DE4031762B4 - Kupplungsscheibe mit platzsparendem Leerlaufdämpfer - Google Patents
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Abstract
Kupplungsscheibe, insbesondere für Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Last- und einem Leerlaufdämpfer, wobei der Lastdämpfer aus einer Nabenscheibe besteht, die mit Spiel in Umfangrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfers auf einer Verzahnung der gemeinsamen Nabe angeordnet ist, aus zu beiden Seiten angeordneten Deckblechen, die drehfest untereinander verbunden und auf Abstand gehalten sind und von denen eines die Reibbeläge trägt, aus Torsionsfedern in Fenstern von Nabenscheibe und Deckblechen, wobei zwischen der Nabenscheibe und dem einen Deckblech der Leerlaufdämpfer angeordnet ist, dessen beide Deckbleche drehfest mit der Nabenscheibe des Lastdämpfers verbunden sind, indem Nasen des von der Nabenscheibe des Lastdämpfers beabstandeten Deckbleches des Leerlaufdämpfers ohne Spiel in Umfangsrichtung durch Öffnungen bzw. Aussparungen im nabenseitigen Deckblech und in die Nabenscheibe eingreifen und sich über Stützkanten axial am nabenseitigen Deckblech abstützen, und auf der dem Leerlaufdämpfer gegenüberliegenden Seite der Nabenscheibe zwischen dieser und dem entsprechenden Deckblech eine axial wirkende Feder für eine Reibeinrichtung...
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
- Eine solche Kupplungsscheibe ist beispielsweise aus der
DE-OS 3 442 717 - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsscheibe mit einer Lastreibscheibe im Leerlaufdämpfer zu erstellen, die besonders platzsparend ist und ohne großen Aufwand leicht auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die direkte Anlage und den direkten Reibkontakt zwischen der Lastreibscheibe und dem einen Deckblech bzw. der Nabenscheibe des Leerlaufdämpfers sowie durch Reibpaarungen mit unterschiedlichem Reibbeiwert auf beiden Seiten ist es möglich, eine besonders raumsparende Ausführung zu erstellen, die sehr vielseitig einsetzbar ist.
- Dabei ist erfindungsgemäß die Lastreibscheibe mit axial abgewinkelten Nasen versehen, die in umfangsmäßig größere Aussparungen vorzugsweise der Nabenscheibe eingreifen, wobei die Lastreibscheibe gegenüber der Nabenscheibe den kleineren Reibbeiwert aufweist.
- Dadurch ist sichergestellt, daß die Lastreibscheibe zu Beginn der Drehbewegung zuerst vom Deckblech mitgenommen wird, da hier der größere Reibbeiwert wirksam ist und somit zuerst die niedrigere Reibung überwunden wird, bis die Lastreibscheibe mit ihren Nasen an den Endbegrenzungen der Aussparungen zur Anlage kommt, wobei von diesem Moment an die höhere Reibung wirksam ist. Auf diese einfache Weise können zwei unterschiedliche Reibkräfte innerhalb des Verdrehwinkels des Leerlaufdämpfers nacheinander zum Einsatz gebracht werden.
- In einer Ausführungsform besteht die Lastreibscheibe und auch die Nabenscheibe des Leerlaufdämpfers aus Metall und die Lastreibscheibe ist auf der der Nabenscheibe zugewandten Seite mit einem Material beschichtet, welches einen niedrigeren Reibbeiwert aufweist als Metall. Diese Beschichtung kann dabei beispielsweise als Kunststoffbeschichtung ausgeführt sein, die aufgespritzt ist oder beispielsweise in Form eines Gleitlackes aufgetragen wurde.
- Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Nabenscheibe als Kunststoffteil auszuführen und die Lastreibscheibe aus Metall herzustellen. Auch auf diese Weise ist der Reibbeiwert zwischen der Nabenscheibe und der Lastreibscheibe geringer als zwischen der Lastreibscheibe und dem Deckblech.
