DE3545745C2 - Torsionsschwingungsdämpfer mit verschleppter Reibung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen, bestehend aus einem Lastsystem mit gegeneinander gegen die Kraft von Torsions­ federn steiler Kennlinie verdrehbaren Bauteilen, einem Leerlauf­ system zwischen Lastsystem und einer Nabe mit Torsionsfedern fla­ cher Kennlinie, wobei zwischen den Ausgangsteilen des Lastsystems und der Nabe ein Leerdrehspiel entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufsystems vorgesehen ist, einer Reibeinrichtung mit niedrigem Reibmoment, welches zumindest im Leerlaufbereich wirk­ sam ist, sowie einer Reibeinrichtung mit höherem Reibmoment, wel­ che durch Spiel verschleppt wirksam ist.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer der obengenannten Bauart ist bei­ spielsweise aus der DE 32 06 623 A1 bekannt. In dieser Offenle­ gungsschrift ist eine verschleppte Reibungseinrichtung beschrie­ ben, welche bei Lastwechsel und Durchlaufen des Leerlaufbereiches Geräusche verhindern soll, die durch Anschlagen der Fensterkanten derjenigen Torsionsfedern entstehen, die im Anschluß an die fla­ chen Federkennlinien der Leerlauffedern zum Einsatz kommen.

Nun ist es jedoch so, daß diese verschleppte Reibeinrichtung nicht nur beim Leerlaufbetrieb kurz vor dem Ende der Leerlauffe­ derkennung zum Einsatz gelangen kann, sondern an jeder Stelle des Zug-Schub-Diagrammes, an der sich der Torsionsdämpfer gerade be­ findet. Eine Ausrichtung dieses Systems allein auf den Leerlauf­ bereich ist daher nicht sinnvoll, denn diese verschleppte Reib­ einrichtung soll Lastwechselschläge unterdrücken, die vor allem dann entstehen, wenn beispielsweise von einem hohen Zugmoment schlagartig in den Schubbereich übergegangen wird oder umgekehrt. Dabei hat sich herausgestellt, daß das für diese Reibeinrichtung notwendige Reibmoment um mehr als nur eine Zehnerpotenz höher als das Reibmoment, welches im Leerlaufbereich praxisgerecht ist, ausgeführt sein muß. Es gibt Anwendungsfälle, bei denen das ver­ schleppte Reibmoment bis zum Hundertfachen des Leerlaufmomentes ausgeführt sein kann. In einem solchen Falle wäre die Ausbildung des Leerweges kleiner als der Leerlaufbereich sehr störend, da hier die Gefahr bestünde, daß bereits im Leerlaufbereich durch Anschlagen an diese hohe Reibeinrichtung zusätzliche Geräusche entstehen würden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verschlepp­ te Reibeinrichtung dahingehend zu verbessern, daß sie einerseits die Lastwechselgeräusche wirksam unterdrückt, andererseits jedoch den Leerlaufbetrieb in keiner Weise negativ beeinflußt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. - Durch Vergrößerung des Schleppwinkels zum Einsatz der Reibeinrichtung mit hohem Reibmoment auf einen Wert, der größer als der Bereich des Leerlaufsystems ist, wird sichergestellt, daß innerhalb des Leerlaufbereiches bei allen vorkommenden Betriebszuständen der Einsatz der hohen Reibeinrich­ tung ausgeschlossen ist. Dadurch ist es möglich, die Reibeinrich­ tung exakt auf den ihr zugedachten Einsatzzweck abzustimmen, und zwar auf das Unterdrücken von Geräuschen und Schwingungen während eines Lastwechsels.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsvarianten festgelegt.

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

Fig. 1 den Teillängsschnitt durch eine Kupplungsscheibe mit inte­ griertem Leerlaufsystem;

Fig. 2 und 3 Teilansicht und -schnitt einer Ausführungsvariante;

Fig. 4 die obere Hälfte eines Teillängsschnittes durch eine Aus­ führung mit separat angeordnetem Leerlaufsystem.

