DE4243925A1

DE4243925A1 -

Info

Publication number: DE4243925A1
Application number: DE4243925A
Authority: DE
Inventors: Andrzej Szadkowski
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1993-07-01
Also published as: JPH05288242A; FR2685744B1; TW218408B; FR2685744A1; MX9207558A; KR100293292B1; GB9226676D0; GB2262797B; GB2262797A; CA2086180A1; CN1074985A; US5307913A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit externer Dämpfung, bei welcher eine Dämpfungseinrichtung einem Schwungrad und der Kupplung zugeordnet ist.

In Fahrzeugen, die eine Kupplung benutzen, um ein motorge triebenes Schwungrad mit der Eingangswelle eines Getrie bes zu kuppeln, besteht ständig die Notwendigkeit, die Schaltbarkeit zu verbessern und ein Rattern sowohl im Leerlauf als auch unter Antrieb zu minimieren. Dies kann erreicht werden, indem übermäßige Schwingungen im An triebszug im Betriebsbereich klein gehalten werden und indem der Weg und die Drehmomentkapazität der Kupplung erhöht werden.

Um gleichmäßige Schaltbedingungen beibehalten zu können, ist es erwünscht, die Trägheit im System während der Schaltvorgänge beizubehalten. Um einer Vielzahl von Be triebsparametern zu genügen, ist es erwünscht, eine Dämpfung mit zunehmender Flexibilität zu haben. Gegen wärtige Dämpfungssysteme sind allgemein nicht für einen breiten Betriebsbereich gedacht, da die Konstruktionen beschränkt sind, z. B. hinsichtlich der Flexibilität der Anzahl der Stufen und der Typen der verwendeten Dämpfungs federn. Um sowohl ein Rattern im Leerlauf als auch unter Antrieb zu eliminieren, sind daher sehr weiche Federn, teilweise mit negativer Federcharakteristik, erwünscht mit langem Federweg und einer großen Hysteresis im no minalen Antriebsbereich. Die Antriebslinien haben Resonan zen in ihren Betriebsbereichen, die minimiert werden soll ten, wenn überhaupt möglich. Diese Resonanzen neigen dazu, sich mit der Zeit zu verstärken und das Fahrzeug, in wel chem der Antriebszug verwendet wird, zu schädigen.

Die Erfindung betrifft allgemein ein Schwungrad mit einer Kupplung, die in einem Kupplungsgehäuse angeordnet ist, wobei eine Dämpfungseinrichtung zwischen dem Schwungrad und dem Kupplungsgehäuse außerhalb von beiden angeordnet ist. Die Dämpfungseinrichtung erlaubt eine relative Be wegung zwischen dem Kupplungsgehäuse und dem Schwungrad innerhalb der elastischen Grenzen der Dämpfungseinrichtung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Kupplungsmechanismus im Gehäuse eine stabile angetrie bene Scheibe, die eine minimale Trägheit und damit eine ver besserte Schaltbarkeit bietet, während der Kupplungsdeckel als zusätzliches Schwungrad dient. Der Kupplungsdeckel in Verbindung mit einem langen Federweg und einer relativ weichen Feder minimiert das Rattern sowohl im Leerlauf als auch bei angetriebenem Schwungrad und Kupplung.

Nach einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Dämpfungseinrichtung eine Mehrzahl von bogen förmigen Stabfedern, wobei ein Ende jeder Stabfeder am Schwungrad und das andere Ende am Kupplungsdeckel be festigt ist. Die Elastizität der Stabfedern erlaubt eine relative Winkelbewegung zwischen dem Schwungrad und dem Kupplungsdeckel, während die Federn das Schwung rad und das Kupplungsgehäuse in Richtung eines unbe lasteten Zustandes der Stabfedern zu beaufschlagen suchen.

Die Erfindung umfaßt ferner die Kombination der vorbe schriebenen Baugruppe aus einem Schwungrad und einem Kupplungsgehäuse mit einer Dämpfungseinrichtung, die zwischen beiden angeordnet ist, mit einem Motor und einem Getriebe zum Antrieb eines Fahrzeuges.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seiten ansicht einer Kupplung mit externer Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt und in auseinanderge zogener Darstellung die Kupplung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt im Schnitt die Kupplung nach den Fig. 1 und 2 unter Verwendung einer Dämpfer-Komponente mit einer Gruppe von Stabfedern.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Dämpfer- Komponente nach Fig. 3.