- Die Ansteuerung der Lastreibscheibe kann in einer besonders einfachen Ausführungsform lediglich über die Nasen und die Aus sparungen erfolgen. Dabei wird bei Drehrichtungsumkehr immer zuerst die niedrigere Reibkraft wirksam werden und erst anschließend nach Aufbrauch des freien Verdrehwinkels wieder die größere Reibkraft. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich zur Ansteuerung durch Nase und Aussparung eine Leerlauffeder für eine zweite Federstufe des Leerlaufes heranzuziehen, wodurch sichergestellt ist, daß auch bei Drehrichtungsumkehr im Leerlaufbereich zuerst die volle Reibkraft vorhanden ist und erst nach einem bestimmten Verdrehwinkel die niedrigere Stufe zum Einsatz kommt.
- Die Erfindung wird anschließend an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
-
1 die obere Hälfte eines Schnittes durch eine Kupplungsscheibe in vergrößerter Darstellung; -
2 den Schnitt II-II gem.1 ; -
3 eine Variante von1 ; -
4 die Teilansicht III-III gem.3 ; -
5 und6 Drehmoment- und Reibungskennlinien des Leerlaufdämpfers. - Die
1 und2 zeigen den Teillängsschnitt sowie den Schnitt II-II durch eine Kupplungsscheibe5 , deren Bauteile konzentrisch zu einer Drehachse3 aufgebaut sind. Eine Nabe1 mit einer Innenverzahnung ist drehfest auf eine nicht dargestellte Getriebewelle aufgesetzt. Am Außenumfang weist die Nabe1 eine Verzahnung4 auf, in die eine Nabenscheibe2 mit Spiel in Umfangsrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfers eingreift. Zu beiden Seiten der Nabenscheibe2 sind Deckbleche6 und7 angeordnet, die untereinander drehfest verbunden und auf Abstand gehalten sind und von denen eines die Reibbeläge8 trägt. Auf der Nabe1 ist weiterhin gegenüber der Nabenscheibe2 seitlich versetzt eine Nabenscheibe12 angeordnet, die Teil des Leerlaufdämpfersystems ist. Die Nabenscheibe12 ist drehfest auf einem Teil der Verzahnung4 aufgesetzt, welches im Durchmesser reduziert ist. Eine axiale Befestigung der Nabenscheibe12 ist prinzipiell nur in der einen Richtung notwendig, und zwar in Richtung auf die Nabenscheibe2 zu (z. B. durch einen Absatz in der Verzahnung4 ). Zu beiden Seiten der Nabenscheibe12 sind Deckbleche10 bzw.11 angeordnet, wobei das Deckblech10 direkt auf der Nabenscheibe2 aufliegt und eine drehfeste Verbindung beider Deckbleche mit der Nabenscheibe2 dadurch hergestellt ist, daß axial abstehende Nasen16 des außenliegenden Deckbleches11 entsprechende Aussparungen 25 im inneren Deckblech10 sowie Öffnungen17 in der Nabenscheibe2 ohne Spiel in Umfangsrichtung durchdringen. Gleichzeitig stützt sich – wie aus4 ersichtlich – jede der Nasen16 axial über Stützkanten33 von außen her am innenliegenden Deckblech10 ab. Weiterhin ist zwischen dem außenliegenden Deckblech11 und der Nabenscheibe12 des Leerlaufdämpfers eine Lastreibscheibe23 angeordnet, die den axialen Raum zwischen Deckblech und Nabenscheibe vollkommen ausfüllt und dadurch mit beiden Teilen in direktem Reibkontakt steht. Durch die Stützkanten33 des Deckbleches11 wird vermieden, daß ein Reibkontakt