DE3812573C2 - Kupplungsscheibe mit abschaltbarem Leerlaufdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeugkupplungen mit Torsionsschwingungssystem, bei welcher ein Federsystem mit flacher Kennlinie und wenigstens ein Federsystem mit steilerer Kennlinie vorgesehen und das Federsystem mit der flachen Kennlinie über federbeaufschlagte Fliehgewichte drehzahlabhängig sperrbar bzw. überbrückbar ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 32 045 ist es bekannt, bei einer Kupplungsscheibe den Leerlaufdämpfer zu überbrücken. Zu diesem Zweck sind in der Nabenscheibe des Lastdämpfers radial verlagerbare Fliehgewichte angeordnet, die zusammen mit umfangsmäßig vergrößerten Öffnungen in der Nabenscheibe und mit Übertragungsbolzen, welche den Leerlaufdämpfer ansteuern, eine Blockierung vornehmen können. Weiterhin ist es aus der US-PS 4 396 103 bekannt, bei einer Kupplungsscheibe mit Leerlauf- und Lastsystemen die Winkelbeweglichkeit zwischen Nabe und Nabenscheibe dadurch zu begrenzen, daß in den das umfangsmäßige Spiel festlegenden Verzahnungsraum ein Fliehkraftelement eindringen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem Stand der Technik eine möglichst gedrungene Ausführung zu erstellen, die funktionssicher und leicht zu handhaben ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. - Durch Anordnung der Fliehgewichte innerhalb der Verzahnungselemente zwischen Leerlauf- und Lastsystem ist eine sehr raumsparende Ausführung möglich. Zudem werden die bereits vorhandenen Bauteile der Verzahnung für die Verriegelung mit verwendet. Dabei ist in der Innenverzahnung eine Aussparung vorgesehen, deren radiale Höhe der Höhe des Fliehgewichtes entspricht und deren umfangsmäßige Erstreckung kleiner oder gleich der umfangsmäßigen Erstreckung des Fliehgewichtes ist. Dadurch ist sichergestellt, daß das Fliehgewicht umfangsmäßig in unmittelbarer Nähe des nach radial außen abweisenden Zahnes der Außenverzahnung aufsitzt und somit bei Beaufschlagung mit höherer Drehzahl die Gewähr gegeben ist, daß das Fliehgewicht sicher nach radial außen ausfahren kann. Des weiteren ist die Aussparung für das Fliehgewicht auf der bei Schubbetrieb beaufschlagten Seite der Verzahnungsteile angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, daß beim Beschleunigen des Fahrzeuges - ausgehend von einer sehr niedrigen Drehzahl - der für das Fliehgewicht notwendige Raum zum Ausfahren nach radial außen frei ist.

Es wird vorgeschlagen, mehrere am Umfang verteilte Fliehgewichte vorzusehen. Des weiteren ist eine Konstruktion vorteilhaft, bei welcher eine Nabe mit radial nach außen weisender Nabenscheibe vorgesehen ist, welche mit der Außenverzahnung versehen ist und in die eine weitere Nabenscheibe mit Innenverzahnung eingreift, wobei die Nabenscheibe das Ausgangsteil des Federsystems mit der steileren Kennlinie darstellt. Bei einer solchen Konstruktion sind die Fliehgewichte als im wesentlichen zylindrische Rollen ausgeführt, deren Achsen parallel zur Drehachse der Kupplungsscheibe verlaufen; die Rollen sind axial länger als die Breite der Nabenscheibe ausgeführt und weisen in beiden Endbereichen jeweils eine Führungsnut auf, in welche jeweils eine in sich geschlossene Wurmfeder mit entsprechender Vorspannung eingreift, die alle Rollen beaufschlagt. Durch diese Konstruktion ist einmal die Möglichkeit gegeben, die Fliehgewichte relativ schwer auszuführen, und zum anderen ist durch die beiden Wurmfedern dafür Sorge getragen, daß die einzelnen Fliehgewichte sowohl gleichzeitig ausfahren können als auch eine Verkantung derselben unterbunden ist. Dabei liegen die Rollen in ihrer Ruheposition auf dem Fußkreis der Außenverzahnung durch die Vorspannkraft der Wurmfedern auf und es ist dadurch gewährleistet, daß im Leerlaufbetrieb ihre Stellung gegenüber der Nabe nicht verändert wird und somit jederzeit die Möglichkeit zum Ausfahren nach radial außen besteht. Jede Rolle ist dabei in ihren beiden Endbereichen mit einer Scheibe größeren Durchmessers versehen, welche die umlaufende Führungsnut für die Wurmfeder trägt. Auf diese Weise ist eine axiale Fixierung der Rollen durch diese Scheiben gegeben. Des weiteren ist vorgesehen, daß auf der Nabe axial neben den Fliehgewichten die Nabenscheibe für das Leerlaufsystem angeordnet ist. Dadurch ist eine insbesondere in radialer Richtung kompakte Bauweise möglich.

