DE3908348C2 - Kupplungsscheibe mit Reibeinrichtung innerhalb der Reibbeläge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe mit Tor­ sionsschwingungsdämpfer, bestehend aus einer Nabe mit Verzahnung zum drehfesten Verbinden mit einer Getriebewelle, einem Träger für Reibbeläge, die zwischen einem Schwungrad und einer Anpreß­ platte einspannbar sind, einer Torsionsfedereinrichtung zwischen Träger und Nabe zur begrenzten Verdrehbarkeit gegen eine Feder­ einrichtung sowie einer Reibeinrichtung, die bei Verdrehen wirk­ sam wird und zwischen den Reibbelägen und einem diesen gegenüber verdrehbaren Bauteil angeordnet ist.

Eine Kupplungsscheibe der obengenannten Bauart ist beispielsweise aus der US-PS 2 274 174 bekannt. Bei dieser bekannten Kupplungs­ scheibe werden die Reibbeläge nicht nur zur Übertragung des Dreh­ momentes der Brennkraftmaschine herangezogen, sondern sie sind nach radial innen verlängert ausgeführt und werden dort von bei­ den Seiten her von den axial vorgespannten Deckblechen beauf­ schlagt, welche gleichzeitig die Führung der Torsionsfedern über­ nehmen. Auf diese Weise werden die Reibbeläge zusätzlich zur Er­ zeugung einer Reibkraft bei Torsionsbeaufschlagung herangezogen. Nachteilig ist bei dieser Konstruktion die Notwendigkeit, die teueren Reibbeläge deutlich zu vergrößern, wodurch der Preis für die Kupplungsscheibe fühlbar ansteigt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungs­ scheibe der obengenannten Bauart derart weiterzubilden, daß bei zumindest gleicher Funktion eine Kostenreduzierung der Konstruktion zu erwarten ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch das Heranziehen der Innenseiten der radial inneren Bereiche der Reibbeläge zur Erzeugung der Reib­ kraft ist es nicht notwendig, größere Reibbeläge vorzusehen, so daß sich die Konstruktion durch einen niedrigen Preis und eine hohe Reibkraft auszeichnet, da der Angriff der Reibelemente auf einem sehr großen mittleren Durchmesser erfolgt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Reibelemente aus einem Material, welches dünner als die lichte Weite zwischen den beiden Reibbelägen ist, ist es möglich, diese mit einer gewellten Form zu versehen, so daß sie mit Teilflächen an beiden Innenseiten an­ liegen können. Bei nicht abgefederten Reibbelägen wird zur federn­ den Anlage daher die Eigenspannung der Reibelemente herangezogen.

Zur Schaffung des Arbeitsbereiches der Reibelemente ist der Trä­ ger in diesem Bereich mit Fenstern ausgestattet.

Bei Anordnung eines festen Reibbelages und eines über einen Trä­ ger federnd angeordneten Reibbelages erfolgt die axiale Einspan­ nung der Reibelemente erfindungsgemäß während des Einkuppelvor­ ganges und der Wirksamkeit der axialen Federung der Reibbeläge.

Dabei können sämtliche Reibelemente zur Vergrößerung der Eigen­ stabilität untereinander in Form eines umlaufenden Federringes verbunden sein, wobei dieser Federring zwischen dem Innendurch­ messer der entsprechenden Federsegmente und dem Innendurchmesser der Reibringe angeordnet ist, die Materialstärke des Federringes geringer als die Materialstärke des Federsegmentes ausgeführt ist und der Federring im Bereich der Fenster des Trägers am ungefe­ derten Reibbelag und umfangsmäßig dazwischen am gefederten Reibbe­ lag anliegt. Durch diese Ausgestaltung ist ein sehr großer um­ fangsmäßiger Anteil der Innenseiten der Reibbeläge zur Reibkraft­ erzeugung herangezogen.

Bei einer Konstruktion mit fest an der Nabe und in gegenseitigem Abstand voneinander angeordneten Deckblechen ist die Nabenscheibe nach radial außen als Träger ausgebildet, der Federring über am Umfang verteilte radiale Arme mit wenigstens einem der Deckbleche fest verbunden und im Träger sind Fenster angeordnet, die die Be­ wegungsfreiheit der Arme in Umfangsrichtung sicherstellen. Dabei kann zur Verwirklichung einer stabilen Ausführung die Anordnung der Arme so getroffen sein, daß sie abwechselnd in die eine bzw. andere Richtung axial um 90° abgewinkelt und im Bereich des Au­ ßenumfanges der Deckbleche an diesen fest angeordnet sind. Damit ergibt sich sowohl eine stabile Befestigung des Federringes als auch eine zusätzliche Verbindung der Deckbleche untereinander.

