DE4009935A1

DE4009935A1 - Mittels coulomb'scher reibung arbeitende drehmomentuebertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE4009935A1
Application number: DE19904009935
Authority: DE
Inventors: Paul Maucher
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1990-10-04

Description

Die Erfindung betrifft eine mittels Coulomb′scher Reibung arbeitende Drehmomentübertragungseinrichtung mit wenigstens einem treibenden und einem angetriebenen Element, die anein ander angedrückt sind.

Derartige Drehmomentübertragungseinrichtungen können gebildet sein durch Kupplungseinheiten, wie sie zum Beispiel durch die DE-OS 31 23 151, DE-OS 31 22 319 und DE-OS 36 10 871 bekannt geworden sind und welche zur Drehmomentübertragung zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe eines Kraftfahr zeuges dienen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kupplungs einheiten begrenzt, sondern betrifft auch Reibeinrichtungen bzw. Hystereseeinrichtungen von Dämpfereinheiten, bei denen ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil entgegen der Wirkung von in Umfangsrichtung wirksamen Federmitteln verdrehbar sind, wie dies zum Beispiel bei Kupplungsscheiben oder bei aus zwei Massen bestehenden Schwungrädern für Brennkraftma schinen der Fall ist.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine Dämpfung, insbesondere eine im wesentlichen geschwindig keitsproportionale Dämpfung, erzeugbar ist, mit der weiterhin in besonders einfacher und wirkungsvoller Weise Schwingungen, insbesondere Drehschwingungen, gedämpft bzw. eliminiert werden können.

Die erfindungsgmäße Einrichtung soll weiterhin als Drehzahl wandler einsetzbar sein, bzw. es soll in besonders einfacher Weise eine Differenzdrehzahl zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Element, also eine Schlupfdrehzahl, einregu liert werden können.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Einrichtung der ein gangs genannten Art dadurch erzielt, daß das treibende und das angetriebene Element zueinander einen Achsversatz aufwei sen, wobei dieser Achsversatz, also der Abstand zwischen der Drehachse des treibenden und der Drehachse des angetriebenen Elements, zweckmäßigerweise größer ist als der bei derartigen Einrichtungen aufgrund von vorgegebenen Fertigungstoleranzen übliche bzw. zulässige Achsversatz.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung stellt sich bei Drehung der Einrichtung ein Schlupf zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Element ein, der abhängig ist von den Parametern Exzentrizität, also Achsversatz zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Element, sowie der Antriebs drehzahl und dem zu übertragenden Drehmoment.

Zweckmäßig kann es sein, wenn der Achsversatz größer ist als 0,5 mm, wobei es besonders vorteilhaft sein kann, wenn dieser Achsversatz zwischen 1 und 10 mm beträgt. Für viele Anwen dungsfälle kann ein Achsversatz zwischen 1 und 5 mm besonders zweckmäßig sein.

Bei mittels Reibung wirksamen Drehmomentübertragungseinheiten mit wenigstens einem treibenden und einem angetriebenen Ele ment, von denen wenigstens eines gegen das andere gedrückt ist, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Element ein Achsversatz er zeugbar ist. Bei einer solchen Drehmomentübertragungseinheit kann für manche Betriebs- und/oder Umfeld-Zustände es auch von Vorteil sein, wenn praktisch kein Achsversatz vorhanden ist und für andere Betriebs- und/oder Umfeld-Zustände ein Achsversatz eingestellt wird. Die Einstellung des Achsversat zes kann dabei automatisch erfolgen, und zwar in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters und/oder eines Umfeld parameters.

Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn der Achsversatz in Abhängigkeit wenigstens einer Betriebsbedingung bzw. eines Betriebsbedingungs-Zustandes und/oder einer Umfeldbedingung bzw. eines Umfeldbedingungs-Zustandes veränderbar ist. Besondere vorteilhaft kann es dabei sein, wenn der Achsver satz in Abhängigkeit wenigstens eines der Parameter
Drehzahl
Drehmoment
Temperatur
der Drehmomentübertragungseinheit und/oder benachbarten Aggregate, wie zum Beispiel Antriebsmaschine, wie Brennkraft maschine, und/oder des anzutreibenden Aggregates, wie zum Beispiel ein Getriebe, veränderbar ist.

