DE3806013C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Kupplung ist aus DE-OS 34 18 671 bekanntgeworden. Dabei handelt es sich um ein Zweimassenschwungrad, das Bestand­ teil eines Automobilantriebes ist.

Bei dieser bekannten Kupplung ist die durch Reibung hervorgeru­ fene Dämpfungskraft durch bestimmte konstruktive Maßnahmen ver­ änderlich. Diese Veränderungen werden durch unterschiedliche Drehzahlen der Kupplung hervorgerufen. Hierdurch sollen uner­ wünschte Resonanzen verhindert werden.

Ein Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß diese Kupplung - abgesehen von der Drehzahl - ganz entscheidende Be­ triebsparameter des Motors unberücksichtigt läßt. Die Kupplung vermag vor allem nicht zu unterscheiden, ob der Motor im Leer­ lauf oder unter Last dreht.

Aus der DE-OS 36 28 774 ist eine Kupplung bekannt, bei der zur Dämpfung eine Verdrängung von viskosem Medium bei relativer Verdrehung zweier Schwungmassen eintritt. Die Veränderung des Verdrehwiderstandes ist dabei nur über einen begrenzten Verdrehbereich wirksam, wobei die Veränderung des Verdrehwiderstandes durch Veränderung der Durchflußmenge des viskosen Mediums durch entsprechende Querschnitte erfolgt. Die Abhängigkeit des Verdrehwiderstandes kann von verschiedenen Parametern bestimmt sein, z. B. von der Ungleichförmigkeit der Drehbewegung. Vorgesehen ist dazu ein Fliehgewicht, das gegen die Kraft einer Feder beweglich ist und dabei unterschiedliche Querschnitte für das viskose Medium freigibt, ohne selbst zur Dämpfung durch eine weitere Funktion beizutragen.

Aus der DE-OS 34 47 926 ist ferner eine Kupplung bekannt, deren Reibdämpfungseinrichtung erst nach Überwindung eines bestimmten Verdrehwinkels zur Wirkung kommt. Damit ist zwar versucht wor­ den, die Dämpfungswirkung den unterschiedlichen Betriebsbedin­ gungen des Antriebsmotors anzupassen, aber die Dämpfung ist vor allem bei kleinem Verdrehwinkel, z.B. bei Motor-Leerlaufbe­ trieb, nicht wirksam. Dagegen setzt die Reibdämpfung bei größe­ rem Verdrehwinkel schlagartig ein.

Bekannt ist aus der DE-PS 28 48 748 eine Kupplung mit einer hydraulischen Dämpfung mittels einer kolbenartigen Anordnung in einer mit Dämpfungsmedium gefüllten Verdrängungskammer. Der Drosselspalt ist dort kontinuierlich oder stufenweise veränder­ lich ausgebildet, jedoch nur im Bereich sehr großer Verdrehwin­ kel, etwa kurz vor Erreichen eines Festanschlages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung, insbe­ sondere ein Zweimassenschwungrad, gemäß dem Gattungsbegriff derart zu gestalten, daß die durch die Reibelemente erzeugte Dämpfungskraft unabhängig von der Drehzahl verändert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Damit ist es erstmals möglich, den Ein­ fluß des Drehmomentes zu berücksichtigen. Die Dämpfungskraft wird somit - unabhänging von der Drehzahl - vom Verdrehwinkel beeinflußt und damit vom Drehmoment. Durch entsprechende Form­ gebung der beteiligten Reibflächen läßt sich jeder beliebige Verlauf der Dämpfungskraft über den Verdrehwinkel willkürlich einstellen. Die Dämpfungskraft kann beispielsweise zunächst, d.h. bei einer Null-Auslenkung, praktisch Null sein, und dann mit zunehmender Verdrehung der beiden Kupplungshälften relativ zueinander sanft bzw. progressiv ansteigen. Sie kann in ihrer Endphase nochmals abfallen oder ansteigen. Damit kann eine Kupplung, vor allem ein Zweimassenschwungrad, ganz genau auf die Bedürfnisse des jeweiligen Motors abgestimmt werden.

