DE68910769T2

DE68910769T2 - Kupplungsscheibe.

Info

Publication number: DE68910769T2
Application number: DE89117895T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Maki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: EP0361458A2; EP0361458B1; EP0361458A3; DE68910769D1; US4993530A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibenbaugruppe bzw. Kupplungsscheibe mit einem variablen Hysteresemechanismus für den Gebrauch in einem Kraftfahrzeug.
Eine herkömmliche Kupplungsbaugruppe hat einen variablen Hysteresemechanismus, welcher die Hysterese in mehreren Betriebsphasen ändert. Eine Kupplungsbaugruppe dieser Gattung hat jedoch eine Treppe oder Anzahl aufeinanderfolgender Stufen zwischen einer ersten Hysteresephase und einer zweiten Hysteresephase und wird in einem Antriebssystem benutzt, in welchem Geräusche und Vibrationen entsprechend den Änderungen des Motordrehmoments erzeugt werden. Andererseits ist eine herkömmliche Kupplungsscheibenbaugruppe mit einem variablen Hysteresemechanismus bekannt, welche die Hysterese in einer stetigen stuf enlosen Weise entsprechend der Änderung eines Torsionswinkels verändert.
Als ein Stand der Technik wird die JP-OS 58-637 (1983) in den Figuren 9 und 10 gezeigt. In dieser herkömmlichen Kupplungsscheibenbaugruppe ist ein Nockenmechanismus zwischen einer Grundplatte 75 und einer Schubplatte (Steuerbauteil) 77 angeordnet, wobei eine Federkraft mittels des Nockenmechanismus entsprechend dem Torsionswinkel variiert wird. Die Drehmomentvariation, welche auf die Grundplatte 75 übertragen wird, wird nämlich durch den Nockenmechanismus (Nocke 75d und Nockenfläche 77d) in eine Axialverschiebung umgewandelt, wobei die Axialverschiebung die Last bzw. Kraft einer Tellerfeder 78 verändert, wodurch die Hysterese vergrößert oder verkleinert wird.
Bei diesem Mechanismus jedoch wirkt die Federkraft beständig auf die Nocke, welche infolge der Gleitbewegung der Nocke einfach abgeschliffen wird. Überdies wird die Hysterese von einem niedrigem Niveau auf ein hohes Niveau durch die variable Hysterese erzeugt, so daß im Falle eines Abriebs der Nocke die Kraft der Feder 78 verändert wird. Folglich kann keine stabile Hysterese erhalten werden.
Aus der FR-A-25 774 014 ist eine Kupplungsbaugruppe bekannt, mittels der ein Drehmoment einer Eingangswelle über einen Hysteresemechanisms auf eine Ausgangswelle übertragbar ist. Der Hysteresemechanismus wird hierbei durch einen Nockenmechanismus gebildet, der zwischen einer Grundplatte und einer Schubplatte angeordnet ist. Bei einer bestimmten Relativdrehung der Eingangs- und der Ausgangswelle wird eine Federkraft auf den Nockenmechanismus aufgebracht, die sich bei sich vergrößernden Relativdrehwinkel entsprechend einer Hysteresekurve weiter erhöht und somit die Übertragung eines größeren Drehmoments erlaubt. Damit folgt die bekannte Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß der FR-A-25 774 014 dem Prinzip des Stands der Technik entsprechend der JP-OS 58-637.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Kupplungsscheibenbaugruppe mit einem Hysteresemechanismus zu schaffen, welche verbesserte Verschleißcharakteristiken aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im anliegenden Hauptanspruch gelöst.
