DE3909234C1

DE3909234C1 -

Info

Publication number: DE3909234C1
Application number: DE3909234A
Authority: DE
Inventors: Viktor 7085 Bopfingen De Kuehne
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1989-03-21
Filing date: 1989-03-21
Publication date: 1990-05-31
Anticipated expiration: 2009-03-22
Also published as: IT1240143B; GB9005602D0; FR2646885B1; GB2229515B; IT9067208A0; IT9067208A1; JP2599479B2; JPH02278019A; FR2646885A1; US5072818A; GB2229515A

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung, insbesondere für ein Zweimassenschwungrad für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Kupplung dieser Gattung ist in der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 39 01 467.3-12 vorgeschlagen worden.

Kupplungen der genannten Art werden im Zusammenwirken mit Brenn kraftmaschinen insbesondere in Fahrzeugen eingesetzt, um das Schwingungsverhalten des Antriebsstranges in allen Betriebs- und Drehzahlbereichen zu verbessern. Insbesondere sollen Torsions schwingungen der Antriebsmaschine beim Durchfahren der kri tischen Drehzahl unterdrückt werden.

Die bekannte Kupplung weist zu diesem Zweck außer Federn zum Auffangen von Drehstößen eine Dämpfungseinrichtung auf. Diese besteht aus einer oder mehreren am Umfang der flüssigkeits dichten und mit einem Dämpfungsmedium gefüllten Kupplung ange ordneten Verdrängungskammer. In dieser ist ein in Umfangs richtung wirksamer Nocken angeordnet. An der anderen Kupplungs hälfte befindet sich ein weiterer Nocken, der in die Verdrän gungskammer bei größerem Verdrehwinkel eintaucht. Dadurch wird das eingeschlossene Dämpfungsmedium durch enge Spalte in den Innenraum der Kupplung verdrängt. Es wurde dazu vorgeschlagen, die Verdrängungskammer als selbständige dichte Kapsel auszu bilden, um vor allem beim Durchfahren der Resonanzdrehzahl eine starke Dämpfung zu erzielen. Es hat sich gezeigt, daß die Dämp fungswirkung immer noch nicht ausreichend ist bei bestimmten Betriebszuständen, weil das Dämpfungsmedium bei großem Verdreh winkel noch durch zu weite Spalte entweichen kann, ohne zur Dämpfung beizutragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der genannten Art so zu gestalten, daß das Dämpfungsverhalten bei großen Verdrehwinkeln verbessert wird, insbesondere im Resonanz bereich beim Starten und Abstellen des Motors.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des An spruches 1 gelöst. Danach ist an dem der zweiten Kupplungshälfte zugeordneten Nocken wenigstens ein Reibelement angebracht, das beim Eintauchen des Nockens in die durch eine Kapsel gebildete Verdrängungskammer, also bei großem relativen Verdrehwinkel, mit der Begrenzungswand in Reibkontakt kommt. Das Reibelement legt sich dabei federnd an die seitliche innere Oberfläche der Kapsel an, also in axialer Richtung - bezogen auf die Drehachse der Kupplung - und dichtet dabei den Spalt zwischen dem Nocken und der Begrenzungswand ab.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß bei großen Ver drehwinkeln, die vor allem im Resonanz-Drehzahlbereich des Motors auftreten, nicht nur die bekannte hydrodynamische Dämp fung innerhalb der Verdrängungskammer entsteht, sondern zusätz lich ein Reibdämpfungs-Anteil. Dabei ist auch die hydrodyna mische Dämpfung verbessert, weil das Reibelement im Bereich des eintauchenden Nockens eine Abdichtung gegen herausgepreßtes Dämpfungsmedium darstellt. In Bereich großer Verdrehwinkel zeigt die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine gewünscht stark an steigende Dämpfungskennlinie.

Ein weiterer Vorzug der Erfindung besteht darin, daß durch den Reibdämpfungs-Anteil die Abhängigkeit der Gesamtdämpfung von der Temperatur des Deämpfungsmediums geringer ist. Durch die Funk tionsweise im flüssigkeitsgefüllten Teil der Kupplung ist ferner keine Gefahr des Verschleißes der Reibelemente gegeben.

