DE4040595C2 - Kupplungsscheibe mit reibungsbehaftetem Leerweg - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung mit einem Leerlaufdämpfersystem mit Federung und gegebenenfalls Reibung und einem Lastdämpfersystem mit Federung und Reibung, wobei beide Dämpfersy­ steme in Reihe geschaltet sind und das Leerlaufdämpfersystem nur im Leerlauf­ bereich wirksam ist.

Eine Kupplungsscheibe dieser Bauart ist beispielsweise aus der deutschen Pa­ tentschrift 16 80 049 bekannt. Bei dieser bekannten Kupplungsscheibe kommt zusammen mit der steileren Federkennlinie des Lastdämpfersystems auch eine höhere Reibung dieses Systems zum Einsatz. Bei bestimmten Betriebszuständen ist es nun möglich, daß Verdrehwinkelbewegungen stattfinden, die über den Leerlaufbereich hinausgehen und teilweise in den Lastbereich reichen. Dies ist beispielsweise möglich beim Starten der Brennkraftmaschine, beim Abstellen der­ selben und beim schnellen Einkuppeln. Bei diesen Betriebszuständen - bei denen sehr schnell über diesen Punkt in der Kennlinie hinweggefahren wird - wirkt der Anstieg in der Reibkraft sowie gegebenenfalls eine geringe Vorspannung der Fe­ dern des Lastdämpfersystems wie ein Stufensprung, wobei entsprechende Ge­ räusche hörbar werden.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit möglichst einfachen Mitteln die oben beschriebenen Geräusche zu eliminieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Hauptanspruch gelöst. Dabei sind die Federn des Lastdämpfersystems in entsprechenden Fenstern von Ein­ gangsteil oder Ausgangsteil mit einem Leerweg angeordnet und anschließend an den Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfersystems im Bereich des Leerweges des Lastdämpfersystems sind nur die konstante maximale Federkraft des Leerlauf­ dämpfersystems und die Reibkraft des Lastdämpfersystems wirksam. Durch die­ se Maßnahme kann ein möglicher Stufensprung so weit abgebaut werden, daß er nicht mehr negativ in Erscheinung tritt. Innerhalb dieses vorgesehenen Leerweges steigt somit die Federkraft nicht an und es muß lediglich zu Beginn des Leerwe­ ges der Sprung in der Reibkraft überwunden werden, der sich beim Übergang in das Lastdämpfersystem ergibt.

Dabei wird das Leerlaufdämpfersystem nach Zurücklegen des Leerlaufverdrehwe­ ges durch Anschläge überbrückt. Somit ist von dieser Überbrückung an in dem darauffolgenden Leerweg kein Federkraftanstieg zu verzeichnen und die da wirk­ same Reibkraft ist über den Verdrehwinkel des Leerweges gleichbleibend.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Federn des Lastdämpfersystems in den Fenstern der Eingangsteile spielfrei bzw. mit geringer Vorspannung eingesetzt sind, und die Fenster des Ausgangsteils um das Maß der Leerweges umfangs­ mäßig größer ausgeführt sind. Damit können die Federn in den Eingangsteilen exakt geführt werden, was sich vor allem bei höheren Drehzahlen auswirkt.

Bei mehreren Federstufen im Lastdämpfersystem sind diese Federn der nächsten Stufen erfindungsgemäß in solchen Fenstern der Nabenscheibe angeordnet, die umfangsmäßig um das Maß des Leerweges (X + Y) und zusätzlich um ein weite­ res Maß größer ausgeführt sind als die in Ruhelage eingebauten Federn.

Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispie­ les näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die Prinzipdarstellung einer Kupplungsscheibe mit Last- und Leerlaufdämpfersystem;

Fig. 2 Federkennlinie und Reibkraftaufbau in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel;

Fig. 3 den Längsschnitt durch eine Kupplungsscheibe als Ausfüh­ rungsbeispiel.

Die Fig. 1 und 2 sind im Zusammenhang zu sehen. Die Prinzipan­ ordnung gem. Fig. 1 zeigt einen Torsionsschwingungsdämpfer in Ruhelage. Dabei sind die Federn 14 des Leerlaufsystems entspannt und die Nabenscheibe 6 des Lastdämpfers ist zentrisch zur Innen­ nabe 8 ausgerichtet, wobei die Innennabe 8 auf einer nicht darge­ stellten Getriebewelle drehfest angebracht ist. Zwischen Naben­ scheibe 6 und Innennabe 8 ist eine Spielverzahnung 7 angeordnet, die eine relative Verdrehung beider Teile um die Winkel α₁ bzw. α₂ ermöglicht. Die Spielverzahnung 7 ist dabei zwischen der In­ nennabe 8 und der Außennabe 5 angeordnet, wobei die Außennabe 5 einteilig mit der Nabenscheibe 6 ausgeführt ist. In der Naben­ scheibe 6 sind weiterhin mehrere am Umfang verteilte Fenster 18 angeordnet, die mit den Federn 10 des Lastdämpfersystems zusammen­ wirken. Zu beiden Seiten der Nabenscheibe 6 sind ein Reibbelag­ träger 3 bzw. ein Deckblech 4 angeordnet, welche ebenfalls mit Fenstern 19 bzw. 20 zur Aufnahme der Federn 10 ausgestattet sind. Die Fenster 19 und 20 sind mit einer derartigen umfangsmäßigen Erstreckung versehen, daß die Federn 10 zumindest spielfrei und ggf. mit geringer Vorspannung darin gehalten sind. Die entspre­ chenden Fenster 18 in der Nabenscheibe 6 sind umfangsmäßig um das Maß X in der einen Richtung und um das Maß Y in der anderen Rich­ tung größer ausgeführt als die umfangsmäßige Erstreckung der montierten Federn 10. Wie noch später in Verbindung mit der Be­ schreibung von Fig. 3 dargelegt, wirkt zwischen der Nabenschei­ be 6 und den Teilen 3 bzw. 4 bei Relativverdrehung die Reibkraft der Lastreibeinrichtung. Das Leerlaufdämpfersystem kann ebenfalls mit einer Reibeinrichtung versehen sein, die jedoch auf ein sehr niedriges Niveau eingestellt ist.

