DE3743589A1 - Kupplungsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung an einer Kupplungsscheibe für eine Kraftfahrzeugkupplung, die zwi­ schen einer Maschine und einem Getriebe angeordnet ist, um die Ausgangsleistung der Maschine an das Getriebe zu kuppeln oder von diesem zu lösen.

Mit der Erfindung in Zusammenhang stehender Stand der Technik ist in der JP-GM-AS Nr. 50-41 399 offenbart. Eine Kupplungsscheibe gemäß dieser Schrift besteht aus einer Nabe, einem Scheibenteller oder einer Scheibenplat­ te sowie einer Sekundär- oder Hilfsplatte, die an jeweils einer Seitenfläche eines Flanschteils der Nabe koaxial zu dieser angeordnet sind, einem am Außenumfang des Schei­ bentellers befestigten Friktions- oder Reibungselement und Schraubenfedern, die in Fenster eingesetzt sind, wel­ che jeweils in einer gegenseitig entsprechenden Position in dem Scheibenteller, der Sekundärplatte und dem Flansch­ teil ausgebildet sind. Die Schraubenfeder ist mit einer im Querschnitt ovalen Gestalt ausgebildet. Dadurch wird die Dicke des elliptischen oder ovalen Querschnitts des Schraubenfederdrahtes in der axialen Richtung der Schrau­ benfeder kleiner als diejenige eines Schraubenfederdrah­ tes von kreisförmigem Querschnitt, weshalb die Schrauben­ feder-Axiallänge in ihrem eng komprimierten Zustand klei­ ner wird, so daß es möglich ist, den Verdrehungswinkel einer Kupplungsscheibe mit Bezug zur Umfangslänge des Fen­ sters, das einen begrenzten kleinen Raum hat, zu vergrö­ ßern. Der größere Verdrehungswinkel der Kupplungsscheibe ist gegen Vibrationen und das Auftreten von Geräuschen von der Maschine wie auch vom Gesichtspunkt der Konstruk­ tion des Getriebes von Vorteil.

Wenngleich durch die Schraubenfeder nach dem Stand der Technik bei einer Kupplungsscheibe ein größerer Verdrehungs­ winkel vorgesehen werden kann, so bleibt jedoch noch ein Problem insofern bestehen, als das Trägheitsmoment der Kupplungsscheibe nicht vermindert und deshalb die Bela­ stung der Kupplungsscheibe bei einer hohen Drehzahl hoch ist, weil das Gewicht oder die Masse der ovalen Schrauben­ feder im wesentlichen gleich dem Gewicht oder der Masse der kreisförmigen Schraubenfeder ist.

Im Hinblick auf diese Probleme ist es die primäre Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsscheibe zu schaffen, die ein kleines Trägheitsmoment hat, indem die Masse der Schrauben­ feder verringert wird, um eine hohe Leistung auch bei einer mit hoher Drehzahl drehenden Kupplungsscheibe zu erlangen.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt eine Kupplungsscheibe gemäß der Erfindung wenigstens eine Schraubenfeder, die aus einem Federdraht mit einem solchen Querschnitt gebil­ det ist, daß eine Dicke des Drahtes in einer Axialrichtung der Schraubenfeder geringer ist als die Dicke in einer radialen Richtung der Schraubenfeder und daß ein außensei­ tiger Krümmungsradius Ro des Drahtes mit Bezug auf die radiale Richtung der Schraubenfeder kleiner ist als ein innenseitiger Krümmungsradius Ri dieser Feder.

lm Betrieb nimmt die Kupplungsscheibe Änderungen in der Ausgangsleistung (Drehmoment) der Maschine auf, und es wird insofern eine relative Verdrehung zwischen den beiden Platten (Scheibenteller sowie Sekundärplatte) und der Nabe im Eingriffszustand hervorgerufen, so daß jede Schrauben­ feder zwischen den zugeordneten Fenstern in Abhängigkeit von der relativen Winkelverlagerung der Fenster zueinander zusammengedrückt wird. In diesem Verdrehungszustand wird ein großer Verdrehungswinkel ermöglicht, so daß Vibratio­ nen und Geräusche wirksam absorbiert werden, weil die axiale Dicke des Schraubenfederdrahtes geringer ist als die radiale Dicke des Drahtes, weshalb die eng zusammenge­ preßte axiale Länge der Schraubenfeder klein ist. Zusätz­ lich kann, wenn die Kupplung von der Maschine gelöst ist, obwohl die Kupplungsscheibe frei in Abhängigkeit von ihrem Trägheitsmoment drehen kann, das Trägheitsmoment der Kupp­ lungsscheibe herabgesetzt werden, weshalb sich die freie Drehung der Kupplungsscheibe schneller herabsetzt, weil die Masse der Kupplungsscheibe um einen Wert vermindert werden kann, der einer Differenz zwischen dem außenseitigen Radius der Krümmung Ro und dem innenseitigen Radius der Krümmung Ri des Schraubenfederdrahtes entspricht.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen, ohne hierauf beschränkt zu sein, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Kupplungsscheibe in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Frontansicht der in Fig. 1 gezeigten Kupplungsscheibe;

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des in Fig. 2 gezeigten Bereichs III;

Fig. 4 eine Tabelle, in der verschiedene Faktoren zwischen Schraubenfedern gemäß der Erfindung und gemäß dem Stand der Technik verglichen werden;

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung von Verdrehungskenn­ werten;

Fig. 6 eine zu Fig. 3 gleichartige vergrößerte Darstellung eines Schraubenfederdrahtes in einer anderen Aus­ führungsform.

Gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt eine Kupplungsscheibe 11 eine Nabe 12, die an die Antriebswelle eines (nicht gezeig­ ten) Getriebes angeschlossen ist, einen Scheibenteller 14 sowie eine Sekundär- oder Hilfsplatte 15, die koaxial zur Nabe 12 an beiden Seitenflächen eines im großen und ganzen scheibenförmigen, mit der Nabe 12 einstückigen Flanschteils 13 angeordnet sind, am Außenumfang des Schei­ bentellers 14 über eine Scheibenfeder 16 befestigte und sandwichartig zwischen einem anderAbtriebswelle einer (nicht gezeigten) Maschine befestigten Schwungrad sowie einem Kupplungsdeckel in Klemmlage zu bringende Reibungs­ oder Friktionselemente 17 und eine Mehrzahl von Schrauben­ federn 21, die jeweils in eines aus einer Mehrzahl von Fenstern 18, 19 und 20 eingesetzt sind, welche an jeweils gegenseitig einander entsprechenden Positionen in dem Scheibenteller 14, der Sekundärplatte 15 und dem Flansch­ teil 13 ausgebildet sind. Die beiden Platten 14 und 15 sind untereinander fest durch einen Bolzen 22 verbunden. Zwischen dem Flanschteil 13 und den Platten 14 bzw. 15 ist jeweils ein Druckbelag 23 bzw. 24 angeordnet, um eine auf einer Verdrehung beruhende Hysterese zu erzeugen.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist die Schraubenfeder 21 aus einem Federdraht gebildet, der einen solchen Quer­ schnitt hat, daß die Dicke A des Drahtes in der Schrauben­ feder-Axialrichtung kleiner ist als die Drahtdicke B in der Schraubenfeder-Radialrichtung. Ferner ist der außensei­ tige Krümmungsradius R (Ro) des Drahtes in der Radialrich­ tung der Federwicklung kleiner als der innenseitige Krüm­ mungsradius R (Ri) des Drahtes in der gleichen Richtung. Darüber hinaus sind jeweils die Endabschnitte der beiden Krümmungen mit den Krümmungsradien R (Ro und Ri) tangential über einen Übergangsbogen C untereinander verbunden, der aus einem nahezu linearen, vom Ende der Ro-Krümmung ausge­ henden Abschnitt und einem Abschnitt mit kleinem Krümmungs­ radius, welcher eine Ecke bildet und in das Ende der Ri- Krümmung eingeht, besteht.

Die Fig. 4 zeigt verschiedene Faktoren der Schraubenfeder 21 gemäß der Erfindung im Vergleich mit Schraubenfedern nach dem Stand der Technik von kreisförmigem und ovalem Querschnitt. Die dicht zusammengepreßte Axiallänge der erfindungsgemäßen Feder ist kleiner als diejenige der Schraubenfeder mit kreisförmigem Querschnitt unter der gleichen Einbaubelastung, und die Masse der Feder ist ver­ mindert. Ferner ist die dicht zusammengedrückte Axiallänge der erfindungsgemäßen Feder im großen und ganzen gleich derjenigen der Feder mit einem Draht von ovalem Querschnitt, jedoch ist es möglich, die Masse der Feder zu vermindern.

Die Fig. 5 zeigt Torsionskennwerte der mit diesen Schrau­ benfedern ausgerüsteten Kupplungen. Das Diagramm läßt er­ kennen, daß, wenn die axiale Windungslänge die gleiche ist, der Verdrehungswinkel der erfindungsgemäßen Schraubenfe­ der größer ist als derjenige einer Feder mit einem Draht von kreisförmigem Querschnitt unter der Bedingung, daß dasselbe Drehmoment angelegt wird. Das bedeutet mit ande­ ren Worten, daß Vibrationen und Geräusche wirksamer absor­ biert werden können, weil es möglich ist, die Torsions­ steifigkeit der Kupplungsscheibe niedrig anzusetzen. Weil darüber hinaus die Masse der erfindungsgemäßen Schrauben­ feder geringer ist als diejenige der aus einem Draht mit ovalem Querschnitt gebildeten Schraubenfeder, ist es mög­ lich, das Trägheitsmoment der Kupplungsscheibe herabzu­ setzen, so däß ein Vorteil insofern erlangt wird, als sich die Drehung der Kupplungsscheibe rascher nach einem Ent­ kuppeln oder Lösen abschwächt, weshalb das Getriebe in bezug auf seine Kennwerte im Ansprechvermögen verbessert werden kann.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei ein gekrümmter Abschnitt des außenseitigen Radius der Krümmung R (Ro′) und ein Abschnitt des innenseitigen Krümmungsra­ dius R (Ri′) untereinander durch einen Übergangsbogen C′, der aus einem Abschnitt mit einem Krümmungsradius r′ (r′ erstreckt sich außerhalb des Drahtes) und einem weiteren Abschnitt mit einem kleinen Krümmungsradius r, der in den gekrümmten Abschnitt R′ eingeht, besteht. Der Krümmungs­ radius r′ ist vorzugsweise größer als r und kann unendlich sein. Der Krümmungsradius r ist bevorzugterweise kleiner als Ro oder Ro′.