Bei einer Anordnung der Reibbeläge jeweils an einem Satz Feder­ segmenten ist es vorteilhaft, die radial innere Begrenzung der Federsegmente auf einem größeren Durchmesser als dem Innendurch­ messer der Reibbeläge vorzusehen und in diesem Bereich die Reib­ elemente anzuordnen. Die Begrenzung ihrer umfangsmäßigen Bewegung wird dann durch die Übergangsbereiche dargestellt, die zwischen den Federsegmenten und den Fußbereichen notwendig sind. In diesem Falle kommt als Träger eines der beiden Deckbleche in Frage, und jedes Reibelement ist über einen nach innen und axial abge­ winkelten Fuß am Außendurchmesser der Nabenscheibe befestigt. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, als Träger für die beiden abgefederten Reibbeläge eine Nabenscheibe vorzusehen, wobei dann die Reibelemente mit einem oder beiden Deckblech(en) fest verbun­ den werden müssen.

Wie die konstruktive Ausführung auch gewählt wird, von der Funk­ tion her ist die Erzeugung einer ziemlich hohen Reibkraft mög­ lich, wobei die sowieso vorhandenen Reibbeläge auf ihrer Rücksei­ te, die sonst nicht verschlissen wird, zur Erzeugung der Reib­ kraft herangezogen werden. Die hohe Reibkraft wird vor allem durch den großen Abstand des Kraftangriffes von der Drehachse be­ wirkt.

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

Fig. 1 und 2 einen Schnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungs­ scheibe sowie einen Schnitt II-II durch die Anordnung der Reibeinrichtung;

Fig. 3 bis 6 sowohl den Schnitt durch die obere Hälfte einer an­ deren Kupplungsscheibe als auch Details in Ansicht und Schnitt, ausgehend von dieser Kupplungsscheibe;

Fig. 7 und 8 den Teilschnitt und eine Teilansicht einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung einer Kupplungsscheibe.

In Fig. 1 ist die obere Hälfte einer Kupplungsscheibe 1 wiederge­ geben, die aus einer herkömmlichen Nabe 3 besteht, welche über eine Verzahnung drehfest - aber axial verschiebbar - auf einer nicht dargestellten Getriebewelle angeordnet ist. Die Kupplungs­ scheibe ist rotationssymmetrisch zur Drehachse 5 angeordnet. An der Nabe 3 ist eine radial verlaufende Nabenscheibe 7 vorgesehen, die Fenster zur Aufnahme von Torsionsfedern 23 aufweist. Zu bei­ den Seiten der Nabenscheibe 7 sind Deckbleche 8 und 9 angeordnet, die untereinander drehfest verbunden sind und ebenfalls Fenster zur Aufnahme der Torsionsfedern 23 aufweisen. Die Deckbleche 8 und 9 können gegenüber der Nabe 3 durch Lagerringe 13 geführt sein. Das Deckblech 9 ist im Durchmesser größer als das Deckblech 8 ausgeführt und trägt im Bereich radial außerhalb der Torsions­ federn 23 zu beiden Seiten fest angenietete Reibbeläge 6. Wird diese Kupplungsscheibe 1 in einer Reibungskupplung zwischen ein nicht dargestelltes Schwungrad und eine ebenfalls nicht darge­ stellte Anpreßplatte eingespannt, so überträgt sie das Drehmoment auf die Getriebewelle und die Torsionsfedern 23 gleichen in einem bestimmten Ausmaß die von der Brennkraftmaschine herrührenden Un­ gleichförmigkeiten aus. Um eine effektivere Torsionsdämpfung durchführen zu können, ist weiterhin eine Reibeinrichtung vorge­ sehen, die aus einzelnen am Umfang verteilten Reibelementen 16 besteht, welche jeweils mit einem axial abgewinkelten Fuß 17 auf dem Außendurchmesser der Nabenscheibe 7 befestigt sind. Diese Reibelemente 16 reichen durch Fenster 14 des als Träger ausgebil­ deten Deckbleches 9 bis in den radial inneren Bereich der Reibbe­ läge 6 hinein, wo sie unter Eigenspannung an den einander gegen­ überliegenden Innenflächen der Reibbeläge 6 federnd aufliegen. Die Reibelemente 16 sind dabei aus einem dünneren Material als der Träger (Deckblech 9) hergestellt und gleichfalls in Umfangs­ richtung gewellt ausgeführt, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II entspr. Fig. 1, und zwar in der unteren Hälfte bei einer ungefederten Anordnung der Reibbeläge 6, wobei die gewellt ausgeführten Reibelemente 16 während des Vernietungs­ vorganges der Reibbeläge 6 am Träger 9 vorgespannt werden und so­ mit die erwünschte Anpreßkraft aufweisen.