Durch die Ausbildung der Fliehgewichte oder Teile von ihnen aus einem Material mit hoher Dichte, z. B. aus Wolfram, wird auch bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Schaltsicherheit erzielt.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

Fig. 1 den Längsschnitt durch die obere Hälfte einer kom­ pletten Kupplungsscheibe;

Fig. 2 bis 5 jeweils einen Teilschnitt A-A gem. Fig. 1 durch den Verzahnungsbereich in verschiedenen Positionen.

Die Kupplungsscheibe 1 gem. Fig. 1 ist auf einer nicht dar­ gestellten Getriebewelle drehfest, aber axial verschiebbar, angeordnet. Sie ist rotationssymmetrisch zur Drehachse 2 ausgeführt. Sie besteht aus einer Nabe 22 mit einer radial abstehenden Nabenscheibe 23, in welcher von radial außen her eine Nabenscheibe 33 über eine entsprechende Verzahnung mit Spiel in Umfangsrichtung eingreift. Die Nabenscheibe 33 ist Teil des Lastsystems 3, bestehend aus den beiden Deck­ blechen 7 und 8, mehreren am Umfang verteilten Federn 5 so­ wie der Nabenscheibe 33. Eines der beiden Deckbleche trägt die Belagträger 9 mit den beiden Reibbelägen 10. Die beiden Deckbleche 7 und 8 sind über Abstandsniete 11 drehfest un­ tereinander verbunden und auf Abstand gehalten. Die beiden Deckbleche 7 und 8 sind auf der Nabe 22 gelagert, wobei im vorliegenden Fall das Deckblech 7 über einen Führungsring 15 exakt geführt ist, während das Deckblech 8 ein geringfü­ giges Spiel aufweist. Die Federn 5 sind in entsprechenden Fenstern sowohl in der Nabenscheibe 33 als auch in den Deckblechen 7 und 8 angeordnet, wobei wenigstens eine Feder in Umfangsrichtung in beiden Fensterarten ohne Spiel in Um­ fangsrichtung eingesetzt ist.

Radial innerhalb der Federn und im Axialbereich zwischen den beiden Deckblechen 7 und 8 ist weiterhin das Leerlauf­ system 4 angeordnet. Es besteht aus einer Nabenscheibe 19, die fest auf der Nabe 22 angeordnet ist. Zu beiden Seiten der Nabenscheibe 19 sind Deckbleche 17 und 18 angeordnet, die beispielsweise aus einem zusammengesetzten Bauteil be­ stehen können und in nicht näher bezeichneter Weise mit der Nabenscheibe 33 drehfest verbunden und auch axial an ihr abgestützt sind. In der Nabenscheibe 19 sowie in den Deckblechen 17 und 18 sind Federn 6 in entsprechenden Fen­ stern angeordnet. Auch hier ist zumindest eine dieser Fe­ dern 6 in den entsprechenden Fenstern in Umfangsrichtung ohne Spiel eingesetzt.

Zum Lastsystem 3 und zum Leerlaufsystem 4 gehören im vor­ liegenden Fall auch noch Reibeinrichtungen. Diese bestehen aus einem Andruckring 14, der durch eine Reibfeder 12 von der Nabenscheibe 33 wegweisend belastet ist und zwischen sich und dem Deckblech 7 einen Reibring 13 einspannt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist zwischen äußerem Deckblech 18 des Leerlaufsystems 4 und Deckblech 8 ein Reibring 20 eingespannt. Er wird ebenfalls durch die Reibfeder 12 über die Abstandsniete 11 beaufschlagt. Weiterhin ist zwischen Führungsring 15 und einer entsprechenden Kante der Nabe 22 eine Reibfeder 16 angeordnet, deren Federkraft über die Ab­ standsniete 11 auf einen Winkelring 21 wirkt, der sich an der Nabe 22 bzw. an der Nabenscheibe 19 abstützt.