Die Fig. 1 zeigt den Teillängsschnitt eines Torsionsschwingungs­ dämpfers, der aus folgenden Teilen besteht: Eine Nabe 1 ist in üblicher Weise mit einer Innenverzahnung versehen, mit der sie axial verschiebbar, aber ohne Spiel in Umfangsrichtung in eine nicht dargestellte Getriebewelle eingreift. Die Nabe 1 ist mit einem Ringsteg 2 einteilig versehen, der an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung 3 besitzt. In diese Außenverzahnung 3 greift eine Nabenscheibe 6 mit einer Innenverzahnung 7 mit Spiel ein. Dieses Spiel zwischen den beiden Verzahnungen 3 und 7 entspricht dem Wirkungsbereich des Leerlaufsystems. Das Leerlaufsystem be­ steht aus mehreren am Umfang verteilten Torsionsfedern 12 mit flacher Federkennlinie, die beispielsweise gem. DE 34 15 927 A1 innerhalb der Verzahnungen 3 und 7 angeordnet sind. Beidseitig des Ringsteges 2 sind zwei Abdeckbleche 4 und 5 angeordnet, welche die Verzahnungen 3 und 7 sowie die Torsionsfedern 12 abdecken. Zum Leerlaufsystem gehört ferner noch eine Reibeinrichtung, be­ stehend aus einem Winkelring 14, einer Feder 15 und einem Reib­ ring 13. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist weiterhin ein Last­ system auf, welches aus den Torsionsfedern 11 mit steiler Feder­ kennlinie sowie aus den Deckblechen 8 und 9 besteht, mit denen die Torsionsfedern 11 zusammenwirken. Die Deckbleche 8 und 9 sind in nicht näher dargestellter Weise drehfest miteinander verbunden und auf Abstand gehalten. Das eine Deckblech 8 trägt an seinem Außenumfang die Reibbeläge 10, über welche das Drehmoment in den Torsionsschwingungsdämpfer eingeleitet werden kann. Das Lastsy­ stem weist ferner eine Reibeinrichtung auf, die zwischen den Deckblechen 8 und 9 sowie der Nabenscheibe 6 wirksam ist. Sie be­ steht aus zwei Reibringen 25 und 26, die zu beiden Seiten der Na­ benscheibe 6 angeordnet sind. Der Reibring 25 ist direkt zwischen Nabenscheibe 6 und Deckblech 9 eingelegt, während auf der gegen­ überliegenden Seite ein Druckring 27 und eine Tellerfeder 28 vor­ gesehen sind. Der Druckring 27 reicht mit axial abgewinkelten Na­ sen 29 ohne Spiel in Umfangsrichtung in entsprechende Öffnungen 30 des Deckbleches 8. Diese Reibeinrichtung ist nur bei Relativ­ verdrehung zwischen der Nabenscheibe 6 und den beiden Deckblechen 8 und 9 wirksam und weist ein hohes Reibmoment auf. Weiterhin ist im Torsionsschwingungsdämpfer eine sog. verschleppte Reibeinrich­ tung vorgesehen. Diese besteht aus einem Steuerblech 17, welches auf der Nabe 1 gegen die Kraft einer Reibeinspannung frei ver­ drehbar gelagert ist. Das Steuerblech 17 ist dabei dicht neben dem Deckblech 9 angeordnet und steht mit diesem über eine Mitnah­ meeinrichtung mit Spiel entspr. Fig. 2 in Verbindung. Diese Mit­ nahmeeinrichtung besteht im vorliegenden Falle aus axial abgewin­ kelten Nasen 16 des Deckbleches 9, die in entsprechende Ausspa­ rungen 18 des Steuerbleches 17 mit Spiel eingreifen. Das Spiel beträgt in die eine Richtung die Größe α und in die andere Rich­ tung die Größe β. Diese beiden Winkel, welche zusammen das Spiel darstellen, können in Ruhestellung gleich groß oder ungleich sein, wobei sich diese Aufteilung durch Abstimmung am entspre­ chenden Fahrzeug ergibt. Die Reibeinspannung des Steuerbleches 17 erfolgt über einen Reibring 19 zwischen Abdeckblech 5 und Steuer­ blech 17, einem Reibring 21 auf der anderen Seite des Steuerble­ ches 17 sowie einem Stützring 22, der drehfest, aber axial ver­ schiebbar in einer Nut 31 der Nabe 1 angeordnet ist, sowie ferner über eine Tellerfeder 23 und einen Sprengring 24 zur axialen Ab­ stützung. Dabei weist das Deckblech 9 einen Innendurchmesser D auf, der größer als der Innendurchmesser des Deckbleches 8 zur Unterbringung der verschleppten Reibeinrichtung ist.