Es ist jedoch auch möglich, einen der beiden Reibbeläge 6 federnd gegenüber dem Träger 9 anzuordnen, wobei dieser Reibbelag dann über ein Federsegment 20 am Träger 9 befestigt ist (obere Hälfte von Fig. 2). Bei einer solchen Ausführung kann das Reibelement 16 so ausgebildet sein, daß seine zur Reibungserzeugung notwendige Axialverspannung erst während des Einkuppelvorganges der Kupp­ lungsscheibe 1 erzielt wird. Bei einer solchen Konstruktion ist es durchaus möglich, daß das Reibelement 16 im ausgekuppelten Zu­ stand der Kupplungsscheibe 1 ohne Vorspannung zwischen den beiden Reibbelägen 6 angeordnet ist.

Als Material für die Reibsegmente 16 kommt beispielsweise federn­ des Stahlblech in Frage, welches am Außenumfang der Nabenschei­ be 7 jeweils durch einen Schweißpunkt befestigt sein kann.

In den Fig. 3 bis 6 ist eine Kupplungsscheibe 2 dargestellt, bei welcher einerseits einer der beiden Reibbeläge gefedert ange­ ordnet ist und andererseits die Anbindung der Reibbeläge über ei­ ne Nabenscheibe erfolgt. Im vorliegenden Fall ist die Nabe 4 mit zwei im Abstand gehaltenen Deckblechen 10 fest verbunden, während die Nabenscheibe 11 gegenüber der Nabe 4 drehbar gegen die Kraft der Torsionsfedern 23 gelagert ist. Die Nabenscheibe 11 ist nach radial außen hin verlängert und als Träger 12 ausgebildet, der mit den beiden Reibbelägen 6 und 18 drehfest verbunden ist. Dabei ist der Reibbelag 6 direkt fest am Träger 12 vernietet, während der Reibbelag 18 über mehrere am Umfang verteilte Federsegmente 20 mit dem Träger 12 verbunden ist. Das Federsegment 20 ist bei nicht eingespannter Kupplungsscheibe gewellt ausgeführt und er­ möglicht während des Einkuppelvorganges eine axiale Federung zwi­ schen den beiden Reibbelägen 6 und 18. Wie Fig. 4 als Ansicht "A" gem. Fig. 3 darstellt, sind die Federsegmente 20 mit einem Innen­ durchmesser ausgebildet, der größer als der Innendurchmesser der Reibbeläge 6 bzw. 18 ist, so daß der dazwischen verlaufende ring­ förmige Bereich für die Anordnung der Reibelemente 21 verwendet werden kann. In der vorliegenden Konstruktion, deren Einzelheiten weiterhin aus den Fig. 5 und 6 entsprechend den Schnitten V-V und VI-VI hervorgehen, ist ersichtlich, daß die Reibelemente 21 umfangsmäßig zu einem einteiligen Federring 22 zusammengefaßt sind, wobei die Materialstärke dieses Federringes 22 dünner als die Materialstärke des Federsegmentes 20 ausgeführt ist. Damit ist es möglich, die Reibelemente 21 umfangsmäßig um die zwischen den Fenstern 15 des Trägers 12 stehen gebliebenen Bereiche he­ rumgeführt zu werden. Dies ist insbesondere aus Fig. 6 ersicht­ lich. Der so entstandene Federring 22 ist über mehrere radial verlaufende Arme 24 mit den beiden Deckblechen 10 fest verbunden. Dabei verlaufen diese radialen Arme 24 in entsprechenden Fenstern 15 des Trägers 12, wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich. Die radialen Arme 24 sind noch im Bereich der Fenster 15 abwechselnd in die beiden axialen Richtungen um 90° abgewinkelt und bilden dort Füße 25 bzw. 26, die in entsprechende Ausschnitte 33 am Au­ ßenumfang der Deckbleche 10 eingreifen und dort beispielsweise vernietet sind. Damit ergibt sich eine recht stabile Befestigung mit den beiden Deckblechen und somit mit der Nabe und eine zu­ sätzliche axiale Verbindung der beiden Deckbleche untereinander. Weiterhin weist die Konstruktion eine gute Ausnutzung der umfangs­ mäßig zur Verfügung stehenden Reibfläche auf.

