt.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung über eine Aufweitung des Innendurchmessers (17) des zylindrischen Schenkels (18) erfolgt.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung über einen konischen Dorn erfolgt.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Sicherung durch radiale Aufweitung des axial über­ stehenden Bereiches (19) des zylindrischen Schenkels (18) er­ folgt.

8. Kupplungsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehsicherung der Innendurchmesser (13) des Bauteiles (5) von der Kreisform abweicht (Schlitze 11).

9. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Lagerelement (14) im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist, der Außendurchmesser (20) des zylindri­ schen Schenkels (18) mit Spiel in den Innendurchmesser (13) des Bauteiles (25) einführbar ist und auf einem Durchmesser größer als der Außendurchmesser (20) des zylindrischen Schen­ kels (18) am Kupplungselement einteilig angeformte, axial ab­ stehende Zapfen (21) angeordnet sind, die mit Spiel durch ent­ sprechende Öffnungen (22) im Bauteil (25) hindurchreichen und auf der dem Flansch (23) abgewandten Seite des Bauteiles durch eine nietkopfähnliche Verformung (24) befestigbar sind.

10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (25) in einem Durchmesserbereich größer als der In­ nendurchmesser (13) Öffnungen (22) aufweist und das Kunst­ stoff-Lagerelement (15) beim Spritzvorgang das Bauteil (25) von innen her und beidseitig umhüllt und die Öffnungen aus­ füllt.

11. Kupplungsscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Lagerelement (15), ausgehend von seinem Innen­ durchmesser, mit mehreren etwa radial über einen Teilbereich der radialen Erstreckung verlaufenden Schlitzen (26) versehen ist, die umfangsmäßig zwischen den Öffnungen (22) im Bauteil (25) angeordnet sind.