DE3901467C1

DE3901467C1 - Flexible coupling

Info

Publication number: DE3901467C1
Application number: DE19893901467
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7920 Heidenheim De Hanke; Viktor 7085 Bopfingen De Kuehne
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-06-13
Anticipated expiration: 2009-01-20

Abstract

The invention relates to a flexible coupling with a hydraulic damping device which comprises a displacement chamber from which a damping medium is displaced through defined gaps in the case of large angles of rotation. The displacement chamber comprises a capsule secured on the first coupling half and having a cam and lateral or radially outer walls. The capsule is an independent component which can be mounted radially from the outside on the inner disc-shaped second coupling half or, in the case of a split embodiment, can be threaded onto a bolt. This construction of the displacement chamber has the advantage of better adaptation to different operating requirements combined with simplified production.

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung, insbesondere für ein Zweimassenschwungrad für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an elastic coupling, in particular for a dual-mass flywheel for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Eine Kupplung dieser Gattung ist aus der DE-PS 28 48 748 bekannt.A coupling of this kind is known from DE-PS 28 48 748.

Kupplungen der genannten Art haben die Aufgabe, die Laufruhe von Antrieben mit Brennkraftmaschinen, insbesondere in Fahr zeugen, in allen Betriebs- und Drehzahlbereichen sicherzustel len. Insbesondere sollten störende Torsionsschwingungen vom Antriebsstrang ferngehalten werden.Clutches of the type mentioned have the task of smooth running of drives with internal combustion engines, especially in driving testify to ensure in all operating and speed ranges len. In particular, disruptive torsional vibrations from Driveline are kept away.

Die Elastizität der Kupplung ist so gewählt, daß die kritische Drehzahl des aus Motor und Getriebe bestehenden Massensystems genügend weit unterhalb des Betriebsbereichs liegt. Dabei sol len beim Durchfahren der kritischen Drehzahl keine zu großen Amplituden und Torsionsmomente in den Antriebselementen ent stehen. Wesentlichen Betrag dazu leistet eine auf den Antriebs strang abgestimmte Dämpfungseinrichtung in der Kupplung selbst, nämlich eine hydraulische Dämpfung durch Verdrängung von Däm pfungsmedium durch definierte Spalte. Das Problem dabei ist, daß je nach Motortyp (Otto-Motor, Diesel-Motor) oder Zylinder zahl bzw. Zylinder-Anordnung (Reihenmotor, V-Motor) ein unter schiedliches Drehschwingungsverhalten vorliegt. Während sich die Federbestückung der Kupplung in erster Linie nach der Höhe des zu übertragenden Drehmomentes richtet, läßt sich in pa rallelgeschaltete Dämpfungseinrichtung in kritischen Anwen dungsfällen nicht variabel genug einstellen. Es hat sich unter anderem gezeigt, daß bei großen relativen Verdrehwinkeln viel Dämpfungsmedium unkontrolliert über Axialspalte ins Innere der Kupplung entweicht, ohne wesentlich zur Dämpfung beizutragen. The elasticity of the coupling is chosen so that the critical Speed of the mass system consisting of engine and transmission is sufficiently far below the operating range. Thereby sol len not too large when passing through the critical speed Amplitudes and torsional moments in the drive elements ent stand. A significant amount is paid on the drive balanced damping device in the clutch itself, namely hydraulic damping by displacing the dam medium through defined column. The problem with this is that depending on the engine type (Otto engine, diesel engine) or cylinder Number or cylinder arrangement (in-line engine, V-engine) one under there is different torsional vibration behavior. While the spring assembly of the clutch primarily according to the height of the torque to be transmitted can be adjusted in pa Damping device connected in parallel in critical applications not sufficiently variable. It's got under other shown that a lot at large relative angles of rotation Damping medium uncontrolled via axial gaps inside the Coupling escapes without contributing significantly to the damping.