Bei Drehmomentbeaufschlagung der Eingangsteile des Lastdämpfer­ systems, d. h. bei Drehmomenteinleitung in den Reibbelagträger 3 und das Deckblech 4 entsprechend den Pfeilen in Zug- bzw. in Schubrichtung und bei festgehalten gedachter Innennabe 8, ergibt sich nun folgender Bewegungsablauf: Bei Drehmomentbeaufschlagung in Zugrichtung werden sämtliche Teile des Lastdämpfersystems in­ folge der zwischen ihnen wirkenden hohen Reibkraft der Lastreib­ einrichtung als komplette Einheit gegen die Kraft der Federn 14 des Leerlaufdämpfersystems in Gegenuhrzeigersinn verdreht. Dabei entsteht ein Drehmoment entsprechend der flachen Federkennlinie von Fig. 2, ausgehend von der Neutralstellung entsprechend dem Nullpunkt auf der Drehmoment- und der Verdrehwinkelachse. Der Drehmomentaufbau auf dieser flachen Federkennlinie erfolgt so lange, bis nach dem Zurücklegen des Winkels α₁ die Spielverzahnung 7 einseitig zur Anlage kommt. Von diesem Moment an ist das Leer­ laufdämpfersystem überbrückt und es kommt das Lastdämpfersystem zum Einsatz. Dies bedeutet, daß jedoch zunächst eine reine Reib­ kraft zu überwinden ist, da die Feder 10 des Lastdämpfersystems erst nach dem Zurücklegen des Weges X beaufschlagt wird. Der Verdrehwinkelweg X verläuft somit rein horizontal ohne Drehmo­ mentzunahme. Nachdem dieser Weg X zurückgelegt ist, wird die eine oder sämtliche Federn 10 des Lastdämpfersystems beaufschlagt und die Kennlinie weist ab hier einen wesentlich steileren Ver­ kauf auf. Beim Rückgang während des Drehmomentabbaues erfolgt zuerst ein Abbau und die Umkehr des Lastreibmomentes und dann ein Rücklauf parallel zum Hochlauf mit der gleichen steilen Fe­ derkennung. Am Knickpunkt zwischen der steilen und der flachen Federkennlinie, wenn also die Federn 10 entspannt sind, wird das Lastdämpfersystem als Einheit komplett eine Rücklaufbewegung durchführen entsprechend der Summe aus den Winkel α₁ und α₂. Dabei werden die Federn 14 des Leerlaufdämpfersystems entspannt und wieder gespannt. Nach diesem Durchlauf und nach den Anschla­ gen der Spielverzahnung 7 an den entgegengesetzten Kanten kommt wiederum das Lastdämpfersystem zum Einsatz, indem es mit seiner hohen Reibung über einen Weg von X + Y, währenddessen kein Dreh­ momentaufbau erfolgt. Anschließend an den Weg X + Y wird wiederum die steile Federkennlinie durchlaufen. Die daran anschließende Umkehrbewegung ist das genaue Gegenstück der soeben beschriebenen Drehbewegung. Nach einmaliger Verdrehung bis in den Lastbereich hinein ergeben sich die in Fig. 2 dargestellten und mit Pfeilen versehenen Drehmoment- und Reibkraftverläufe.

Durch den bezüglich des Drehmomentaufbaues wirksamen Leerweg in der Größe von X + Y, in welchem lediglich die Reibkraft des Last­ dämpfersystems wird ein besserer Übergang vom Leerlaufdämpfersystem zum Lastdämpfersystem erzielt und es werden die unerwünschten Anlaß- und Abstellgeräusche sowie die Einkuppelstöße vermieden.