Fig. 5 zeigt in Form einer graphischen Dar stellung das Drehmoment als Funktion der Winkelverschiebung für eine der Stabfedern nach den Fig. 3 und 4.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Kupplung 10 nach der Er findung, wobei ein von einem Motor 13 angetriebenes Schwung rad 12 mit einer Kupplungsanordnung 14 gekuppelt ist über eine Dämpfungseinrichtung 16, die zwischen der Kupplung und dem Schwungrad eingebaut ist. Die Kupplung 14 koppelt das Schwungrad 12 mit einer Welle 19, die mit einem Ge triebe 20, beispielsweise eines Fahrzeuges, verbunden ist. In der Kupplungsanordnung 14 ist eine Scheibe 21 angeord net, die fest mit der Ausgangswelle 19 verbunden ist und normalerweise in Eingriff mit einer Reibfläche 24 vorgespannt ist mit Hilfe von nicht gezeigten Kupplungsfedern in üb licher Weise. Die Kupplungsscheibe 21 ist eine stabile Scheibe, die mittels einer Verzahnung 26 fest mit der Welle 19 verbunden ist. Die Welle 19 ist die Eingangswelle des Getriebes 20. Ein schwerer Kupplungsdeckel 32 ist mittels koaxialer Lager 28 und 30 auf der Welle 19 gelagert, so daß, wenn die Welle von der Kupplung 14 abgekoppelt wird, die Welle sich relativ zum Kupplungsdeckel drehen kann. Normalerweise, wenn die Kupplung 14 eingerückt wird durch Andrücken der Kupplungsscheibe 21 gegen die Fläche 24 mit der Kupplungsplatte 22, dann rotiert die Ausgangswelle 19 mit dem Schwungrad 12. Wenn die Kupplung 14 ausgerückt wird, ist die Ausgangswelle 19 nicht mehr mit dem Schwung rad 12 und dem Deckel 32 gekoppelt, so daß das Schwungrad und die Ausgangswelle 19 relativ zueinander rotieren kön nen.

Nach der Erfindung ist die Dämpfungseinrichtung 16 zwischen dem Schwungrad 12 und dem Kupplungsdeckel 32 eingebaut mit tels einer Positioniereinrichtung, die in der dargestellten Ausführungsform einen Rand 34 hat, der in einer Nut 36 des Deckels 32 aufgenommen ist, ferner einen weiteren Rand 38, der hinter das Schwungrad 12 greift, um die Baugruppe zusammenzuhalten, während eine relative Be wegung zwischen dem Schwungrad und dem Deckel 32 ermöglicht ist. Der Deckel 32 hat eine Nabe 40, die sich durch eine kreisförmige Öffnung 42 in der Dämpfungs einrichtung 16 erstreckt und die in einem Lager 44 im Schwungrad 12 gelagert ist, so daß das Gehäuse oder der Deckel 32 drehbar bezüglich dem Schwungrad ist. Die Dämpfungseinrichtung 16 bildet eine elastische Verbindung zwischen dem Schwungrad 12 und dem Deckel 32, und sie er laubt eine relative Bewegung des Schwungrades und des Deckels innerhalb der Grenzen der elastischen Abbiegung oder Auslenkung, die durch die Dämpfungseinrichtung 16 geschaffen wird. Die Dämpfungseinrichtung 16 kann in je der geeigneten Form ausgebildet sein, die eine relative Bewegung zwischen dem Schwungrad 12 und dem Deckel 32 die Dämpfungseinrichtung elastisch beaufschlagt, wenn der Deckel 32 und das Schwungrad 12 aus einem unbelasteten Zustand der Dämpfungseinrichtung gegeneinander verschoben werden.

In den Fig. 3 und 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform 45 der Dämpfungseinrichtung 16 dargestellt, wobei diese Dämpfungseinrichtung 45 eine Mehrzahl von Stabfedern 42, 44, 46 und 48 umfaßt. Die Stabfeder 42 hat ein erstes Ende 50, das schwenkbar mittels eines Stiftes 52 mit dem Schwungrad 12 verbunden ist, und sie hat ein zweites Ende 54, das mittels eines Drehzapfens 56 schwenkbar mit der Rückwand 58 des Gehäuses oder Deckels 32 verbunden ist. Ebenso hat die Stabfeder 44 erste und zweite Enden 60 und 62, die schwenkbar über Stifte 64 und 66 mit dem Schwungrad und der Rückwand 58 des Gehäuses 32 verbunden sind. Die Stabfeder 46 hat erste und zweite Enden 68 und 70, die mittels Stiften 72 und 74 schwenkbar mit dem Schwungrad und der Rückwand des Deckels 32 verbun den sind; und die Stabfeder 48 hat erste und zweite Enden 76 und 78, die schwenkbar auf Stiften 80 und 82 sitzen und mit dem Schwungrad und der Rückwand des Kupplungsdeckels entsprechend verbunden sind. Die Stifte 52, 64, 72 und 80 sitzen auf der Antriebsseite der Dämpfungseinrichtung 45, während die Stifte 56, 66, 74 und 82 auf der getriebenen Seite der Dämpfungseinrich tung 45 angeordnet sind.