Zur Gattung der Erfindung gehört ferner eine aus dem DE-GM 88 08 004 bekannte Kupplung in Scheibenbauweise, bei der die eine Kupplungshälfte die andere unter Bildung eines flüssig keitsdichten und mit Dämpfungsmedium füllbaren Innenraumes ein schließt. Es sind Verdrängungskammern mit Drosselspalten ange ordnet, und die innenliegenden Scheiben sind am äußeren Umfang durch Trennwände abgeteilt, zwischen welche radiale Flächen an den Scheiben nach einem bestimmten Verdrehwinkel eintauchen. Dadurch wird eine den Belastungszuständen der Kupplung besser anpaßbare Dämpfung von Drehschwingungen erzielt, insbesondere eine bessere Anpassung an die Leerlauf- und Vollast-Bedin gungen des Motors. Diese Bauart der Verdrängungskammer bringt jedoch eine Vielgliedrigkeit im konstruktiven Aufbau mit sich, so daß bei der Montage besondere Sorgfalt bei der Aufreihung der Trennwände und entsprechenden Nockenteile aufgewendet wer den muß. Es besteht die Gefahr von Montagefehlern, insbesondere dann, wenn die einzelnen Mittelscheiben nicht exakt gleiche Stärke aufweisen. Dann nämlich kommen die spezifischen Vorzüge der Kupplung nicht voll zur Wirkung.The genus of the invention also includes one from DE-GM 88 08 004 known clutch in disc design, in which the one coupling half the other to form a liquid density-tight interior that can be filled with damping medium closes. There are displacement chambers with throttle gaps arranges, and the inner discs are on the outer circumference partitioned by partitions, between which radial surfaces immerse the discs after a certain angle of rotation. This improves the load on the clutch customizable damping of torsional vibrations achieved, in particular a better adaptation to the idle and full load conditions engine. This design of the displacement chamber brings however, there is a diversity in the constructive structure, so that during assembly special care is taken in the alignment of the partitions and corresponding cam parts that must. There is a risk of assembly errors, especially if the individual center disks are not exactly the same Have strength. Then there are the specific advantages the clutch is not fully effective.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung gemäß dem Gattungsbegriff derart zu verbessern, daß deren Verdrän gungskammer bei einfachem konstruktiven Aufbau große Strömungs widerstände und enge Spalte aufweist, wobei dennoch einfache Montage und Anpassung an verschiedene Betriebserfordernisse durch Variierung der Dämpfungsspalte gewährleistet sind.The invention is based, a clutch according to the task to improve the generic term in such a way that its displacement supply chamber with a simple design, large flow resistance and narrow gaps, yet simple Assembly and adaptation to various operating requirements are guaranteed by varying the damping gap.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspru ches 1 gelöst. Danach wird der an der einen Kupplungshälfte angeordnete Nocken, der selbst mit seinen radialen Wänden ein Teil der Verdrängungskammer darstellt, mit axial und radial außen angrenzenden Wänden ausgebildet. Dadurch entsteht ein Bauteil in Form einer Kapsel, die die in Umfangsrichtung wirk samen Radialwände des Nockens mit den angrenzenden Wänden ver eint. Es ist somit eine zusätzliche gekapselte Verdrängungskam mer gebildet, in die der an der anderen Kupplungshälfte ange ordnete Nocken bei entsprechendem Verdrehwinkel eintaucht. Die Kapsel erlaubt es, die Radial- und Axialspalte bezüglich des eintauchenden Nockens der Mittelscheibe zu variieren, wobei sie ferner funktional an die entsprechende Mittelscheibe gebunden ist. Dies bedeutet, daß bei einer axial schwimmenden Anordnung der Kapsel auch die Mittelscheibe axial wandern kann, ohne daß sich die erwähnten Spalte in der Verdrängungskammer ändern. Die integrierten Seitenwände sind federelastisch ausgebildet, so daß sie unter Aufspreizung radial von außen auf die betreffende Mittelscheibe aufgesetzt werden können. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zwischen der Mittelscheibe und der Kap sel eine Labyrinthdichtung vorgesehen ist. Ferner können die seitlichen Wände im Bereich der Mittelscheiben mit Labyrinth dichtungen versehen sein, die den Strömungswiderstand für das Dämpfungsmedium bei der Verdrängung in radialer Richtung we sentlich vergrößern und damit die Dämpfung deutlich erhöhen. Eine Änderung der Dämpfungscharakteristik der Kupplung ist durch Tausch der Kapseln mit geringem Aufwand möglich. Dies er leichtert die Anpassungsarbeiten und macht die Kupplung in ihrem Einsatz flexibler.This task is characterized by the characteristic feature of the claim ches 1 solved. Then the one on the coupling half arranged cam, the one with its radial walls Part of the displacement chamber, with axial and radial outside walls formed. This creates a Component in the form of a capsule, which acts in the circumferential direction ver radial walls of the cam with the adjacent walls ver unite. It is therefore an additional encapsulated displacement mer formed, in which is attached to the other coupling half arranged cams immersed at the appropriate angle of rotation. The Capsule allows the radial and axial gaps with respect to the immersing cam to vary the center disc, taking it also functionally linked to the corresponding center disc is. This means that with an axially floating arrangement the capsule can also move axially without the middle disk the mentioned column in the displacement chamber change. The integrated side walls are designed to be resilient, so that they spread radially from the outside to the subject Center disc can be placed. This is particularly so then advantageous if between the center disc and the cap sel a labyrinth seal is provided. Furthermore, the side walls in the area of the center disks with labyrinth seals are provided, which the flow resistance for the Damping medium when displaced in the radial direction we significantly increase and thus significantly increase the damping. There is a change in the damping characteristic of the clutch by exchanging the capsules with little effort. This he facilitates the adjustment work and makes the clutch in their use more flexible.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben. Gemäß Anspruch 2 kann die Kapsel in einer achssenkrechten Ebene unterteilt sein. Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 können die aus Nocken und Wänden gebildeten Kapseln ent weder aus Kunststoff oder einem gesinterten Material bestehen. Dies ermöglicht bei geeigneter Materialpaarung eine Reduzierung des Verschleißes und somit den Einsatz von Dämpfungsmedium auf Silikonbasis.Advantageous embodiments of the invention are in the Unteran sayings. According to claim 2, the capsule in one be subdivided in the plane perpendicular to the axis. According to claims 3 and 4 can ent the capsules formed from cams and walls do not consist of plastic or a sintered material. With a suitable material pairing, this enables a reduction wear and thus the use of damping medium Silicone base.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert. Es zeigt: The invention is illustrated below with the aid of a drawing Embodiment shows, explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen schematischen Teil-Querschnitt senkrecht zur Achse der erfindungsgemäßen Kupplung; Figure 1 is a schematic partial cross section perpendicular to the axis of the coupling according to the invention.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Kupplung gemäß Fi gur 1 entlang der Linie II-II in schematischer Darstellung. Fig. 2 shows a longitudinal section through the coupling according to Fi gur 1 along the line II-II in a schematic representation.