Die Funktion dieser Kupplungsscheibe - dies gilt prinzipiell für sämtliche Ausführungsbeispiele - ist nun folgende:
Bei eingerückter Kupplung, d. h., bei zusammengepreßten Reibbe­ lägen, sind die Reibelemente zwischen die radial inneren Bereiche der einander gegenüberliegenden Innenseiten der Reibbeläge einge­ spannt und bei einer Drehmomentbeaufschlagung und Relativbewegung zwischen Träger und Nabe gegen die Kraft der Torsionsfedern er­ folgt auch eine Relativbewegung der Reibelemente gegenüber den Reibbelägen. Die so erzeugte Reibung dämpft die Torsionsschwin­ gungen, welche von der Brennkraftmaschine herrühren.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Teilschnitt einer Kupplungsschei­ be sowie eine Teilansicht "B". Bei dieser Konstruktion geht es vor allem um die konstruktive Ausgestaltung bei einer Kupplungs­ scheibe, bei der beide Reibbeläge 19 über Federsegmente 27 axial elastisch an einem Träger angeordnet sind. In vorliegendem Falle fungiert das eine der beiden Deckbleche 8 als Träger für die am Umfang verteilten Federsegmente 27. Jedes der Federsegmente 27 weist einen Fußbereich 28 auf, über welchen es mit dem Außenbe­ reich des Deckbleches 8 vernietet ist. Zwischen dem Fußbereich 28 und dem übrigen Bereich jedes einzelnen Federsegmentes 27 ist ein umfangsmäßig eingezogener Übergangsbereich 32 vorgesehen. Radial außerhalb dieses Übergangsbereiches 32 weisen die Federsegmen­ te 27 eine radial innere Begrenzung entsprechend dem Durchmes­ ser D auf, der größer als der Innendurchmesser d der Reibbelä­ ge 19 ausgeführt ist. Der jeweils durch zwei umfangsmäßig aufein­ anderfolgende Federsegmente 27 somit entstandene Bereich 31 dient der Unterbringung von Reibelementen 29. Die Reibelemente 29 sind umfangsmäßig gegenüber dem Bereich 31 so ausgebildet, daß sich bei Maximalverdrehung keine Berührung mit den Übergangsbereichen 32 ergibt. Die Reibelemente 29 sind ähnlich der Ausführung entspr. Fig. 2 in Umfangsrichtung gewellt ausgeführt, und zwar derart, daß bei eingerückter Kupplung und im wesentlichen flach aneinan­ der anliegenden Federsegmenten 27 eine Reibkraft erzeugt wird. Die einzelnen Reibelemente 29 sind jeweils mit axial abgewinkel­ ten Füßen 30 versehen und mit diesen im Bereich des Außenumfanges fest an der Nabenscheibe 7 angeordnet. Es wird hierbei vorausge­ setzt, daß die Ausbildung des Nabenbereiches von Fig. 7 mit der von Fig. 1 übereinstimmt. Es ist jedoch auch ohne weiteres mög­ lich, die Ausbildung der Reibeinrichtung gem. Fig. 7 auf eine Konstruktion gem. Fig. 3 zu übertragen. Es ist dann allerdings die Verbindung der Reibelemente untereinander durch einen Feder­ ring nicht möglich.