Die Funktion des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß den Fig. 1 und 2 ist folgende:

Ausgehend von einer Ruhestellung entspr. Fig. 2 sei angenommen, daß der Torsionsschwingungsdämpfer lediglich im Leerlauf der Brennkraftmaschine arbeitet, d. h., daß über die Reibbeläge 10 lediglich ein Moment übertragen wird, welches die Getriebehaupt­ welle antreibt. In diesem Leerlaufbereich ist das Lastsystem, be­ stehend aus den Deckblechen 8 und 9, den Torsionsfedern 11 und der Reibeinrichtung 25, 26, 27, 28 als eine starre Einheit anzu­ sehen. Die im Leerlauf auftretenden Torsionsschwingungen werden vom Leerlaufsystem gedämpft und es entstehen lediglich Relativbe­ wegungen zwischen Lastsystem und Nabe 1, die kleiner als das Spiel zwischen der Innenverzahnung 7 der Nabenscheibe 6 und der Außenverzahnung 3 der Nabe 1. Dabei sind die Torsionsfedern 12 mit flacher Federkennlinie belastet und es ist die Reibeinrich­ tung des Leerlaufsystems, bestehend aus dem Winkelring 14, der Feder 15 und dem Reibring 13, wirksam. Die an dieser Reibung be­ teiligten Bauteile weisen einen sehr niedrigen Reibungskoeffi­ zienten auf, so daß in Verbindung mit der Feder 15 ein Reibmoment von max. 0,5 Nm entsteht. Die an sich lose beigelegten Abdeckble­ che 4 und 5 bleiben daher infolge ihres relativ hohen Reibungs­ koeffizienten gegenüber dem Ringsteg 2 in fester Anlage. Bei Be­ lastung des Torsionsschwingungsdämpfers im Fahrbetrieb erfolgt eine erheblich größere Auslenkung der Deckbleche 8 und 9 gegen­ über der Nabe 1. Damit ist der Bereich des Leerlaufsystems über­ schritten und dieses wird nicht weiter belastet. In diesem Be­ reich kommt das Lastsystem zum Einsatz, d. h., daß sich nun die beiden Deckbleche 8 und 9 gegenüber der Nabenscheibe 6 gegen die Kraft der Torsionsfedern 11 verdrehen können. Die Nabenscheibe 6 ist dabei gegenüber der Nabe 1 durch den Aufbrauch des Spieles zwischen den Verzahnungen 3 und 7 festgelegt. Bei Ausschlägen, die den Wirkungsbereich dieses Spieles deutlich überschreiten, kommt auch die zusätzliche Reibeinrichtung zur Wirkung. Dabei wird das Steuerblech 17 durch die Nasen 16 des Deckbleches 9 ver­ dreht, wobei die Reibeinspannung des Steuerbleches 17 wirksam wird. Im dargestellten Fall sind Reibringe 6 und 7 mit einem Reibungskoeffizienten geringer als Stahl auf Stahl im Einsatz. Dadurch bleibt auch mit Sicherheit das Abdeckblech 5 gegenüber dem Ringsteg 2 stehen. Dadurch ergibt sich in diesem Bereich noch eine zusätzliche, geringe Reibkraft aus der Relativbewegung zwi­ schen Deckblech 9 und Ringsteg 2 an der Stelle des Reibringes 13. Diese zusätzliche Reibung ist allerdings von untergeordnetem Wert, da im Lastbereich insgesamt ein Reibmoment von bis zu 30 bis 40 Nm notwendig sein können. Bei Bewegungsumkehr, d. h., bei einem Wechsel von Zug- in Schubbetrieb oder umgekehrt, ist über einen Winkelbereich von α+β nur die Lastreibeinrichtung ent­ sprechend den Teilen 25, 26, 27 und 28 wirksam - unter Mitwirkung des Reibringes 13 mit einem sehr geringen Anteil. Erst danach kommt wieder die verschleppte Reibeinrichtung zum Einsatz.

In Fig. 3 ist der Teilschnitt einer Variante gegenüber Fig. 1 wiedergegeben. Hierbei ist die zusätzliche Reibeinrichtung in axialer Richtung raumsparender angeordnet, indem der Stützring 22 direkt am Steuerblech 17 anliegt und der Reibring 20 ebenfalls aus Metall besteht. Dadurch ist von vornherein der höhere Reib­ wert von Metall auf Metall wirksam, wobei dadurch entweder die Reibkraft erhöht oder die Vorspannkraft der Tellerfeder 23 herab­ gesetzt werden kann. Die übrige Anordnung und Wirkung entsprechen der von Fig. 1. Es sei hier allerdings darauf hingewiesen, daß durch Verwendung von Metall auf Metall unter Umständen auch das Abdeckblech 5 eine Relativbewegung gegenüber dem Ringsteg 2 durch­ führen kann. Dies ist jedoch für die Funktion nicht schädlich, da der Anteil des Reibringes 13 an der Gesamtreibung infolge der niedrigen Kraft der Feder 15 und des niedrigen Reibwertes unbe­ deutend ist.