Das in Fig. 1 dargestellte Schema zeigt eine Kupplung mit einer ersten Kupplungshälfte 1, die von einem nicht gezeigten Motor angetrieben wird, ferner eine zweite Kupplungshälfte 2, die mit einem nicht dargestellten Getriebe in Verbindung steht. Beide Kupplungshälften stehen in für sich allein bekannter Wei se über Federn 9 in Drehverbindung. Die erste Kupplungshälfte 1 schließt am äußeren Umfang unter Bildung eines flüssigkeits dichten und mit einem Dämpfungsmedium, z.B. Fett, gefüllten Innenraumes 11 die zweite Kupplungshälfte 2 in sich ein. Die zweite Kupplungshälfte 2 umfaßt im wesentlichen eine Mittel scheibe 6, die am äußeren Umfang Aussparungen 40 aufweist, so daß dadurch Nocken 41 gebildet sind. Zwischen zwei Nocken 41 der Kupplungshälfte 2 befindet sich eine Kapsel 50, die an der ersten Kupplungshälfte 1 befestigt ist. Diese Kapsel 50 unter teilt den Raum zwischen zwei Nocken 41 in eine aus zwei Teilen bestehende Verdrängungskammer 16. Die Kapsel 50 besteht im we sentlichen aus einem nach radial innen weisenden Nocken 51 und daran seitlich befestigten Wänden, nämlich seitliche Wände 52 für die Variation des Axialspaltes und eine radial außenliegen de Wand 56 für den Radialspalt. Die Wände 52 können sich in Umfangsrichtung in unterschiedlicher Weite erstrecken, und die Wand 52 ragt in radialer Richtung auf einen kleineren Durchmes ser als der Aussparung 40 entspricht. Zwischen dem Nocken 51 und der Aussparung 40 an der zweiten Kupplungshälfte, d.h. an der Mittelscheibe 6, ist ein Radialspalt 53 vorhanden, der ab hängig vom Verdrehwinkel variiert. Bei relativer Verdrehung der zweiten Kupplungshälfte 2 bewegt sich der Nocken 41 zur Kapsel 50 hin. Bei einem relativ kleinen Verdrehwinkel entsteht infol ge der großen Axial- und Radialspalte zwischen den Seitenschei ben 7, 8 an der ersten Kupplungshälfte 1 und den Nocken 41 nur eine geringe Dämpfung. The diagram shown in Fig. 1 shows a clutch with a first clutch half 1 , which is driven by a motor, not shown, further a second clutch half 2 , which is connected to a transmission, not shown. Both coupling halves are in a well-known Wei se springs 9 in rotary connection. The first coupling half 1 encloses the second coupling half 2 on the outer circumference to form a liquid-tight interior space 11 filled with a damping medium, for example fat. The second coupling half 2 essentially comprises a central disc 6 , which has recesses 40 on the outer circumference, so that cams 41 are formed thereby. Between two cams 41 of the coupling half 2 there is a capsule 50 which is fastened to the first coupling half 1 . This capsule 50 divides the space between two cams 41 into a two-part displacement chamber 16 . The capsule 50 consists essentially of a radially inward-facing cam 51 and laterally attached walls, namely side walls 52 for the variation of the axial gap and a radially outer wall 56 for the radial gap. The walls 52 can extend in the circumferential direction in different widths, and the wall 52 projects in the radial direction to a smaller diameter than the recess 40 corresponds. Between the cam 51 and the recess 40 on the second coupling half, ie on the center plate 6 , there is a radial gap 53 which varies depending on the angle of rotation. With relative rotation of the second coupling half 2 , the cam 41 moves towards the capsule 50 . With a relatively small angle of rotation arises as a result of the large axial and radial gaps between the side plates 7 , 8 on the first coupling half 1 and the cams 41, only a slight damping.