Gemäß diesem Anspruch 1 umfaßt der Hysteresemechanismus ein Plattenbauteil mit darauf ausgebildeten Nockenflächen und ein Federbauteil welches eine Anzahl von Vorsprüngen aufweist. Die Erfindung besteht nunmehr darin, daß die Nockenflächen sowie die Vorsprünge jeweils mit dem Boden oder Grund des Plattenbauteils und des gegenüberliegenden Federbauteils in Kontakt sind, so daß hierdurch die Gesamtkontaktfläche zwischen beiden Komponenten erhöht wird. Dabei können die Vorsprünge sowie die Nockenfläche vorzugsweise derart gestaltet sein, daß im Normalzustand der Kupplungsscheibenbaugruppe, d. h. bei fehlender Relativdrehung der Eingangswelle bezüglich der Ausgangswelle keine Kraft des Federbauteils auf das Plattenbauteil ausgeübt wird. Auf diese Weise wird der Abrieb an den Vorsprüngen und an den Nockenflächen verringert und die Standzeit der gesamten Vorrichtung erhöht.
Dies und andere Aufgabemerkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und wobei die Figuren folgendes zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Kupplungsscheibenbaugruppe, entsprechend der Linie I-I in Fig. 2, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht und eine Teilschnittansicht einer Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines Nockenmechanismus gemäß der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Nockenmechanismuses gemäß Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Nockenmechanißmus entsprechend der Linie V-V in Fig. 3.
Fig. 6 zeigt eine Graphen des Hysteresebetriebs der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibenbaugruppe.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht einer Kupplungsscheibenbaugruppe, gemäß einem erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend der Linie I-I in Fig. 2.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht eines Hysteresemechanismusses in Fig. 7.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Kupplungsscheibenbaugruppe.
Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Kupplungsscheibenbaugruppe entsprechend der Linie VIII- VIII in Fig. 9.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt die Kupplungsscheibenbaugruppe einen Nabe 1, die durch eine Keilwellenverbindung 1a mit einer Ausgangswelle (in den Figuren nicht dargestellt) verbunden ist. Ein Nabenflansch 2, welcher koaxial mit der Nabe 1 über Wellenkeile 1b und 2b in Eingriff ist, sowie eine Scheibenplatte 4 und eine Grundplatte 3 sind koaxial drehbar miteinander über Hysteresemechanismen 23 und 24 verbunden, die zwischen der Scheibenplatte 4, der Grundplatte 3 sowie der Nabe 1 und dem Flansch 2 angeordnet sind. Die Wellenkeile 1b, 2b haben einen Umfangsspalt und drehen relativ zueinander um einen vorbestimmten Winkel. Zwischen der Nabe 1 und dem Nabenflansch 2 ist eine Vertiefung 33 vorgesehen. In der Vertiefung 33 ist eine Torsionsfeder 17 durch Federsitze 16, 18 positioniert. Wird die Nabe 1 und der Nabenflansch 2 relativ zueinander gedreht, wird ein Drehmoment vom Nabenflansch 2 auf die Nabe 1 durch die Torsionsfeder 17 übertragen.
Stirnplatten 29 sind auf der anderen Seite der Scheibenplatte 4 befestigt, wobei Reibglieder 31 an beiden Seiten der Stirnplatten 29 mittels Nieten 30 befestigt sind. Die Scheibenplatte 4 ist mittels Stifte 27 integral an der Grundplatte 3 befestigt. Der Hysteresemechanismus 23 ist zwischen der Nabe 1 und den Platten 3, 4 angeordnet, während der Hysteresemechanismus 24 zwischen dem Nabenflansch 2 und den Platten 3 und 4 vorgesehen ist. An einem äußeren Umfang des Nabenflansches 2 ist eine Vertiefung 2c ausgebildet, wobei der Stift 27 in Umfangsrichtung über die gesamte Ausdehnung der Vertiefung 2c des Nabenflansches 2 drehbar ist. Im Nabenflansch 2 sind die Scheibenplatte 4 und die Grundplatte 3 relativ zueinander angeordnet und durch Torsionsfedern 19, 25, 26 miteinander verbunden, welche in in jeder Platte vorgesehenen Vertiefungen eingefügt sind.