In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Er findung angegeben. Gemäß Anspruch 2 kann das Reibelement zwei geteilt ausgebildet und beidseitig des Nockens angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine axial ausgeglichene Einspannung zwischen den Begrenzungswänden der Kapsel und eine freie axiale Einstellmöglichkeit der Mittelscheibe innerhalb der Kapsel bzw. der Verdrängungskammer. Die Befestigung der Mittelscheibe auf der Nabe kann mit größeren Toleranzen erfolgen. Die Reibelemente können, solange sich der Nocken bei kleinem Verdrehwinkel außer halb der Kapsel befindet, gemäß den Ansprüchen 3 bis 6 mittels einer Feder auf einen Abstand gespreizt werden, der größer ist als die lichte Weite innerhalb der Kapsel. Anschrägungen an den Reibelementen und/oder der Kapsel erleichtern das Eintauchen. Die Führung der Reibelemente im Nocken kann über zentrierende Ansätze erfolgen, die in entsprechende Öffungen des Nockens eintauchen. Die radiale Erstreckung der Reibelemente ist größer als der Nocken selbst, um eine verbesserte Dichtheit zur Be grenzungswand der Kapsel zu erzielen, wobei das Reibelement im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist (Ansprüche 7 bis 9). Gemäß Anspruch 10 kann das Reibelement mit Wänden versehen sein, die die Stirnseiten der Nocken in Umfangsrichtung umgreifen. Dadurch wird eine Labyrinthdichtung gebildet, die dazu beiträgt, daß das Dämpfungsmedium nur durch die vorgesehenen Dämpfungs spalte, nicht aber im Bereich der Nocken aus der Verdrängungs kammer ausgepreßt wird.

Aus der US-PS 25 20 180 ist zwar eine Kupplungsscheibe bekannt, die innerhalb der zur Übertragung des Drehmomentes dienenden Federn jeweils eine Dämpfungseinrichtung aufweist. Diese umfaßt einen Zylinder, in den ein mit einer federnden Manschette um gebener Kolben eintaucht. Zwar soll dabei Flüssigkeit durch eine vorgegebene Öffnung eingesaugt und wieder verdrängt werden, aber dies soll ohne metallische Reibung erfolgen. Eine über den Ver drehwinkel abgestufte Dämpfungswirkung ist dadurch ebenfalls nicht gegeben.

Im Gegensatz dazu soll gemäß der Erfindung die hydrodynamische Dämpfung infolge der Verdrängung von Dämpfungsmedium durch Spalte hindurch mittels einer zusätzlichen Reibdämpfung ver stärkt werden, insbesondere bei großen Verdrehwinkeln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische teils aufgeschnittene Stirnansicht der erfindungsgemäßen Kupplung,

Fig. 2 a bis c einen Zylinderschnitt durch die Verdrängungs kammer mit verschiedenen Stellungen des Nockens,

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Reibele mente im Zylinderschnitt wie Fig. 2a,

Fig. 4 die Stirnsaussicht der Ausführungsform nach Fig. 3.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kupplung umfaßt eine erste Kupplungshälfte 1, die mit einem nicht dargestellten An triebsmotor verbunden ist und eine zweite Kupplungshälfte 2 in sich einschließt. Die zweite Kupplungshälfte 2 besteht im wesentlichen aus wenigstens einer Mittelscheibe 6, die mit einer Nabe 3 verbunden ist, welche ihrerseits auf der Welle eines nicht dargestellten Getriebes angeordnet ist. Die erste Kupp lungshälfte 1 umfaßt Seitenscheiben 7, 8 (Fig. 2) und ist mit der Mittelscheibe 6 in bekannter Weise über tangential ange ordnete Federn 9 in elastischer Drehverbindung. Die beiden Seitenscheiben 7, 8 bilden einen flüssigkeitsdichten und mit einem viskosem Medium gefüllten Innenraum 11, in dessen radial äußerem Bereich mehrere Kapseln 50 mittels axial angeordneter Bolzen 54 angeordnet sind. Die Kapsel 50 besteht aus einem radial nach innen weisenden Nocken 51 und Seitenwänden 52, die ihrerseits an den Seitenscheiben 7, 8 anliegen.

Im radial äußeren Bereich der Seitenscheiben 6 sind, wie für sich allein bekannt, radial nach außen weisenden Nocken 41 an geordnet. Zwischen den einzelnen Nocken 41 verläuft die Seiten scheibe 6 im wesentlichen kreisförmig, wobei im Bereich des Nockens 51 der Kapsel 50 ein Drosselspalt 53 vorgesehen ist. Die einander zugewandten Radialflächen der Nocken 51 und 41 bilden zusammen mit den Seitenscheiben 7, 8 der ersten Kupplungshälfte 1 Verdrängungskammern 16, deren Volumen sich bei relativer Ver drehung der beiden Kupplungshälften verändern. Das darin ein geschlossene viskose Medium wird dabei durch den besagten Ra dialspalt 53 und andere fertigungstechnisch unvermeidbare Spalte, z.B. am Umfang des Nockens 41, verdrängt. Die Seiten wände 52 ragen radial nach innen bis in den Bereich der Mittel scheibe 6, so daß auch hier eine Axialdichtung, z.B. eine La byrinthdichtung, vorgesehen sein kann.