zwischen der Nabenscheibe2 und dem innenliegenden Deckblech10 entstehen kann. Auf der Außenseite des Deckbleches11 und gegenüber dem radial inneren Bereich des Deckbleches7 ist ein Reibring21 für den Lastbereich vorgesehen und auf der dem Leerlaufsystem gegenüberliegenden Seite der Nabenscheibe2 ist eine Feder18 vorgesehen, die über einen Druckring19 eine Axialkraft auf einen Reibring20 und die Nabenscheibe2 ausübt. Dabei ist der Druckring1g drehfest – aber axial verschiebbar – gegenüber dem Deckblech6 geführt. Radial innerhalb der Feder18 bzw. des Druckringes19 ist ein Lager22 angeordnet, welches auf einem zylindrischen Absatz der Nabe1 geführt ist und mit dem Deckblech6 fest verbunden ist. Zwischen diesem Lager22 und der Stirnseite der Verzahnung4 der Nabe1 ist eine weitere Feder28 angeordnet, welche zur Erzeugung der Reibkraft für den Leerlaufdämpfer dient. Aus1 ist weiterhin die prinzipielle Anordnung der Torsionsfedern9 für den Lastbereich in Fenstern von Nabenscheibe2 und Deckblechen6 und7 zu erkennen. Die Anordnung der Federn14 und15 für das Leerlaufsystem geht aus2 hervor. Der Schnitt II-II gem.1 ist in der Ebene der Stützkanten33 angeordnet. Er zeigt neben den Nasen16 des Deckbleches11 die Anordnung der beiden Federn14 und15 , wobei die Feder14 ohne Spiel in Umfangsrichtung sowohl in Fenstern30 der Nabenscheibe12 als auch in gleich großen Fenstern der Deckbleche10 und11 angeordnet ist. Dahingegen ist die Feder15 umfangsmäßig ohne Spiel in den beiden Deckblechen angeordnet, das entsprechende Fenster31 in der Nabenscheibe12 ist jedoch umfangsmäßig größer ausgeführt. Damit kann innerhalb des Wirkungsbereiches des Leerlaufdämpfers eine geknickte Federkennlinie realisiert werden, indem die Feder15 nach Zurücklegen eines vorgegebenen Verdrehwinkels zusätzlich zur Feder14 wirksam wird. Üblicherweise sind von beiden Federarten jeweils zwei einander gegenüberliegend vorgesehen. Weiterhin ist aus dieser Figur zu erkennen, daß die Lastreibscheibe23 axial abgewinkelte Nasen36 aufweist, die in entsprechende Aussparungen27 in der Nabenscheibe12 mit Spiel in Umfangsrichtung eingreifen. Gleichzeitig weist im vorliegenden Fall die Lastreibscheibe23 ein Fenster zur Aufnahme der Feder15 auf, welches umfangsmäßige Anschlagkanten29 aufweist, die den entsprechenden Fenstern in den Deckblechen10 und11 entsprechen. Die Anordnung von Fenstern, Nasen und Aussparungen ist gem.2 so getroffen, daß – ausgehend von der dargestellten Ruhestellung – bei festgehaltener Nabe1 in Zugrichtung ein Verdrehwinkel α2 vorgesehen ist, in welchem sich die Lastreibscheibe bewegen kann, bis die Nasen26 an der Aussparung anschlagen und die Federn15 im Fenster der Nabenscheibe12 zur Anlage kommen. Entgegen der Zugrichtung ist die gleiche Situation über einen Winkel von α1 durchführbar. - Wie aus
1 ersichtlich, ist die Lastreibscheibe23 mit einer Beschichtung34 versehen, die aus einem gleitgünstigen Material besteht, während der Grundkörper aus Metall hergestellt ist. - Gleichzeitig ist bei dieser Ausführungsform die Nabenscheibe