Claims (10)

1. Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer, bestehend aus einer Nabe mit Verzahnung zum drehfesten Verbinden mit einer Getriebewelle, einem Träger für Reibbeläge, die zwischen einem Schwungrad und einer Anpreßplatte einspannbar sind, einer Tor­ sionsfedereinrichtung zwischen Träger und Nabe zur begrenzten Verdrehbarkeit gegen eine Federeinrichtung sowie einer Reib­ einrichtung, die beim Verdrehen wirksam wird und zwischen den Reibbelägen und einem diesen gegenüber verdrehbaren Bauteil angeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Reibeinrichtung von den einander gegenüber­ liegenden Innenseiten der radial inneren Bereiche der Reibbe­ läge (6, 18, 19) gebildet ist, in die Reibelemente (16, 21, 29) mit axialer Vorspannung hineinreichen, die mit der Nabe (3) drehfest verbunden sind.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibelemente (16, 21, 29) vorzugsweise aus Material beste­ hen, dessen Dicke geringer als die lichte Weite der Innensei­ ten der Reibbeläge (6, 18, 19) in Betriebsstellung ist, wobei in Umfangsrichtung eine etwa gewellte Form ausgebildet ist, mit Teilflächen, die umfangsmäßig abwechselnd an der einen und der anderen Innenseite anliegen.

3. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher die Reibbeläge ungefedert am Träger befestigt sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reibele­ mente (16) mit Eigenspannung zwischen den Reibbelägen (6) an­ geordnet sind.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) im umfangsmäßigen Bewegungsbereich der Reibele­ mente (16) mit Fenstern (14) versehen ist.

5. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1, 2 oder 4, bei welcher der eine Reibbelag direkt und der andere axial federnd über mehre­ re am Umfang verteilte Federsegmente am Träger befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Einspannung der Reibelemente (21) während des Einkuppelvorgan­ ges durch die axiale Federung der Reibbeläge (6, 18) erfolgt.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5 mit 4, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Reibelemente (21) untereinander in Form eines umlau­ fenden Federringes (22) verbunden sind, jedes Federsegment (20) einen Innendurchmesser aufweist, der geringfügig größer als der Außendurchmesser des Federringes (22) ist, die Mate­ rialstärke des Federringes (22) geringer als die Materialstär­ ke der Federsegmente (20) ist und der Federring (22) im Be­ reich der Fenster (15) des Trägers (12) am ungefederten Reibbe­ lag (6) und umfangsmäßig dazwischen am gefederten Reibbelag (18) anliegt.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 6, bei welcher an der Nabe zwei im Abstand befestigte Deckbleche vorgesehen sind, welche Fen­ ster für Torsionsfedern aufweisen, wobei zwischen beiden eine verdrehbare Nabenscheibe angeordnet ist, die ebenfalls Fenster für Torsionsfedern aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nabenscheibe (11) nach radial au­ ßen als Träger (12) ausgebildet ist, der Federring (22) über am Umfang verteilte radiale Federarme (24) mit zumindest einem der beiden Deckbleche (10) fest verbunden ist und im Träger (12) Fenster (15) angeordnet sind, die die Bewegungsfreiheit der Arme (24) sicherstellen.

8. Kupplungsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Federarme (24) mit den Deckblechen (10) ab­ wechselnd jeder Federarm (24) mit seinem Fuß (25, 26) um 90° nach jeder der beiden axialen Seiten abgewinkelt und im Bereich des Außenumfanges des entsprechenden Deckbleches (10) mit diesem fest verbunden ist.

9. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher der Träger aus einer Scheibe mit an ihrem Umfang verteilt befe­ stigten Federsegmenten besteht, die eine Federung beider Reib­ beläge ermöglichen, wobei der Innendurchmesser der Reibbeläge größer als der Außendurchmesser der Scheibe ausgeführt ist und die Federsegmente über Fußbereiche an der Scheibe befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innere Begrenzung der Federsegmente (27) auf einem größeren Durchmesser (D) als dem Innendurchmesser (d) der Reibbeläge (19) angeordnet ist und in diesem Bereich (31), der umfangsmäßig vom Übergangsbereich (32) zwischen Federsegment (27) und Fußbereich (28) begrenzt ist, die Reibelemente (29) angeordnet sind und ihre axiale Einspannung während des Ein­ kuppelvorganges erfolgt.

10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger eines der beiden Deckbleche (8) fungiert und jedes Reibelement (29) über einen nach radial innen und axial abge­ winkelten Fuß (30) am Außendurchmesser der Nabenscheibe (7) befestigt ist.