Wesentlich ist vor allem die Kombination zwischen der (mechanischen) Reibdämpfung und der (hydrodynami­ schen) Flüssigkeitsdämpfung. Dabei wirkt nämlich das eine Reibelement (das im speziellen Falle im Querschnitt U-för­ mig ausgebildet sein kann) gleichzeitig als Sperrwand zwischen den beiden Teilen der einzelnen Dämpfungskammer. Hieraus folgt nämlich, daß mit variablem Drehwinkel auch die Spaltbreite des zwischen den Teilräumen eines Dämpfungraumes vorhandenen Spal­ tes verändert wird. Dies ermöglicht eine weitergehende gezielte Anpassung der Dämpfungswirkung an das vorliegende Massensystem. Das Merkmal des Anspruches 3 berücksichtigt die mit der Tempe­ ratur schwankende Zähigkeit des Dämpfungsmedium. Es soll er­ reicht werden, daß sich der Drosselspalt mit zunehmender Tempe­ ratur verringert, so daß die hydraulische Dämpfung im haupt­ sächlichen Betriebstemperaturbereich konstant bleibt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine Kupplung mit einer Verdrängungskammer und einer Reibdämpfungsanordnung,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Verdrängungs­ kammer in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit zweiteiliger erster Kupplungshälfte,

Fig. 4 zeigt schematisch die Abwicklung der Kontur einer Reibfläche.

Die Fig. 1 zeigt eine Kupplung 1, die im wesentlichen derje­ nigen der DE-PS 28 48 748 entspricht, mit einer ersten Kupp­ lungshälfte 2 und einer zweiten Kupplungshälfte 3, die zur Übertragung von Drehmoment über nicht dargestellte elastische Elemente verbunden sind. Mit der ersten Kupplungshälfte 2 ist ein entsprechend der Grundbauart der Kupplung scheibenförmig ausgebildetes erstes Reibelement 4 mit einer an der radial au­ ßenliegenden Oberfläche angeordneten Reibfläche 6 verbunden. Mit der aus zwei Außenscheiben bestehenden Kupplungshälfte 3, die die erste Kupplungshälfte 2 unter Bildung eines flüssig­ keitsdichten Innenraumes umschließt, ist ein zweites Reibele­ ment 5 mit einer Reibfläche 7 verbunden. Die Reibflächen 6 und 7 stehen in gegenseitiger Berührung zueinander. Der Abstand r der Reibfläche 6 von der Kupplungsachse 11 ist nicht konstant, sondern über den Verdrehwinkel a zwischen den beiden Reibele­ menten 4 und 5, d.h. zwischen den beiden Kupplungshälften 2 und 3 veränderlich.

In Fig. 2 ist insbesondere die konstruktive Ausbildung des zweiten Reibelements 5 näher dargestellt. Das Reibelement 5 ist als U-förmiges Gleitstück ausgebildet, dessen Schenkel 18 an Führungsflächen 19 eines mit der zweiten Kupplungshälfte 3 ver­ bundenen Bauteiles in Umfangsrichtung geführt und radial beweg­ bar ist. Dieses Bauteil kann als Niet 10 ausgeführt und zwi­ schen die beiden Außenscheiben der zweiten Kupplungshälfte 3 drehfest eingesetzt sein. Zwischen dem Niet 10 und dem zwischen den Schenkeln 18 des Reibelements 5 befindlichen Steg ist eine Feder 12 eingesetzt, die das Reibelement 5 entgegen der Flieh­ kraft radial nach innen auf die Reibfläche 6 des ersten Reib­ elements 4 drückt.