Während die Dämpfungseinrichtung 45 nach den Fig. 3 und 4 vier Stabfedern 42-48 verwendet, kann auch eine größere oder kleinere Anzahl von Stabfedern verwendet werden. Beispielsweise können drei Stabfedern verwendet werden, wie z. B. in der US-Patentanmeldung Nr. 07/813 702 beschrieben ist. Ebenso wie dort beschrieben ist, sind die Stifte 56, 66, 74 und 82, über welche die zwei ten Enden der Stabfedern 42, 44, 46 und 48 schwenkbar mit der Rückwand 50 des Deckels 32 verbunden sind, um mehr als 180° gegen die ersten Stifte 52, 64, 72 und 80 versetzt, welche die ersten Enden der Stabfedern schwenkbar mit dem Schwungrad 12 verbinden. Dies führt zu einer teilweise negativen Feder-Charakteristik, wo durch Getrieberattern im Leerlauf im Getriebe 20 vermie den wird, das mit der Ausgangswelle 19 verbunden ist, und ebenso ein Rattern unter Antrieb. Die Stabfedern 42-48 können eine sehr weiche Elastizität haben, und infolge ihrer spiralförmigen Form ermöglichen sie einen langen Weg und einen großen Hysteresiseffekt im nominellen Be reich.

Da die Dämpfungseinrichtung 16 zwischen dem Schwungrad 12 und der Kupplung 14 eingebaut ist, erlaubt die externe Dämpfung eine relative Drehung zwischen dem Schwungrad 12 und der Kupplung 14 innerhalb eines Bereiches, der durch die Dämpfer-Abbiegungen oder Auslenkungen begrenzt ist. Diese relative Drehung kann relativ groß sein. Der Bereich der Winkelablenkung kann bis etwa 41° betragen. Wenn er forderlich oder erwünscht, kann dieser Ablenkbereich bei der extern gedämpften Kupplungsanordnung 10 nach der Er findung gesteigert oder reduziert werden.

Bevorzugt wird bei der vorliegenden Erfindung ein Bereich einer Winkelverschiebung des Kupplungsgehäuses 32 re lativ zum Schwungrad 12 von etwa +30° bis etwa -30°, be züglich einer 0°-Bezugsstellung, die durch den nicht ab gebogenen Zustand der Stabfedern 42, 44, 46 und 48 be stimmt ist. Die zweiten Enden 54, 62, 70 und 78 der Stab federn 42, 44, 46 und 48 können sich im Winkel abbiegen bezüglich der ersten Enden 50, 60, 64 und 68 über einen Bereich von etwa 150° bis etwa 210°, um eine 180°-Be zugsstellung, die durch den unabgebogenen Zustand der Stabfedern bestimmt ist.

Um eine teilweise negative Feder-Charakteristik zu schaffen, wie in Fig. 5 dargestellt ist, können die zweiten Enden 54, 62, 66 und 70 der Stabfedern 42, 44, 46 und 48 mehr als 180° von den ersten Enden 50, 60, 68 und 76 der Stab federn entfernt sein.

Der Kupplungsdeckel 32 wirkt als Schwungrad zusätzlich zum Schwungrad 12, während die Trägheit der Antriebsscheibe 21 sehr klein gehalten ist. Ferner erhält man durch die Be lastung der Druckplatte 22 die erforderliche Hysteresis- Steuerung. Diese Charakteristiken der Kupplung 10 mit ex terner Dämpfung verbessern die Schaltbarkeit des Getriebes 20, das durch die Ausgangswelle 19 angetrieben wird, wo bei ferner sowohl im Leerlauf als auch unter Antrieb ein Rattern oder Klappern des Getriebes minimiert wird.