Obwohl es für manche Anwendungsfälle vorteilhaft sein kann, wenn der Achsversatz gleichsinnig mit der Antriebs- und/oder Abtriebsdrehzahl sich verändert, kann es für andere Anwen dungsfälle besonders zweckmäßig sein, wenn der Versatz gegen sinnig zur Antriebs- und/oder Abtriebsdrehzahl veränderbar ist. Letzteres bedeutet also, daß bei zunehmender Drehzahl der Versatz verkleinerbar ist und bei abnehmender Drehzahl vergrößerbar. Der Versatz kann dabei im umgekehrten Verhält nis zur Drehzahl veränderbar sein.

Für die Funktion einer mit einer erfindungsgemäßen Drehmo mentübertragungseinheit ausgerüsteten Vorrichtung bzw. Maschine, kann es von Vorteil sein, wenn der Versatz bei höherem, übertragbarem und/oder größerem, an der Einrichtung anstehendem Moment vergrößerbar ist. Für manche Anwendungs fälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn der Versatz in Abhängigkeit eines solchen Momentes verkleinerbar ist.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn bei der erfindungs gemäßen Einrichtung ab der Überschreitung einer bestimmten Drehzahl der Versatz zumindest verringerbar ist und/oder ab der Unterschreitung einer bestimmten Drehzahl ein größerer Versatz erzeugbar ist, wobei die erwähnten beiden bestimmten Drehzahlen zumindest annähernd gleich oder unterschiedlich groß sein können.

Mit der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung kann zum Beispiel das von der Einrichtung übertragbare Moment in Abhängigkeit des Achsversatzes verändert werden, wobei mit zunehmendem Achsversatz das Schlupf- bzw. Durchrutschmoment der Einrichtung sich verringert. Es kann also das maximal übertragbare Moment der erfindungsgemäßen Einrichtung verändert werden.

Weiterhin kann mittels der erfindungsgemäßen Drehmomentüber tragungseinrichtung das Drehzahlverhältnis zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Element der Einrichtung verändert werden, wobei mit zunehmendem Achsversatz das Verhältnis zwischen Drehzahl des angetriebenen Elementes zur Drehzahl des treibenden Elementes kleiner wird. Letzteres bedeutet also, daß die in der Einrichtung pro Zeiteinheit durch Reibung in Wärme umgesetzte Energie mit zunehmendem Achsversatz größer wird. Letzteres bedeutet, daß bei Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung als Dämpfer, wie zum Beispiel Drehschwingungsdämpfer, die von der Einrichtung erzeugte Reibungsdämpfung durch Veränderung des Achsversatzes variiert werden kann.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der Achsversatz zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Element in Abhängigkeit von einer Zunahme der Temperatur eines Aggre gates, wie zum Beispiel eines im Drehmomentübertragungsweg folgenden Aggregates, wie eines im Anschluß an die Dreh momentübertragungseinrichtung folgenden Getriebes vergrößer bar ist.

Das erfindungsgemäße Prinzip kann in besonders vorteilhafter Weise bei einer Drehmomentübertragungseinrichtung Verwendung finden, bei der der Drehmomentfluß zumindest reduzierbar ist, wie Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem an der Antriebswelle eines Motors, wie der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, vorgesehenen Schwungrad, zwischen dem und einer drehfest, jedoch axial dazu verlagerbaren Druckplatte eine Kupplungsscheibe einklemmbar ist und wobei die Kupplungsscheibe radial gegenüber dem Schwungrad und der Druckplatte verlagerbar ist. Auch bei einer solchen Drehmo mentübertragungseinrichtung können in vorteilhafter Weise die bereits beschriebenen Maßnahmen Verwendung finden. Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn die Lage der Achse einer die Nabe der Kupplungsscheibe tragenden Welle gegenüber dem Rotationszentrum bzw. der Rotationsachse der Antriebswelle, wie der Kurbelwelle, veränderbar ist. Letzteres kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß eine, die Kupplungsscheibe tragende Welle vorgesehen wird, die mit einer Getriebeein gangswelle, deren Achse radial versetzt ist gegenüber der Achse der Antriebswelle, wie der Kurbelwelle, über eine Übersetzung, wie über ein Getriebe, verbunden ist und wobei die die Kupplungsscheibe tragende Welle um die Achse der Getriebeeingangswelle verschwenkbar ist. Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, wenn die die Kupplungsscheibe tragende Welle drehbar gelagert ist in einem, in Abhängigkeit einer Steuereinrichtung aus dem Zentrum der Antriebswelle ver schwenkbaren Lagerteil.