In Fig. 3 ist an Hand einer ausgeführten Kupplungsscheibe 1 dar­ gestellt, wie das Prinzip gem. Fig. 1 umgesetzt werden kann. Um eine Drehachse 9 sind sämtliche konzentrischen Teile der Kupp­ lungsscheibe 1 drehbar angeordnet. Die Innennabe 8 ist mit einer Innenverzahnung zum drehfesten Aufsetzen auf eine nicht darge­ stellte Getriebewelle versehen. Sie ist nach radial außen über eine Spielverzahnung 7 mit der Außennabe 5 verbunden. Dabei legt das Spiel in der Größen α₁ + α₂ den Wirkungsbereich des Leerlauf­ dämpfersystems fest. Einteilig mit der Außennabe 5 ist die Naben­ scheibe 6 ausgebildet, die Fenster 18 zur Aufnahme von Torsions­ federn 10 für das Lastdämpfersystem aufweist. Zu beiden Seiten der Nabenscheibe 6 sind der Reibbelagträger 3 und das Deckblech 4 angeordnet, die über Abstandsniete 15 drehfest verbunden und auf Abstand gehalten sind. Der Reibbelagträger 3 ist radial außen über Niete 16 mit Federsegmenten 17 und Reibbelägen 2 verbunden. Radial innerhalb der Torsionsfedern 10 ist zwischen Reibbelagträ­ ger 3 und Deckblech 4 sowie Nabenscheibe 6 die Reibeinrichtung für das Lastdämpfersystem angeordnet, bestehend aus zwei Reibrin­ gen 21, einem Stützring 22 sowie einer Tellerfeder 23. Seitlich neben dem Reibbelagträger 3 und somit räumlich außerhalb des Lastdämpfersystems ist das Leerlaufdämpfersystem angeordnet, wobei die Nabenscheibe 11 dieses Systems fest auf der Innennabe angeordnet ist und die beiden Deckbleche 12 und 13 drehfest mit der Außennabe verbunden sind. In entsprechenden Fenstern der Na­ benscheibe 11 sowie den Deckblechen 12 und 13 sind Torsionsfe­ dern 14 für das Leerlaufdämpfersystem angeordnet. Dieser Aufbau wird prinzipiell auch beim Lastdämpfersystem durchgeführt, wobei in Fenstern 19 und 20 von Reibbelagträger 3 und Deckblech 4 eben­ falls die Torsionsfedern 10 eingesetzt sind. Bei entsprechender Anordnung der Fenster und der Federn gen. Fig. 1 ergibt sich eine Wirkungsweise entsprechend dem Drehmoment- und Reibkraftver­ lauf von Fig. 2. Dabei ist der äußere Aufbau der Kupplungsschei­ be 1 nicht an das System von Fig. 3 gebunden. Die gleiche Wir­ kungsweise kann auch erzielt werden, wenn das Leerlaufdämpfersystem in das Lastdämpfersystem räumlich integriert ist wie z. B. ent­ sprechend den deutschen Patentanmeldungen Nr. 33 45 409 und Nr. 34 15 927. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß das Last­ dämpfersystem mit verschiedenen Federgruppen ausgerüstet sein kann, welche nacheinander zum Einsatz kommen, so daß die Feder­ kennlinie zunehmend stufenweise steiler wird. In einem solchen Fall sind sämtliche Fenster für die Lastfedern in der Nabenschei­ be der Außennabe mindestens um das Maß X + Y größer auszuführen, wobei die später zum Einsatz kommenden Federn entsprechend größere Fenster benötigen.

Claims (4)

1. Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung mit einem Leerlaufdämpfersys­ tem mit Federung und gegebenenfalls Reibung und einem Lastdämpfersystem mit Federung und Reibung, wobei beide Dämpfersysteme in Reihe geschaltet sind und das Leerlaufdämpfersystem nur im Leerlaufbereich wirksam ist, ge­ kennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) Die Federn (10) des Lastdämpfersystems (3, 4, 6, 10) sind in entsprechen­ den Fenstern von Eingangsteil (3, 4) oder Ausgangsteil (6) mit einem Leerweg (X + Y) angeordnet,
• b) anschließend an den Wirkungsbereich des Leerlaufdämpfersystems (11, 12, 13, 14) im Bereich des Leerweges (X + Y) des Lastdämpfersys­ tems (3, 4, 6, 10) sind nur die konstante maximale Federkraft des Leerlauf­ dämpfersystems und die Reibkraft des Lastdämpfersystems wirksam.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlaufdämpfersystem (3, 4, 6, 10) nach Zurücklegen des Leerlaufver­ drehweges durch Anschläge (7) überbrückt ist.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10) des Lastdämpfersystems in den Fenstern (19, 20) der Ein­ gangsteile (3, 4) spielfrei bzw. mit geringer Vorspannung eingesetzt sind und die Fenster (18) des Ausgangsteils (6) um das Maß des Leerwe­ ges (X + Y) umfangsmäßig größer ausgeführt sind.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, bei welcher im Lastdämpfersystem we­ nigstens zwei Federstufen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn der zweiten Stufe in Fenstern der Nabenscheibe angeordnet sind, die umfangsmäßig um das Maß des Leerweges (X + Y) und zusätzlich um ein weiteres Maß größer ausgeführt sind als die in Ruhelage eingebauten Federn.