Claims

1. Kupplung mit einem Schwungrad (12), einem Kupp lungsgehäuse (32), in welchem eine getriebene Scheibe (21), eine Druckplatte (22), und eine Reib fläche (24) angeordnet sind, wobei die getriebene Scheibe (21) zwischen der Reibfläche (24) und der Druckplatte (22) liegt, einer Welle (19), auf der das Kupplungsgehäuse (32) gelagert ist, wobei die Welle (19) mit der getriebenen Scheibe (21) drehfest verbunden ist, während die Druckplatte (22) die Scheibe (21) in Eingriff mit der Reib fläche (24) drückt, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung (16), die zwischen dem Schwung rad (12) und der Kupplung (14) angeordnet ist, daß die Dämpfungseinrichtung (16) aus einer Mehrzahl von Stabfedern (42-48) gebildet ist, die erste Enden (50, 60, 68, 76) und zweite Enden (54, 62, 70, 78) aufweist, daß ferner die ersten Enden mit dem Schwungrad (12) und die zweiten Enden mit dem Kupplungsgehäuse (32) verbunden sind, daß die ersten und die zweiten enden jeder Stabfeder einen Winkelabstand voneinander haben, der kleiner ist als eine volle Windung, aber größer als 180°, wo bei dieser Winkel ausreicht, um eine teilweise ne gative Feder-Charakteristik zu schaffen, wodurch die Stabfedern (42, 44, 46, 48) sich elastisch aus einem unbelasteten Zustand abbiegen, um eine rela tive Drehbewegung zwischen dem Schwungrad (12) und dem Kupplungsgehäuse (32) zu ermöglichen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und das Schwungrad koaxial relativ zueinander angeordnet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (32) eine axial vorstehende Nabe (40) aufweist, die koaxial zum Schwungrad (12) ist, und daß das Kupplungsgehäuse über die Nabe (40) drehbar im Schwungrad (12) gelagert ist.

4. Kombination aus einer Kupplung und einem Schwung rad mit einem Motor und einem Getriebe, die um eine Achse drehbar sind, mit einem Schwungrad (12), einer Kupplung (14) mit einem Kupplungsgehäuse (32), in welchem eine getriebene Scheibe (21), eine Druck platte (22) und eine Reibfläche (24) angeordnet sind, wobei die getriebene Scheibe (21) zwischen der Reibfläche (24) und der Druckplatte (22) liegt, einer Ausgangswelle (19), auf der das Kupplungsge häuse (32) gelagert ist, wobei die Ausgangswelle (17) drehfest mit der getriebenen Scheibe (21) zur Drehung mit dieser ausgebildet ist, während die Druckplatte (22) die Scheibe (21) in Eingriff mit der Reibfläche (24) drückt, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung (16) mit einer Vorspan nung, welche das Schwungrad (12) und das Kupplungsge häuse (32) beaufschlagt, um eine relative Winkel position einzunehmen, in der die Dämpfungseinrichtung (16) unbelastet ist, daß ferner die Dämpfungseinrich tung (16) zwischen dem Schwungrad (12) und der Kupplung (14) angeordnet ist, daß die Dämpfungsein richtung (16) aus einer Mehrzahl von Stabfe dern (42-48) besteht, die erste Enden (50, 60, 68, 76) und zweite Enden (54, 62, 70, 78) ha ben, daß die ersten Enden mit dem Schwungrad (12) und die zweiten Enden mit dem Kupplungsgehäuse (32) verbunden sind, und daß die ersten und zweiten Enden jeder Stabfeder einen Winkelabstand voneinander haben, der kleiner ist als eine volle Windung, daß dieser Winkel aber größer als 180° ist, und ausreicht, um eine teil weise negative Federcharakteristik zu erzeu gen, wodurch die Stabfedern sich elastisch ab biegen aus einem unbelasteten Zustand heraus, um eine relative Drehbewegung zwischen dem Schwungrad (12) und dem Kupplungsgehäuse (32) zu ermöglichen.

5. Kombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Stabfedern mittels ihrer ersten und zweiten Enden entsprechend mit dem Schwungrad und dem Kupplungsgehäuse über Drehzapfen ver bunden sind.

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Stabfedern an ihren ersten und zweiten Enden entsprechend mittels Drehzapfen mit dem Schwungrad und dem Kupplungsgehäuse verbunden sind.

7. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Stabfedern vorgesehen sind.

8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Stabfedern in einer gemeinsamen Ebene quer zur Drehachse der Kupplung liegen.

9. Kombination nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens drei Stabfedern vorgesehen sind.

10. Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stabfedern in einer gemein samen Ebene quer zur Drehachse der Kupplung liegen.