Anhand der Fig. 1 und 2 sei die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung und

Fig. 2 eine Teilansicht gemäß der Linie II-II der Fig. 1 mit Ausbrüchen bzw. Teilschnitten.

Die in den Figuren dargestellte Drehmomentübertragungsein richtung umfaßt eine Reibungskupplung 1 sowie eine exzen trisch gelagerte Zwischenwelle 8, die mit der Getriebeein gangswelle 10 über eine Zahnradverbindung 12+13 antriebsmä ßig gekoppelt ist.

Die Kupplung 1 umfaßt eine Gegendruckplatte in Form einer Schwungscheibe 3, welche mit der Kurbelwelle 2 einer Brennkraftmaschine über Verschraubungen 2 a drehfest verbunden ist. An der Schwungscheibe 3 ist eine axial verlagerbare, jedoch drehfeste Druckplatte 4 montiert, die von einer Tellerfeder 4 a beaufschlagt wird, welche an einem Deckel 4 b verschwenkbar gehaltert ist, der auf der Schwungscheibe 3 aufgeschraubt ist. Axial zwischen der Schwungscheibe 3 und der Druckplatte 4 ist eine Kupplungsscheibe 5 eingespannt, welche ein Abtriebsteil in Form einer Nabe 7 besitzt. Die Nabe 7 ist in an sich bekannter Weise über eine Verzahnung 7 b mit der Zwischenwelle 8 drehfest verbunden.

Die Zwischenwelle 8 ist in einem drehbar gelagerten Bau teil 15 über eine Lagerung 16, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei axial beabstandete Wälzlager umfaßt, gelagert. Das Bauteil 15 ist über eine Lagerung 17 am Getrie begehäuse bzw. an der Kupplungsglocke 18 drehbar gelagert. Wie insbesondere in Verbindung mit Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Rotationsachse 6 der Zwischenwelle 8 gegenüber der Verdrehachse 11 der Getriebeeingangswelle 10 um den Abstand 19 versetzt. Um diesen Abstand zu überbrücken, besitzt die Zwischenwelle 8 an ihrem, der Kupplungsscheibe 5 abgewandten Ende ein Zahnrad 12, das in Eingriff steht mit einem Zahnrad 13 der Getriebeeingangswelle 10.

Die Verdrehachse 20 des Bauteils 15 fluchtet mit der Dreh achse 11 der Getriebeeingangswelle 10. Durch die Koaxialität der beiden Drehachsen 20 und 11 wird gewährleistet, daß bei einer Drehung des Bauteils 15 der Abstand 19 zwischen der Zwischenwelle 8 und der Getriebeeingangswelle 10 konstant bleibt und somit die Verzahnungen der Räder 12 und 13 in Eingriff bleiben, da das Zahnrad 12 um das Zahnrad 13 verdreht bzw. verschwenkt werden kann.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Verdrehabstand bzw. Verschwenkradius 19 zwischen der Achse 20 des Bauteils 15 und der Achse 6 der Zwischenwelle 8 derart bemessen, daß der fiktive Kreis 21, entlang dessen die Achse 6 bei einer Verdrehung des Bauteiles 15 wandert, durch die Rotationsachse 9 der Kurbelwelle 2 verläuft, was wiederum bedeutet, daß die Verdrehachse 9 senkrecht zum Verschwenk kreis 21 steht und diesen Kreis schneidet. Es können also bei der dargestellten Drehmomentübertragungseinrichtung durch entsprechende Verdrehung des Bauteils 15 die beiden Verdreh achsen 6 und 9 koaxial zueinander eingestellt werden. Weiter hin kann durch Verdrehung des Bauteils 15 ein Achsversatz zwischen der beiden Rotationsachsen 6 und 9 eingestellt wer den, wie dies insbesondere in Verbindung mit Fig. 2 erkenn bar ist, in der eine Position 6 a angedeutet ist, bei der die Drehachse 6 der Zwischenwelle 8 um einen Betrag 22 gegenüber der Verdrehachse 9 der Kurbelwelle 2 versetzt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Verdrehung des Bauteils 15 ein Hydraulikkolben 14 vorgesehen, dessen Kolbenstange 23 an einer nockenförmigen Anformung 24 des Bauteils 15 verdrehbar angelenkt ist. An seinem der Kolben stange 23 abgewandten Ende ist der Zylinder 25 am Getriebege häuse 18 schwenkbar angelenkt.