Wie insbesondere aus Fig. 1 zu erkennen ist, befindet sich innerhalb der zweiten Kupplungshälfte 3 eine flüssigkeitsdichte Verdrängungskammer 13, in deren Innenraum 14 das am Niet 10 beweglich geführte zweite Reibelement 5 eine variable Sperrwand für ein Dämpfungsmedium darstellt. Zwischen dem radial äußeren Ende der Schenkel 18 und der äußeren Begrenzungswand der Ver­ drängungskammer befindet sich ein Spalt 17, der den Grad der hydraulischen Dämpfung bestimmt. Das Reibelement 5 erfüllt demnach zwei Funktionen, nämlich die einer Reibdämpfung zwi­ schen den beiden Kupplungshälften über die Reibflächen 6 und 7 sowie eine hydraulische Dämpfung durch Bildung einer kolbenar­ tigen Sperrwand in der Verdrängungskammer 13 unter Bildung ei­ nes Drosselspaltes 17. Da, wie beschrieben, der Abstand r der Reibfläche 6 am ersten Reibelement 4 über dem Verdrehwinkel nicht konstant ist, führt das Reibelement 5 während der Verdre­ hung eine radiale Bewegung entlang den Führungsflächen 19 aus, wobei die Feder 12 für eine fortwährende Anpressung des Reib­ elements 5 auf das Reibelement 4 mit der Reibfläche 6 sorgt. Mit der Radialbewegung des Reibelements 5 ist auch gleichzeitig eine Veränderung des Drosselspaltes 17 verbunden, so daß mit einer veränderlichen Reibdämpfung auch eine veränderte hydrau­ lische Dämpfung von Torsionsschwingungen in der Kupplung ein­ tritt.

Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Kupplung im Be­ reich der Verdrängungskammer bzw. des zweiten Reibelements 5. Zu erkennen ist der Niet 10, der die beiden Außenscheiben der zweiten Kupplungshälfte 3 verbindet. In dieser Figur ist ferner die erste Kupplungshälfte 2 in einer aus zwei Scheiben 2 a und 2 b bestehenden Bauart dargestellt. Beide Scheiben 2 a und 2 b sind über nicht dargestellte elastische Elemente, z.B. Federn, miteinander in kraftschlüssiger Verbindung und gemeinsam auf die gleiche Weise mit der zweiten Kupplungshälfte 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel trägt die zentral angeordnete Scheibe 2 a radial außen das eine Reibelement 4 mit dessen Reibfläche 6. Die radial äußere Oberfläche der Scheiben 2 b bildet die radial innere Begrenzungswand der beschriebenen Verdrängungskammer 13, und der radiale Abstand zum Reibelement 5 ist ein weiterer Spalt 17 a.

Die Fig. 4 zeigt schematisch in Strecklage eine mögliche Ab­ wicklung der äußeren Kontur des mit der ersten Kupplungshälfte verbundenen Reibelements 4 bei verschiedenen Drehwinkeln. Es ist zu erkennen, daß bei Drehwinkel Null, d.h. bei Motorleer­ lauf ohne wesentliche Drehmomentbelastung, das zweite Reibele­ ment 5 auf der Reibfläche 6 mit dem Abstand r aufsitzt. Dabei gibt das Reibelement 5 zur äußeren Begrenzung der Verdrängungs­ kammer 13 einen Spalt 17 für eine hydraulische Dämpfung frei. Hat sich die Kupplung um den Winkel a verdreht, so hat das Reibelement 5 eine radiale Auslenkung auf den Betrag r′ nach radial außen erfahren. Dabei wurde die Feder zwischen dem Niet 10 und dem Reibelement 5 weiter zusammengepreßt, so daß ein höherer Druck auf den Reibflächen 6 und 7 lastet, was einer erhöhten Dämpfungskraft entspricht. Gleichzeitig auch hat sich der radial äußere Spalt 17 zwischen dem Reibelement 5 und der inneren Begrenzung der Verdrängungskammer um denselben Betrag verringert, was zu einer Intensivierung der hydraulischen Dämpfung der ganzen Kupplung führt. Wird die Kupplung unter der Wirkung eines noch höheren Drehmomentes auf den Winkel b ver­ dreht, so tritt eine nochmalige radial nach außen gerichtete Verschiebung des Reibelementes 5 ein, was zu noch höherer Reib­ dämpfung an den Reibflächen 6 und 7 führt. Gleichzeitig hat auch der Spalt 17, der ein Maß für die hydraulische Dämpfung darstellt, einen noch kleineren Wert, der ein Minimum darstel­ len kann, erreicht. Auf diese Weise kann durch eine Kombination von Reibdämpfung und hydraulischer Dämpfung ein mehr oder weni­ ger sanftes Anschlagen an einem Festanschlag erreicht werden. Wesentlich dabei ist die Ausbildung der Kontur 8 auf dem Reib­ element 4, mittels der das Reibelement 5 einen bei Verdrehung veränderlichen Abstand von der Kupplungsdrehachse 11 einnehmen kann, was zu steuerbarer Dämpfungswirkung der Kupplung führt.