Da, wie oben beschrieben wurde, bei der Kupplungsscheibe gemäß der Erfindung Schraubenfedern aus einem Draht mit einem speziell gestalteten Querschnitt zur Anwendung kom­ men, können die Torsionssteifigkeit der Schraubenfeder vermindert und deshalb Vibrationen sowie Geräusche wirksam unterdrückt werden. Weil des weiteren die Masse der Schrau­ benfeder herabgesetzt werden kann, ist deren Trägheitsmo­ ment klein und insofern die Ansprechgeschwindigkeit des Getriebes hoch.

Eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe umfaßt somit eine mit einer Antriebswelle eines Getriebes verbundene Nabe, eine Scheibenplatte sowie eine Sekundärplatte, die beid­ seits an einem Naben-Flanschteil koaxial zur Nabe angeord­ net sind, ein am Außenumfang der Scheibenplatte befestig­ tes, mit einer Abtriebswelle eines Motorszur Anlage zu bringendes Friktionselement und wenigstens eine Schrauben­ feder, die in Fenster, welche in gegenseitig einander zu­ geordneter Position in der Scheibenplatte, der Sekundär­ platte sowie dem Flanschteil ausgebildet sind, eingesetzt ist. Die Schraubenfeder besteht aus einem Draht mit einem solchen Querschnitt, daß eine Dicke des Drahtes in einer Schraubenfeder-Achsrichtung geringer als die Drahtdicke in einer Schraubenfeder-Radialrichtung ist und daß ein außenseitiger Krümmungsradius des Drahtes kleiner als ein innenseitiger Drahtkrümmungsradius mit Bezug zur Schrau­ benfeder-Radialrichtung ist. Die komprimierte Länge und die Masse der Schraubenfeder werden vermindert, um einen vergrößerten Verdrehungswinkel sowie ein geringeres Behar­ rungsvermögen, was eine Verminderung der Vibrationen sowie der Geräuschentwicklung zur Folge hat, und ein rasches Ansprechvermögen zu erlangen.

Obwohl die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungs­ formen wörtlich und bildlich erläutert wurde, so ist sie auf die dargelegten Einzelheiten keineswegs beschränkt, da dem Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre Abwand­ lungen und Abänderungen der verschiedensten Art an die Hand gegeben worden sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (7)

1. Kupplungsscheibe mit einer mit einer Antriebswelle eines Getriebes verbundenen Nabe (12), mit einem Schei­ benteller (14) sowie einer Sekundärplatte (15), die auf beiden Seiten eines Flanschteils (13) der Nabe ko­ axial zu dieser angeordnet sind, mit einem am Außenum­ fang des Scheibentellers befestigten, mit einer Ab­ triebswelle eines Motors in Anlage zu bringenden Frik­ tionselement (17) und mit wenigstens einer in Fenster (18, 19, 20), die in einer jeweils einander gegensei­ tig entsprechenden Position im Scheibenteller, in der Sekundärplatte sowie im Flanschteil ausgebildet sind, eingesetzten Schraubenfeder (21), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schraubenfeder (21) aus einem Draht mit einem derartigen Querschnitt gefertigt ist, daß eine Dicke (A) des Drahtes in einer Axialrichtung der Schraubenfeder geringer ist als die Dicke (B) in einer radialen Richtung der Schraubenfeder und daß ein außenseitiger Krümmungsradius (Ro) des Drahtes mit Be­ zug auf die radiale Richtung der Schraubenfeder kleiner ist als ein innenseitiger Krümmungsradius (Ri) des Drahtes.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Drahtes eine Übergangsbogenli­ nie (C, C′) aufweist, die einen vom außenseitigen Krüm­ mungsradius (Ro, Ro′) bestimmten außenseitigen Krümmungs­ abschnitt und einen vom innenseitigen Krümmungsradius (Ri, Ri′) bestimmten innenseitigen Krümmungsabschnitt verbindet.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Übergangsbogenlinie (C) tangential in wenigstens eine der außen- sowie innenseitigen Krüm­ mungen eingeht.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbogenlinie nahezu linear verläuft.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbogenlinie einen in die außenseitige Krümmung eingehenden Abschnitt auf­ weist, der einen kleinen Krümmungsradius (r) hat.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbogenlinie (C′) einen Abschnitt mit einem Krümmungsradius (r′) hat, der sich außenseitig des Drahtquerschnitts erstreckt.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Krümmungsradius (r), der den eingehenden Verbindungsabschnitt bestimmt, kleiner ist als der außenseitige Krümmungsradius (Ro, Ro′).