Der Kolben 14 wird über ein Ventil 26 angesteuert, welches wiederum Steuerimpulse von einer Regel- bzw. Steuereinheit 27 erhält. In der Einheit 27 können verschiedene Parameter zur Aufbereitung der Impulse verarbeitet werden, wie zum Beispiel Antriebsdrehzahl des Motors, Abtriebsdrehzahl des Getriebes, anstehendes Drehmoment, Temperatur des Getriebes und/oder der Brennkraftmaschine.

Die Verstellung des verdrehbaren Bauteiles 15 könnte auch mittels eines Elektromotors erfolgen.

Claims

Mittels Coulomb′scher Reibung arbeitende Drehmoment übertragungseinrichtung mit wenigstens einem treibenden und einem angetriebenen Element, die aneinander an gedrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende und das angetriebene Element zueinander einen Achsversatz haben.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz größer ist als bei derartigen Einrichtun gen übliche, durch Fertigungstoleranzen vorgegebene bzw. zulässige Achsversatz.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Achsversatz größer ist als 0,5 mm.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz zwischen 1 und 10 mm beträgt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz zwischen 1 und 5 mm beträgt.
6. Mittels Reibung wirksame Drehmomentübertragungseinheit mit wenigstens einem treibenden und einem angetriebenen Element, von denen wenigstens eines gegen das andere gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Element ein Achsversatz erzeugbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz während des Betriebes veränderbar ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz in Abhängigkeit wenigstens einer Betriebs- oder Umfeld-Bedingung- bzw. Zustandes veränderbar ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz in Abhängigkeit wenigstens eines der Parameter
Drehzahl
Drehmoment
Temperatur
der Drehmomentübertragungseinheit und/oder benachbarten Aggregate veränderbar ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz im umgekehrten Ver hältnis zur Drehzahl veränderbar ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz bei abnehmender Drehzahl vergrößerbar ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Versatz bei höherem übertragbarem Moment vergrößerbar ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ab Überschreiten einer bestimmten Drehzahl der Versatz zumindest verringerbar ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl ein (größerer) Versatz erzeugbar ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz in Abhängigkeit von einer Zunahme der Temperatur eines oder in einem im Drehmoment übertragungsweg folgenden Aggregates, wie eines im Anschluß an die Drehmomentübertragungseinrichtung folgenden Getriebes vergrößerbar ist.
16. Drehmomentübertragungseinrichtung, bei der der Dreh momentfluß zumindest reduzierbar ist, wie Reibungskupp lung (1) für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem an der Antriebswelle eines Motors, wie der Kurbelwelle (2) einer Brennkraftmaschine vorgesehenem Schwungrad (3), zwischen dem und einer drehfest, jedoch axial dazu verlagerbaren Druckplatte (4) eine Kupplungsscheibe (5) einklemmbar ist, insbesondere nach mindestens einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs scheibe (5) radial gegenüber dem Schwungrad (3) und der Druckplatte (4) verlagerbar ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Achse (6) einer die Nabe (7) der Kupplungs scheibe (5) tragende Welle gegenüber dem Rotationszentrum (9) der Antriebswelle, wie der Kurbelwelle (2), veränder bar ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Kupplungsscheibe (5) tragende Welle (8) mit einer Getriebeeingangswelle (10), deren Achse (11) radial versetzt ist gegenüber der Achse (9) der Antriebswelle, wie der Kurbelwelle (2), über ein Getriebe (12,13) verbunden ist, und daß die die Kupp lungsscheibe (5) tragende Welle (8) um die Achse (11) der Getriebeeingangswelle (10) verschwenkbar ist.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kupplungsscheibe tragende Welle (8) drehbar gelagert ist in einem in Abhängigkeit einer Steuereinrichtung (14) aus dem Zentrum (9) der Antriebswelle (2) verschwenkbaren Lagerteil (15).