Wie auch in Verbindung mit den Fig. 2 bis 5 zu ersehen ist, greift die Nabenscheibe 33 des Lastsystems 3 über eine Verzahnung in die Nabenscheibe 23 der Nabe 22 mit Spiel in Umfangsrichtung ein. Dabei sind an der Nabenscheibe 23 meh­ rere am Umfang verteilte Zähne 29 vorgesehen, die in Lücken 30 der Nabenscheibe 33 eingreifen. Die Lücken 30 weisen in Umfangsrichtung eine derartige Ausdehnung auf, daß die Zäh­ ne 29 bei Leerlaufbetrieb nicht an den umfangsmäßigen Kan­ ten zum Anschlagen kommen. Weiterhin ist an wenigstens einigen der Lücken 30 eine Aussparung 32 vorgesehen, die der Aufnahme von jeweils einem Fliehgewicht 24 dienen, des­ sen Körper in Form einer Rolle 25 parallel zur Drehachse 2 verläuft und jeweils unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl, die über der Leerlaufdrehzahl liegt, durch Federn in Anlage am Fußkreis 31 der Nabenscheibe 23 der Nabe 22 gehalten ist. Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, ist jedes Fliehgewicht in seinen axialen Endbereichen außerhalb der Breite der Nabenscheibe 23 mit je einer Scheibe 26 verbun­ den, wobei jede Scheibe 26 eine Führungsnut 28 aufweist, in die eine geschlossene Wurmfeder 27 eingehängt ist. Somit sind sämtliche am Umfang verteilt angeordnete Fliehgewichte 24 durch zwei Wurmfedern 27 in der Ruhestellung gem. Fig. 2 gehalten. Im Leerlaufbetrieb schlägt nun - ausgehend von der Ruhestellung gem. Fig. 2 - die Nabe 22 gegenüber der Nabenscheibe 33 in beiden Drehrichtungen gegen die Kraft der Federn 6 und gegen die Kraft der Reibeinrichtung, be­ stehend aus den Teilen 15, 16, 19 und 21, aus. Dabei kommen jedoch keinerlei Teile der Verzahnung aneinander zur Anla­ ge. Wird nun während des Anfahrvorganges das Drehmoment in Zugrichtung vergrößert, so entsteht eine Bewegung entspr. Fig. 3. Die der Aussparung 32 entgegengesetzt weisende Kante des Zahnes 39 legt sich an der entsprechenden Kante der Lücke 30 an. Durch diese Anlage kommt nun das Last­ system 3 zum Einsatz. Gleichzeitig wandern die Rollen 25 aus der Aussparung 32 heraus und steigen infolge der Flieh­ kraftbeaufschlagung gegen die Vorspannkraft der Wurmfedern 27 nach radial außen, wie in Fig. 4 dargestellt. In dieser Stellung erfolgt durch die Rollen 25 eine spielfreie Fixie­ rung zwischen den Zähnen 29 und den Lücken 30, d. h., zwi­ schen der Nabenscheibe 33 und der Nabe 22. Damit ist das Leerlaufsystem 4 blockiert und das Lastsystem 3 übernimmt die weitere Drehmomentübertragung und Torsionsdämpfung. In diesem Zustand wird bei Lastwechsel von Zug in Schub oder umgekehrt verhindert, daß Lastwechselgeräusche entstehen, die ohne Blockierung durch die Rollen 25 jeweils ein schnelles Durchfahren des Wirkungsbereiches des Leerlauf­ systems zur Folge hätte. Bei Drehzahlabfall unter die vorgegebene Drehzahl und ohne Drehmomentbelastung auf dem Antriebsstrang werden die Rollen 25 durch die Wurmfedern 27 nach radial innen gezogen und können durch Auflage am Fußkreis 31 ihre Ruhestellung einnehmen. Dabei ist festzu­ halten, daß gem. Fig. 5 bei Auslenkung der Teile 33 und 22 bei Schubbelastung die Zähne 29 über die Rollen 25 an der Aussparung 32 direkt zur Anlage kommen können. Damit ist sichergestellt, daß die Rollen 25 auf dem Fußkreis 31 immer direkt auch am Zahn 29 anliegen.