Bei weitergehender Verdrehung unter hohen Drehmomenten oder großen Schwingungsamplituden taucht der Nocken 41 in die Kapsel 50 in den Bereich der Wände 52, 56 ein. Das in der Verdrängungs kammer 16 und somit auch in der zwischen den Wänden 52, 56 gebildeten gekapselten Verdrängungskammer 16 a befindliche Dämp fungsmedium wird jetzt durch sehr enge Axial- und Radialspalte gepreßt, und es entsteht eine starke Dämpfung. Ein radiales Entweichen des Dämpfungsmediums zwischen den Wänden 52, 56 der Kapsel 50 und den seitlichen Flächen der Mittelscheibe 6 kann durch eine zusätzliche Labyrinthdichtung 55 stark reduziert werden. Um einen Stoß beim Eintauchen des Nockens 41 in die ge kapselte Verdrängungskammer 16 a zu mindern, können die Wände 52, 56 an der Eintrittskante wie dargestellt erweitert ausge bildet werden. Die Umfangskräfte, die während der Relativdre hung zwischen der ersten und zweiten Kupplungshälfte auf die Kapsel 50 wirken, werden durch einen Bolzen 54 über den Nocken 51 aufgenommen.With further rotation under high torques or large vibration amplitudes, the cam 41 dips into the capsule 50 in the region of the walls 52 , 56 . The in the displacement chamber 16 and thus also in the encapsulated displacement chamber 16 a formed between the walls 52 , 56 damping medium is now pressed through very narrow axial and radial gaps, and there is a strong damping. A radial escape of the damping medium between the walls 52 , 56 of the capsule 50 and the lateral surfaces of the center disk 6 can be greatly reduced by an additional labyrinth seal 55 . In order to reduce a shock when immersing the cam 41 into the encapsulated displacement chamber 16 a , the walls 52 , 56 can be extended at the leading edge as shown. The circumferential forces that act on the capsule 50 during the relative rotation between the first and second coupling halves are absorbed by a bolt 54 over the cam 51 .

Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Kapsel 50 im Be reich des Nockens 51. Man erkennt daraus die Kupplungshälfte 1, die aus zwei Seitenscheiben 7, 8 gebildet ist und die Mittel scheibe 6 am äußeren Umfang umschließt. Dargestellt sind ferner die die Mittelscheibe 6 beidseitig einschließenden Wände 52, die mit dem Nocken 51 und der Wand 56 zu einer Kapsel 50 ein stückig verbunden sind. Dabei kann die Mittelscheibe aus zwei am äußeren Umfang identisch ausgeführten Teilen 6 a und 6 b be stehen, wobei zwischen den Wänden 52 und den Teilen 6 a, 6 b der Mittelscheibe eine Labyrinthdichtung 55 vorgesehen ist. Der Bolzen 54 erstreckt sich in axialer Richtung zwischen den bei den Seitenscheiben 7, 8 und durchdringt die Kapsel 50 im Be reich des Nockens 51. Dabei kann ein axiales Spiel zwischen der Kapsel 50 und den Innenseiten der Seitenscheiben 7, 8 vorgese hen sein, was eine axiale Beweglichkeit der Kapsel 50 erlaubt. Somit kann die Kapsel 50 axialen Lageveränderungen der Mittel scheibe gegenüber den Seitenscheiben 7, 8 folgen, ohne daß sich die Dämpfungsspalte zwischen der Kapsel 50 und der Mittelschei be 6 ändern. Fig. 2 shows a longitudinal section through the capsule 50 in the loading area of the cam 51st It can be seen the coupling half 1 , which is formed from two side plates 7 , 8 and the middle disc 6 encloses on the outer circumference. Also shown are the walls 52 enclosing the center disk 6 on both sides, which are integrally connected to the cam 51 and the wall 56 to form a capsule 50 . The middle plate can be made of two identical parts 6 a and 6 b on the outer circumference, a labyrinth seal 55 being provided between the walls 52 and the parts 6 a , 6 b of the middle plate. The bolt 54 extends in the axial direction between the at the side windows 7 , 8 and penetrates the capsule 50 in the loading area of the cam 51st An axial play between the capsule 50 and the inside of the side windows 7 , 8 can be vorgese hen, which allows the capsule 50 to move axially. Thus, the capsule 50 can axially change the position of the center disk relative to the side windows 7 , 8 without the damping gap between the capsule 50 and the center disk 6 being changed.

Die Kapseln 50, 50 a können aus Kunststoff oder einem gesinter ten Material bestehen. Der Vorteil bei Kunststoff besteht bei einteiligen Kapseln 50 darin, daß sie sich durch Aufspreizen montieren lassen. Sintermaterial als Werkstoff für die geteil ten Kapseln 50 a vereinigt hohe Temperatur- und Verschleißbe ständigkeit mit hoher Maßgenauigkeit bei der Herstellung.The capsules 50 , 50 a can consist of plastic or a sintered material. The advantage of plastic with one-piece capsules 50 is that they can be assembled by spreading. Sintered material as the material for the divided capsules 50 a combines high temperature and wear resistance with high dimensional accuracy during manufacture.

Claims

1. Elastic coupling in disk design, in particular for a dual-mass flywheel for an internal combustion engine, with the following features:

a) a first coupling half ( 1 ) consists of two torsionally rigidly connected to one another on the outer circumference ( 7 , 8 );
b) a second coupling half ( 2 ) is formed by at least one, a hub ( 3 ) assigned disc (central disc 6 ), which is arranged between the side discs ( 7 , 8 ) and encased by them;
c) both coupling halves ( 1 , 2 ) are rotatable against each other to a limited extent and connected to one another via elastic coupling elements ( 9 );
d) the side windows ( 7 , 8 ) delimit a liquid-tight interior ( 11 ) which receives the center disk ( 6 ) and is filled with a damping medium;
e) in the radially outer region of the interior ( 11 ) located between the side disks ( 7 , 8 ) there is at least one volume which can be changed in volume upon mutual rotation of the coupling halves ( 1 , 2 ) and can be filled with the damping medium and a throttle opening ( 53 ) having displacement chamber ( 16 ),
f) in the displacement chamber ( 16 ) protrudes in each case a cam ( 51 , 51 a ) which divides the displacement chamber ( 16 ) - seen in the circumferential direction - into two subchambers and is attached to the first coupling half ( 1 );

characterized by the following characteristic:

g) the cam ( 51 , 51 a ) is integrally connected to the side on adjoining radially outer axial walls ( 52 , 52 a , 56 ) to form a capsule ( 50 , 50 a ) with which a further displacement chamber ( 16 a ) with de definable axial and radial gaps, where the two walls ( 52 ) of each cam ( 51 ) are designed such that they can be slipped open radially from the outside inwards onto the center disk ( 6 ).

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the cam ( 51 ) is divided axially in a plane perpendicular to the axis in the region between the walls ( 52 ) into at least two cam parts ( 51 a ), and that the cam parts ( 51 a ) with a Wall ( 52 a ) are formed in one piece.

3. Coupling according to one of claims 1 to 2, characterized in that the capsule ( 51 , 51 a ) and adjacent walls ( 52 , 52 a , 56 ) formed capsule ( 50 , 50 a ) consists of plastic.

4. Coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the capsule ( 50 , 50 a ) consists of sintered metal.