12 ebenfalls aus Metall hergestellt. - Unter Berücksichtigung der
6 wird nachfolgend die Funktion der Kupplungsscheibe5 näher erläutert.6 zeigt den Drehmomentenverlauf und den Reibkraftverlauf innerhalb des Wirkungsbereiches des Leerlaufsystems, wobei über dem Verdrehwinkel α das Drehmoment aufgetragen ist. Ausgehend von der Ruhestellung entsprechend2 ist bei Belastung in Zugrichtung der Lastdämpfer als geschlossene Baueinheit anzusehen, d. h., daß die beiden Deckbleche6 und7 über die Federn9 zusammen mit der Nabenscheibe2 als Einheit gegenüber der Nabe1 in Zugrichtung verdreht werden. Die Nabenscheibe12 des Leerlaufsystems wird durch die Nabe1 festgehalten und die beiden Deckbleche10 und11 werden von der Nabenscheibe2 verdreht. Dies geschieht zuerst über eine flache Federkennlinie durch Belasten der Federn14 , wobei die niedrige Reibung zwischen der Beschichtung34 der Lastreibscheibe23 und der Nabenscheibe12 wirksam ist, da die Lastreibscheibe23 durch die höhere Reibkraft zwischen ihrem Metallgrundkörper und dem Deckblech11 sowie über die Anschlagkanten29 der Feder15 mitgenommen wird. Dabei ist zu beachten, daß sich im Leerlaufsystem die Vorspannkraft der Feder18 nicht bemerkbar macht, da über die Stützkanten33 des Deckbleches11 ein Freiraum geschaffen ist. Die Anpreßkraft zur Reibbeaufschlagung der Lastreibscheibe23 stammt aus der Kraft der Feder28 , welche über das Deckblech6 , das Deckblech7 , den Reibring21 und das Deckblech11 eine Axialkraft ausübt auf die Nabenscheibe12 unter Zwischenschaltung der Lastreibscheibe23 . Im ersten Verdrehwinkelbereich entsprechend α2 wird somit eine niedrige Reibung realisiert, die einerseits zwischen der Beschichtung34 der Lastreibscheibe23 und der Nabenscheibe12 wirksam wird und andererseits aus einer Relativbewegung zwischen der Feder28 und dem Lager22 oder der Anlagefläche an der Verzahnung4 resultiert. Diese niedrige Reibung ist in6 strichpunktiert dargestellt. Nach dem Zurücklegen des Winkels α2 kommt einerseits die Nase26 an der entsprechenden Kante der Aussparung27 der Nabenscheibe zur Anlage und gleichzeitig kommt die Feder15 an der entsprechenden Kante des Fensters31 ebenfalls in der Nabenscheibe12 zur Anlage. Damit ändert sich einmal die Steigung des Drehmomentverlaufes, es gibt einen Knick in der Drehmomentkennlinie. Zum anderen steigt die Reibung sprungartig auf einen größeren Wert entsprechend der gestrichelten Kennlinie, da nunmehr die höhere Reibung Metall auf Metall zwischen der Lastreibscheibe23 und dem Deckblech11 wirksam wird. Bei Drehrichtungsumkehr innerhalb der steileren Federkennlinie des Leerlaufsystems bzw. beim Zurückfahren aus dem Zugbereich in das Leerlaufsystem hinein wird ebenfalls sofort die hohe Reibkraft aufgebaut, da die Feder15 während ihrer Entspannungsphase mit einem Ende die entsprechende Anschlagkante29 in der Lastreibscheibe23 solange fixiert hält, bis die restliche Federvorspannung der Feder15 unter den Wert der Reibkraft zwischen Lastreibscheibe23 und Deckblech11 fällt. An