Die Fig. 2a zeigt in einem schematischen Zylinderschnitt den Umfangsbereich zwischen dem Nocken 41 und dem Bereich zwischen den Seitenwänden 52 der Kapsel 50. Erfindungsgemäß sind am Nocken 41 beidseitig Reibelemente 60 vorgesehen, die in Öff nungen 42 im Nocken 41 über Ansätze 64 axial geführt sind. Die beiden Reibelemente 60 werden mittels einer Spreizfeder 61 axial nach außen gespreizt. Der Bolzen 62 ist im vorliegenden Aus führungsbeispiel an dem einen Reibelement 60 befestigt und weist auf der anderen Seite einen Anschlag 63 auf, der die beiden Reibelemente 60 auf ein axiales Maß a einstellt. Dieses axiale Maß a ist in dieser Drehlage, bei der der Nocken 41 noch nicht zwischen die Seitenwände 52 der Kapsel 50 eingetaucht ist, größer als die lichte Weite b zwischen den Seitenwänden 52.

Die Fig. 2b zeigt den Drehzustand der Mittelscheibe 6, bei dem die Reibelemente 60 gerade an den Seitenwänden 52 der Kapsel 50 anliegen. In diesem Drehzustand, der einem der Vollast des Motors nahekommenden Drehmoment entspricht, ist die nur schwach gedämpfte freie Bewegungsmöglichkeit der Mittelscheibe 6 zwischen den Seitenscheiben 7, 8 unterbrochen. Sowohl die Reib elemente 60 als auch die Seitenwände 52 sind mit Anschrägungen 65 bzw. 58 versehen, über welche die Reibelemente 60 zwischen die Seitenwände 52 leicht eintauchen können.

Die Fig. 2c zeigt den Drehzustand der Mittelscheibe 6, bei dem die Reibelemente 60 zwischen die Seitenwände 52 der Kapsel schon geringfügig eingetaucht sind. Dabei werden die Reibelemente 60 auf das Maß b zusammengedrückt und unter der Wirkung der Spreiz feder 61 intensiv gegen die Seitenwände 52 gepreßt, wobei sie einen intensiven Reibkontakt verursachen. Gleichzeitig wird die von Seitenwänden 52 und den Nocken 41 und 51 gebildete Verdrän gungskammer wirkungsvoll abgedichtet, so daß von diesem Drehzu stand (Verdrehwinkel) ab das eingeschlossene Dämpfungsmedium nur noch durch die dazu vorgesehenen Radialspalte entweichen kann. Die hydraulische Dämpfung wird daher bei diesem, einer starken relativ Verdrehung der beiden Kupplungshälften ent sprechenden Drehmoment stark erhöht und durch eine gleichzeitige Reibdämpfung an den Kontaktstellen zwischen den Reibelementen 60 und den Seitenwänden 52 unterstützt. Der Vorzug dieser er findungsgemäßen Anordnung besteht demnach nicht nur darin, daß bei großen Verdrehwinkeln, die hohen Drehmomenten bzw. Torsions schwingungen mit großen Amplituden entsprechen, eine besonders intesive Dämpfung entsteht, sondern auch darin, daß sich die Mittelscheibe 6 bei kleinen Verdrehwinkeln relativ frei zwischen den Seitenscheiben 7, 8 bewegen und axial einstellen kann. Der Fertigungsaufwand für das präzise Einsetzen der Mittelscheibe in die Kupplung kann dadurch reduziert werden.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform für das Reib element. Vorgesehen ist ein Reibelement 60 a, das den Nocken 41 an dessen stirnseitigen Radialflächen 43 mittels angeformter Stirnwände 66 umgreift. Dadurch ist der in Umfangsrichtung wirkende Spalt entsprechende Ausführung gemäß Fig. 2 ge schlossen. Die Reibelemente 60 a beidseits des Nockens 41 um schließen letzteren noch besser und bilden mit den Ansätzen 64 an den Öffnungen 42 Labyrinthdichtungen. Die Verdrängungskammer 16 wird beim Eintauchen des Nockens 41 mit den Reibelementen 60 a noch besser und wirkungsvoller abgedichtet.

Die Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht auf die Ausführung der Reib elemente 60 a gemäß Fig. 3. Zu erkennen ist, daß das Reibelement 60 a radial weiter nach innen reicht als die kreisförmige Kontur der Mittelscheibe, die sich dem Nocken 41 in beiden Umfangs richtungen anschließt.

Sowohl an den Reibelementen 60 und 60 a als auch an den Seiten wänden 52 der Kapsel 50 sind die Anschrägungen 65 bzw. 58 in beiden Umfangsrichtungen angebracht, damit die Dämpfungswirkung in beiden Umfangsrichtungen (Schub und Zug) einstellt.