Fig. 4 zeigt die obere Hälfte eines Teilschnittes durch einen Torsionsschwingungsdämpfer, der einen völlig anderen Aufbau auf­ weist. Die beiden Deckbleche 8 und 43 des Lastsystems wirken mit Torsionsfedern 11 zusammen, wobei zwischen den Deckblechen eine Nabenscheibe 42 angeordnet ist. Diese ist in ihrem radial inneren Bereich L-förmig ausgeführt und über ihre Innenverzahnung 7 mit Spiel in Umfangsrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufsystems in die Außenverzahnung 3 der Nabe 1 eingesetzt. Der Endbereich des zylindrischen Schenkels der Nabenscheibe 42 durchdringt in axialer Richtung den radial inneren Bereich des Deckbleches 8 und ist außerhalb des Deckbleches 8 drehfest mit den beiden Deckblechen 39 und 40 des Leerlaufsystems verbunden. Zwischen den beiden Deckblechen 39 und 40 ist die Nabenscheibe 38 angeordnet, die fest auf der Nabe 1 sitzt. Zwischen den Deckble­ chen 39 und 40 und der Nabenscheibe 38 sind in bekannter Weise die Torsionsfedern 12 angeordnet. Weiterhin ist eine Reibeinrich­ tung vorgesehen, die aus einer Feder 15 und einem Reibring 39 be­ steht, die zwischen Deckblech 39 und Nabenscheibe 38 angeordnet sind. Die Reibung für das Lastsystem befindet sich im zylindri­ schen Bereich der L-förmigen Nabenscheibe 42 zwischen dieser und dem Deckblech 8. Sie besteht in üblicher Weise aus einem Reib­ ring 36 zwischen Deckblech 40 und Deckblech 8, einem Druckring 27, der mit Nasen 29 ohne Spiel in Umfangsrichtung in entspre­ chende Öffnungen 30 des Deckbleches eingreift, sowie einer Tel­ lerfeder 28 und einem weiteren Reibring 26 zwischen Druckring 27 und Nabenscheibe 42. Die Reibeinrichtung mit verschlepptem Ein­ satz ist zwischen Deckblech 43 und Nabe 1 angeordnet. Zu diesem Zwecke ist die Außenverzahnung 3 abgesetzt und geht in eine Au­ ßenverzahnung 45 mit reduziertem Außendurchmesser über. Dadurch ergibt sich ein axialer Anschlag 46, der zum Abstützen eines Reibringes 33 dient, der drehfest in die Außenverzahnung 45 ein­ greift. Daran schließt sich ein Steuerblech 32 an, welches in sei­ nem radial äußeren Bereich mit axial abgewinkelten Nasen 35 ver­ sehen ist, die mit Spiel entspr. Fig. 2 in entsprechende Ausspa­ rungen 34 in das Deckblech 43 eingreifen. Von außen ist auf das Steuerblech 32 ein Stützring 22 aufgelegt, der ebenfalls spiel­ frei in die Außenverzahnung 45 eingreift. Die drei Teile 33, 32 und 22 werden durch eine Tellerfeder 23 beaufschlagt, die sich an einem Sprengring 24 gegenüber der Nabe 1 abstützt. Die Wirkungs­ weise dieses Torsionsschwingungsdämpfers stimmt prinzipiell mit derjenigen der Fig. 1 bis 3 überein. Der Unterschied ist le­ diglich im konstruktiven Aufbau zu sehen. Die seitliche Anordnung des Leerlaufsystems bringt im vorliegenden Falle größere Freizü­ gigkeit bei der Abstimmung mit sich.

Claims (10)

1. Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug- Reibungskupplungen, bestehend aus einem Lastsystem mit gegen­ einander gegen die Kraft von Torsionsfedern steiler Kennlinie verdrehbaren Bauteilen, einem Leerlaufsystem zwischen Lastsy­ stem und einer Nabe mit Torsionsfedern flacher Kennlinie, wo­ bei zwischen dem Ausgangsteil des Lastsystems und der Nabe ein Leerdrehspiel entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufsy­ stems vorgesehen ist, einer Reibeinrichtung mit niedrigem Reibmoment, welches zumindest im Leerlaufbereich wirksam ist, sowie einer Reibeinrichtung mit höherem Reibmoment, welche durch Spiel verschleppt wirksam ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Winkelbereich (α+β), in welchem das Spiel wirksam ist, größer als der Winkelbereich, in welchem das Leerlaufsystem (3, 7, 12; 12, 38, 39, 40) wirk­ sam ist, ausgeführt ist.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, bei welchem das Lastsystem aus zwei Deckblechen, einer Nabenscheibe und Last­ federn besteht, das mit den Reibbelägen versehene ein Deck­ blech auf der Nabe radial über einen Winkelring geführt ist, der durch eine Feder für die Leerlauf-Reibeinrichtung vom Ringsteg weg belastet ist, die Nabenscheibe mit einer Innen­ verzahnung in die Außenverzahnung eines Ringsteges der Nabe eingreift und innerhalb der Verzahnung die Federn des Leer­ laufsystems angeordnet sind, wobei die Verzahnungsöffnungen in axialer Richtung durch zwei Abdeckbleche verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Deckblech (9) einen Innendurchmesser (D) aufweist, der größer als der des einen Deckbleches (8), aber kleiner als der Außen­ durchmesser des zugehörigen Abdeckbleches (5) ist, zwischen Deckblech (9) und Abdeckblech (5) ein Reibring (13) für den Leerlaufbereich angeordnet ist und das Deckblech (9) mit Spiel (α+β) in Umfangsrichtung mit einem Steuerblech (17) gekop­ pelt ist, welches gegenüber der Nabe (1) in Reibeinspannung gehalten ist.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem Innendurchmesser (D) des Deckbleches (9) Nasen (16) vom Ringsteg (2) wegweisend abgebogen sind, die mit Spiel (α+β) in Umfangsrichtung in entsprechende Aussparun­ gen (18) des Steuerbleches (17) eingreifen.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reibeinspannung über einen Reibring (19, 20) zwischen Abdeckblech (5) und Steuerblech (17) sowie einem Stützring (22) auf der dem Ringsteg (2) abgewandten Seite des Steuerbleches (17) sowie einer Tellerfeder (23) und einem Sprengring (24) erfolgt, wobei der Stützring (22) drehfest, aber axial verschiebbar auf der Nabe (1) gehalten ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Steuerblech (17) und Stützring (22) ein weiterer Reibring (21) angeordnet ist.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine weitere Reibeinrichtung für den Lastbereich (25, 26, 27, 28) zwischen den beiden Deckblechen (8, 9) und der Nabenscheibe (6) angeordnet ist.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, bei welchem ein Ausgangsteil des Lastsystems mit in axialer Richtung neben dem Lastsystem angeordneten Deckblechen des Leerlaufsystems ver­ bunden ist und eine Nabenscheibe des Leerlaufsystems drehfest auf der Nabe angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangsteil des Lastsystems als L-förmige Nabenscheibe (42) ausgebildet ist, die mit einer In­ nenverzahnung (7) mit Spiel entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufsystems in einer Außenverzahnung (3) der Nabe (1) eingreift, im Endbereich des zylindrischen Schenkels das Leer­ laufsystem angeordnet ist, zwischen Nabenscheibe (42) und Leerlaufsystem im Bereich des Schenkels das eine Deckblech (8) des Lastsystems axial geführt und das gegenüberliegende Deck­ blech (43) in seinem radial inneren Bereich mit Spiel (α+β) in Umfangsrichtung mit einem Steuerblech (32) gekop­ pelt ist, welches gegenüber der Nabe (1) in Reibeinspannung gehalten ist.

8. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenverzahnung (3) der Nabe (1) im Bereich radial innerhalb des Deckbleches (43) in einer Außenverzahnung (45) mit reduziertem Durchmesser übergeht - unter Bildung ei­ nes Anschlages (46), in der Außenverzahnung (45) zwei dreh­ fest, aber axial lose Ringe (22, 33) angeordnet sind, zwischen welchen das Steuerblech (32) angeordnet ist, das mit Nasen (35) in Aussparungen (34) des Deckbleches (43) eingreift und wobei die Reibkraft durch eine Tellerfeder (23) erzeugt wird, die einerseits am äußeren Ring (22) angreift und sich an einem Sprengring (24) auf der Nabe (1) abstützt.

9. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Endbereich des zylindrischen Schenkels der Nabenscheibe (42) das eine Deckblech (40) des Leerlaufsystems fest aufgesetzt und zwischen diesem und dem scheibenförmigen Bereich der Nabenscheibe (42) eine Lastreibeinrichtung gegen­ über dem Deckblech (8) wirksam ist.

10. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lastreibeinrichtung aus einem Reibring zwi­ schen Deckblech (40) und Deckblech (8) sowie einer Tellerfe­ der (38), einem Druckring (27) und einem Reibring (26) zwi­ schen Deckblech (8) und Nabenscheibe (42) besteht.