dieser Stelle ist ein Sprung in der Reibkraft vom hohen auf den niedrigen Wert vorhanden und daran anschließend ist lediglich der niedrigere Reibungswert wirksam. Bei Belastung der Kupplungsscheibe in Schubrichtung findet genau der gleiche Vorgang statt. Im vorliegenden Fall ist aus den6 und2 ersichtlich, daß die Verteilung von der Mittelstellung aus unsymmetrisch erfolgt. Dies ist lediglich eine Auslegungsangelegenheit, es kann auch eine völlig symmetrische Wegverteilung stattfinden. In jedem Falle ist ein freier Verdrehwinkel α3 um die neutrale Mittelstellung herum vorgesehen, der sich aus den beiden Winkeln α1 und α2 zusammensetzt und in dem lediglich die niedrige Reibkraft wirksam ist. Diese beiden Winkel α3 sind gegeneinander verschoben, da bei Drehrichtungsumkehr von größeren Verdrehwinkeln zu kleineren Verdrehwinkeln hin die Feder15 mit einer geringen Restvorspannung belegt bleibt, die der Größe der höheren Reibkraft zwischen Lastreibscheibe23 und Deckblech11 entspricht. - Eine Variante zur bisher beschriebenen Konstruktion ist in den
3 und5 dargestellt. Entspr.3 ist die Lastreibscheibe24 des Leerlaufsystems komplett aus Metall hergestellt, während die Nabenscheibe13 als Kunststoffteil ausgeführt ist. Auf diese Weise kann ebenfalls zwischen der Lastreibscheibe24 und der Nabenscheibe13 eine geringere Reibung realisiert werden als zwischen der Lastreibscheibe und dem Deckblech11 . Dabei ist die Nabenscheibe13 etwa L-förmig ausgebildet und mit dem Schenkelbereich über eine drehfeste Verzahnung auf die im Durchmesser verringerte Verzahnung4 der Nabe1 aufgesetzt. Gleichzeitig ist die Nabenscheibe13 an einem Absatz32 der Verzahnung4 axial angelegt – zur Übertragung der Stützkraft der Feder28 . Als weiterer Unterschied ist bei der Konstruktion gem.3 vorgesehen, daß die Lastreibscheibe24 allein über die Nasen26 und die Aussparungen27 angesteuert wird. Der Unterschied in der Entwicklung der Reibkraft geht aus5 hervor, und zwar wird jedesmal bei Drehrichtungsumkehr zuerst über den Winkelbereich α3 die niedrige Reibung realisiert und erst daran anschließend der Einsatz der höheren Reibung kommen. Dies ist dadurch bedingt, daß die Mitnahme der Lastreibscheibe24 allein durch die höhere Rei bung gegenüber dem Deckblech11 erfolgt, sofern die Nasen26 in den Aussparungen27 freie Bewegungsmöglichkeit vorfinden. Auch bei dieser Konstruktion wird – wie bei der vorher beschriebenen – über den Verdrehwinkel des Leerlaufbereiches stufenweise ein Reibkraftsprung erzeugt. Entsprechend der Konstruktion von3 ist hierbei der technische Aufwand besonders gering. Der Sprung in der Reibkraft ist dabei abhängig von den realisierbaren Reibbeiwerten zwischen der Lastreibscheibe und dem Deckblech einerseits sowie der Nabenscheibe andererseits. - Die beschriebene Konstruktion weist eine sehr geringe axiale Baubreite auf und kann mit wenigen Einzelteilen eine abgestufte Reibkraft im Leerlaufbereich realisieren, bei der große Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Abstimmung gegeben sind.