Die Kapsel 50 und die Reibelemente 60 und 60 a befinden sich in dem mit viskosem Medium gefüllten Teil der Kupplung, so daß mit einem Verschleiß trotz des Reibkontaktes bei großen Verdreh winkeln nicht zu rechnen ist. Dennoch ist zu empfehlen, daß für die Kapsel 50 und die Reibelemente 60, 60 a eine Materialpaarung gewählt wird, mit der eine über die Lebensdauer der Kupplung konstante Reibdämpfung erzielt wird. Dazu kann durch die Auswahl unterschiedlicher Materialien und durch die Optimierung der Kraft der Spreizfeder der Reibanteil an der Gesamtdämpfung ver ändert werden. Als Materialien eignen sich Kunststoffe oder Sintermetalle. Zur Feinabstimmung der besonders starken Dämpfung beim Eintritt des Nockens 41 in die Verdrängungskammer 16 in der Kapsel 50 kann außerdem vorgesehen sein, daß die einzelnen Nocken 41 innerhalb der Kupplung erst nacheinander in die zugehörigen Kapseln 50 eintauchen. Mit dieser Maßnahme läßt sich ein weiches Ansprechen der starken Dämpfung erzielen.

Claims

1. Elastische Kupplung in Scheibenbauweise, insbesondere für ein Zweimassenschwungrad für eine Brennkraftmaschine, mit den folgenden Merkmalen:

a) eine erste Kupplungshälfte (1) umschließt mitttels zweier am Außenumfang drehstarr verbundener Seiten scheiben (7, 8) eine zweite Kupplungshälfte (2), die durch mindestens eine einer Nabe (3) zugeordneten Scheibe (Mittelscheibe 6) gebildet ist;
b) beide Kupplungshälften (1, 2) sind begrenzt gegenein ander verdrehbar und über elastische Kupplungselemente (9) miteinander verbunden;
c) die Seitenscheiben (7, 8) begrenzen einen die Mittel scheibe (6) aufnehmenden flüssigkeitsdichten Innenraum (11), der mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist;
d) im radial äußeren Bereich des zwischen den Seiten scheiben (7, 8) befindlichen Innenraumes (11) befindet sich wenigstens eine, beim gegenseitigen Verdrehen der Kupplungshälften (1, 2) im Volumen veränderliche und mit dem Dämpfungsmedium füllbare Verdrängungskammer (16);
e) in die Verdrängungskammer (16) ragt eine mit der ersten Kupplungshälfte (1) verbundene Kapsel (50) mit Be grenzungswänden (52) und mit einem radial nach innen weisenden Nocken (51) hinein, die die Verdrängungs kammer (16) in zwei Teilkammern unterteilt;
f) die zweite Kupplungshälfte (2) weist einen radial nach außen weisenden Nocken (41) auf, der bei großem Ver drehwinkel zwischen den Kupplungshälften (1, 2) in die Kapsel (50) im Bereich der Begrenzungswände (52) ein taucht,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) der Nocken (41) an der zweiten Kupplungshälfte (2) mindestens ein Reibelement (60) aufweist, das beim Eintauchen in die Kapsel (50) federnd und dichtend mit den Begrenzungswänden (52) in Kontakt steht.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (60) zweiteilig ausgebildet ist, und daß beid seits des Nockens (41) ein Reibelement (60) angeordnet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Reibelementen (60) eine, bezogen auf die Kupp lungsdrehachse, axial wirkende Spreizfeder (61) vorgesehen ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reibelemente (60) mittels eines Bolzens (62) mit einem Anschlag (63) auf einen Abstand (a) einge stellt sind, der größer ist als die lichte Weite (b) zwischen den seitlichen Begrenzungswänden (52) der Kapsel (50).

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu mindest die der Kapsel (50) zugewandten Stirnseiten der Reibelemente (60) - zum Zwecke erleichterten Eintauchens in die Kapsel (50) - eine Anschrägung (65) aufweisen.

6. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Nocken (41) zugewandten Stirnseiten der seitlichen Be grenzungswände (52) der Kapsel (50) - zum Zwecke erleichter ten Eintauchens der Reibelemente (60) - eine Anschrägung (58) aufweisen.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reibelemente (60) einen Ansatz (64) auf weisen, der in eine Bohrung (42) des Nockens (41) beweglich dichtend eintaucht.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die radiale Erstreckung des Reibelementes (60) vom Durchmesser der äußeren Begrenzungswand (56) der Kapsel (50) bis in den Bereich der Mittelscheibe (6) reicht.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Reibelement (60) im wesentlichen recht eckig ausgebildet ist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Reibelement (60) die Stirnseiten (43) des Nockens (41) mittels einer in Umfangsrichtung weisenden Wand (66) umgreift.