Dargestellt ist ferner ein Konturenverlauf 8 a, für die gemäß der Fig. 3 neben dem ersten Reibelement 4 angeordneten Schei­ ben 2 b. Da das Reibelement 5 mechanisch nur mit dem Reibelement 4, d.h. mit der scheibenförmigen Kupplungshälfte 2 a in mechani­ schem Kontakt steht, kann die radial äußere Oberfläche der Scheiben 2 b ebenfalls in Form einer veränderlichen Kontur 8 a zu einer zusätzlichen Beeinflussung eines radial innerhalb des Reibelementes 5 liegenden Spaltes 17 a benutzt werden. Diese Kontur kann im Bereich der Null-Auslenkung einen großen Spalt 17 a bilden, zwischen dem Leerlaufbereich und dem Verdrehwinkel a in Form einer Rampe 20 ansteigen, im Haupt-Drehwinkelbereich konstant sein und im Bereich des Endanschlages in Form einer weiteren Rampe 21 wieder ansteigen. Eine Scheibenkupplung, deren erste Kupplungshälfte beispielsweise aus zwei Kupplungs­ scheiben 2 a und 2 b besteht, ermöglicht somit separate Einstell­ möglichkeiten für die Reibdämpfung und die hydraulische Dämpfung. Als Reibelement 4 wird dabei vorzugsweise diejenige der beiden die erste Kupplungshälfte 2 bildenden Scheiben ver­ wendet, die während des Betriebs den größten Verdrehwinkel er­ fährt.

Claims (3)

1. Kupplung für wechselnde Betriebszustände, insbesondere Zweimassenschwungrad zur Zusammenarbeit mit einer Brenn­ kraftmaschine, mit zwei Kupplungshälften, ferner mit ela­ stischen Elementen zum Übertragen des Drehmomentes von ei­ ner Kupplungshälfte auf die andere, mit zwei Reibelementen, von denen das eine der einen Kupplungshälfte und das andere der anderen Kupplungshälfte zugeordnet ist, die beim Ver­ drehen der Kupplungshälften relativ zueinander unter Bil­ dung eines Reibflächenpaares aneinander reiben und damit eine Dämpfungswirkung erzielen, ferner mit einer Einrich­ tung zur Veränderung der Dämpfungskraft, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Veränderung der Dämpfungskraft die Kontur (8) wenigstens einer der Reibflächen (6, 7) in Umfangsrich­ tung unterschiedlich gestaltet ist, wobei insbesondere die Außenkontur (8) der Reibfläche (6) an dem scheibenförmigen Bauteil (9) durch eine gekrümmte Bahn mit sich über den Verdrehwinkel (a) verändernden Abständen (r) von der Kupp­ lungsdrehachse (11) gebildet ist, und daß ferner die Weite der Drosselspalte (17) zwischen dem anderen Reibelement (5) und der Wandung (16) der Verdrängungskammer (13) über den Drehwinkel (a) unterschiedliche Werte aufweist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das radial außerhalb des einen Reibelements (4) angeordnete andere Reibelement (5) aus einem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, besteht, der spezifisch leicht, gegen Abrieb, hohe Temperatur und, bei Vorhandensein eines Dämpfungsmediums innerhalb der Kupplung, gegen das Dämpfungsmedium widerstandsfähig ist sowie hohe Festigkeit bei guten Gleiteigenschaften aufweist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Reibelemente (4, 5) im Bereich der Reibfläche (6, 7) aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient wenigstens dreimal so groß ist wie der betreffende Wert für Stahl.