Claims (5)
- Kupplungsscheibe, insbesondere für Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Last- und einem Leerlaufdämpfer, wobei der Lastdämpfer aus einer Nabenscheibe besteht, die mit Spiel in Umfangrichtung entsprechend dem Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfers auf einer Verzahnung der gemeinsamen Nabe angeordnet ist, aus zu beiden Seiten angeordneten Deckblechen, die drehfest untereinander verbunden und auf Abstand gehalten sind und von denen eines die Reibbeläge trägt, aus Torsionsfedern in Fenstern von Nabenscheibe und Deckblechen, wobei zwischen der Nabenscheibe und dem einen Deckblech der Leerlaufdämpfer angeordnet ist, dessen beide Deckbleche drehfest mit der Nabenscheibe des Lastdämpfers verbunden sind, indem Nasen des von der Nabenscheibe des Lastdämpfers beabstandeten Deckbleches des Leerlaufdämpfers ohne Spiel in Umfangsrichtung durch Öffnungen bzw. Aussparungen im nabenseitigen Deckblech und in die Nabenscheibe eingreifen und sich über Stützkanten axial am nabenseitigen Deckblech abstützen, und auf der dem Leerlaufdämpfer gegenüberliegenden Seite der Nabenscheibe zwischen dieser und dem entsprechenden Deckblech eine axial wirkende Feder für eine Reibeinrichtung des Lastbereiches angeordnet ist, die die axiale Abstützung der Stützkanten aufrechterhält und der Leerlaufdämpfer nur im Leerlaufbereich wirksam ist und der Lastdämpfer beim Überschreiten des Leerlaufbereiches wirksam wird, und je eine Federeinrichtung und mindestens eine Reibeinrichtung pro Dämpfer vorgesehen ist, wobei ferner der Leerlaufdämpfer aus einer Nabenscheibe besteht, die drehfest auf einer gemeinsamen Nabe aufgesetzt ist, aus zu beiden Seiten der Nabenscheibe angeordneten Deckblechen, die vom Ausgangsteil des Lastdämpfers angesteuert werden, sowie von Federn in Fenstern von Nabenscheibe und Deckblechen und einer Lastreibscheibe zwischen der Nabenscheibe und einem der beiden Deckbleche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastreibscheibe (
23 ,24 ) durch Axialeinspannung mit einer Seite direkt in Reibkontakt mit der Nabenscheibe (12 ,13 ) des Leerlaufdämpfers und mit der anderen Seite direkt in Reibkontakt mit dem einen Deckblech (11 ) des Leerlaufdämpers steht, wobei die Reibpaarungen auf beiden Seiten unterschiedliche Reibbeiwerke aufweisen und mit axial abgewinkelten Nasen (26 ) in umfangsmäßig größere Aussparungen (27 ) der Nabenscheibe (12 ,13 ) eingreift und gegenüber dieser einen kleineren Reibbeiwert aufweist und dass zur Reibkrafterzeugung für den Leerlaufdämpfer radial innerhalb der Feder (18 ) für die Reibkrafterzeugung im Lastbereich eine weitere Feder (28 ) angeordnet ist, die sich am Deckblech (6 ) des Lastdämpfers und an einer Kante der Nabe (1 ) abstützt und die Nabenscheibe (12 ,13 ) des Leerlaufdämpfers an der Nabe sich axial anlegt. - Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastreibscheibe (
23 ) und die Nabenscheibe (12 ) aus Metall bestehen und die Lastreibscheibe auf der der Nabenscheibe zugewandten Seite mit einem Material (34 ) beschichtet ist, welches einen niedrigeren Reibbeiwert aufweist als Metall. - Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenscheibe (
13 ) als Kunststoffteil ausgeführt ist und die Lastreibscheibe (24 ) aus Metall besteht. - Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der freien Verdrehwinkel (alpha 3) zwischen den Nasen (
26 ) der Lastreibscheibe (23 ,24 ) und den umfangsmäßigen Begrenzungen der Aussparungen (27 ) der Nabenscheibe (12 ,13 ) kleiner ausgeführt sind als das Spiel in der Verzahnung (4 ) zwischen der Nabenscheibe (2 ) des Lastdämpfers und der gemeinsamen Nabe (1 ). - Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche l bis 4, bei welcher der Leerlaufdämpfer wenigstens zwei Federn aufweist, die nacheinander zum Einsatz kommen, indem ein Fenster in der Nabenscheibe umfangsmäßig größer ausgeführt ist als ein anderes, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastreibscheibe (
23 ,24 ) zumindest ein Fenster (Anschlagkante29 ) aufweist, welches mit derjenigen Feder (15 ) zusammenwirkt, welche im umfangsmäßig größeren Fenster (31 ) der Nabenscheibe (12 ) angeordnet ist und das Fenster umfangsmäßig der Ausdehnung der in die Fenster der Deckbleche (10 ,11 ) eingesetzten Feder entspricht.
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