Durch Anordnung der beiden Scheiben 26 mit den Führungsnu­ ten 28 ergibt sich mit den beiden Wurmfedern eine symmetri­ sche Belastung der Fliehgewichte 24, so daß diese eine kon­ trollierte Ausfahrbewegung durchführen können. Durch die im Durchmesser größer gehaltenen Scheiben 26 ist weiterhin eine einwandfreie Führung der Fliehgewichte 24 gegenüber der Nabe 22 mit den Zähnen 29 einerseits und der Naben­ scheibe 33 mit den Lücken 30 andererseits gegeben. Weiter­ hin ist die Montage der Wurmfedern mit den Fliehgewichten 24 erheblich einfacher als entsprechend dem Stand der Tech­ nik durchzuführen.

Die Fliehgewichte 24 können zur Erhöhung der Schaltsicher­ heit komplett aus einem Material mit hoher Dichte herge­ stellt werden. Als solches eignet sich z. B. Wolfram. Es ist jedoch auch möglich, die Fliehgewichte nur zu einem Teil aus solchem Material hoher Dichte herzustellen. So ist es beispielsweise denkbar, allein die Rolle 25 aus Wolfram herzustellen oder die Rolle 25 zu durchbohren und den Kern aus einem entsprechenden Material einzusetzen.

Claims (8)

1. Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeugkupplungen mit Torsionsschwingungssystem, bei welcher ein Federsystem mit flacher und wenigstens ein Federsystem mit steilerer Kennlinie vorgesehen und das Federsystem mit der flachen Kennlinie drehzahlabhängig über federbeaufschlagte Fliehgewichte sperr- bzw. überbrückbar ist, wobei eine Außenverzahnung in Lücken einer Innenverzahnung mit einem dem Wirkungsbereich des Federsystems mit der flachen Kennlinie entsprechenden Spiel in Umfangsrichtung eingreift und wobei zwischen wenigstens einem Zahn der Außenverzahnung und einer Lücke der Innenverzahnung ein Fliehgewicht radial verlagerbar angeordnet ist, das bei niederer Drehzahl radial innen in einer Ruheposition angeordnet ist und bei höherer Drehzahl nach radial außen in eine Wirkposition wandert und dort den Raum zwischen Zahn und Lücke vollständig ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücke (30) der Innenverzahnung im Bereich der Ruheposition des Fliehgewichtes (24) eine Aussparung (32) aufweist, deren radiale Höhe der Höhe des Fliehgewichtes (24) entspricht und deren umfangsmäßige Erstreckung kleiner oder gleich der umfangsmäßigen Erstreckung des Fliehgewichtes (24) ist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (32) für das Flieh­ gewicht (24) auf der bei Schubbetrieb beaufschlagten Seite der Verzahnungsteile angeordnet ist.

3. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere umfangsmäßig verteilte Fliehgewichte (24) vorgesehen sind.

4. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei wel­ cher eine Nabe mit radial nach außen weisender Naben­ scheibe vorgesehen ist, welche mit der Außenverzahnung versehen ist und in die eine weitere Nabenscheibe mit Innen­ verzahnung eingreift, wobei die weitere Nabenscheibe das Aus­ gangsteil des Federsystems mit der steilen Kennlinie darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehge­ wichte (24) als im wesentlichen zylindrische Rollen (25) ausgeführt sind, deren Achsen parallel zur Dreh­ achse (2) der Kupplungsscheibe verlaufen, daß die Rol­ len (25) axial länger als die Breite der Nabenscheibe (23) ausgeführt sind und in beiden Endbereichen eine Führungsnut (28) aufweisen, in welche jeweils eine ge­ schlossene Wurmfeder (27) mit entsprechender Vorspan­ nung eingelegt ist, die alle Rollen (25) beaufschlagt.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (25) in Ruheposition auf dem Fußkreis (31) der Außenverzahnung aufliegen.

6. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle (25) in ihren Endberei­ chen eine Scheibe (26) größeren Durchmessers trägt, mit einer umlaufenden Führungsnut (28) für die Wurmfe­ dern (27).

7. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nabe axial neben den Fliehgewichten (24) eine Nabenscheibe (19) für das Leerlaufsystem (4) angeordnet ist.

8. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (24) teilweise oder ganz aus Material mit hoher Dichte (z. B. Wolf­ ram) hergestellt sind.