Der erste Hysteresemechanismus 23 umfaßt um eine Zentrierhülse 20, eine Druckscheibe 12, ein Druckfutter 13 und eine Scheibe 14 zwischen der Scheibenplatte 4 und der Nabe 1. Eine Kegel- oder Tellerfeder 8, eine Druckplatte 7 ein Druckfutter 6 und eine Druckscheibe 5 vervollständigen den ersten Hysteresemechanismus, in dem sie zwischen der Grundplatte 3 und der Nabe 1 positioniert werden.
Der zweite Hysteresemechanismus 24 umf aßt ein Druckfutter 43, einen Nockenplatte 44, eine Nockenfeder 15, eine Druckplatte 46 und ein Druckfutter 47 zwischen der Scheibenplatte 4 und dem Nabenflansch 2, wobei eine Kegel- oder Tellerfeder 48, eine Druckplatte 49 sowie ein Druckfutter 40 den zweiten Hysteresemechanismus 24 vervollständigen.
Der erste Hysteresemechanismus 23 bestimmt die Hysterese in dem Torsionswinkelbereich von A nach C gemäß Fig. 6 und der zweite Hysteresemechanismus 24 die Hysterese in den Tosionswinkelbereicht C bis E gemäß Fig. 6. Eine fortlaufende variable Hysterese entsprechend dem Tosionswinkel ist in H2 gemäß Figur 6 dargestellt.
Die Nockenplatte 44, welche durch einen Axialpreßvorgang ausgebildet werden kann, hat einen ringförmigen flachen Abschnitt 44a, einen Flanschabschnitt 44b und Vorsprünge 44c. Der Flanschabschnitt 44b ist in einer im wesentlichen zylindrischen Form an einer äußeren Umfangskante des flachen Abschnitts 44a ausgebildet. Die Vorsprünge 44c sind axial entlang einer Innenseite des Abschnitts 44a ausgebildet. Die Vorsprünge 44c sind fest in den Vertiefungen 2d eingesetzt, welche in der Nabe 1 ausgebildet sind. Aus diesem Grund wird die Nockenplatte 44 durch die Vorsprünge 44c an ihren Umfang am Nabenflansch fixiert. Auf dem flachen Abschnitt 44a sind vier Nockenflächen 44d in in Umfangsrichtung gleichen Abständen ausgebildet. Jede Nockenfläche 44d ist trapezförmig ausgebildet und ist mit der Nockenfeder 45 in Eingriff. Die Nockenfeder 45 ist in dem Raum zwischen dem Flanschabschnitt 44b und den Vorsprüngen 44c eingefügt. Die Nockenfeder 45 ist eine ringförmige Blattfeder und hat in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet abwechselnd Spitzen oder erhöhte Abschnitte 45a und Stümpfe 45b (durch Mittellinien in Figur 3 dargestellt) in einer im wesentlichen wellenförmigen Form. Die Spitzen oder erhöhten Abschnitte 45a erstrecken sich in Richtung zur Nockenplatte 44 und haben gekrümmte Vorsprünge 45c, die sich quer zum Ende der Spitzen 45a erstrecken. Gemäß den Figuren 4 und 5 ist die Nockenfeder 45 innerhalb der zylindrischen Nockenplatte 44 derart angeordnet, daß die Seite der gekrümmten Vorsprünge 45c mit der Nockenplatte 44 in Eingriff bringbar und die hintere oder gegenüberliegende Seite der gekrümmten Vorsprünge mit der Druckplatte 46 in Eingriff bringbar ist, welche im Umfang mit der Nockenfeder 45 durch eine Vertiefung 45d Verbunden ist. Das Druckfutter 47 ist zwischen der Druckplatte 46 und dem Nabenflansch 2 zwischengeschaltet. Der Vorsprung 14a der Druckscheibe 14 des Hysteresemechanismus 23 ist mit den gegabelten Vorsprüngen 45e durch die Vertiefung 45d im Eingriff. Der Betrag der Hysterese, welche zwischen zwei Nockenflächen des gekrümmten Vorsprungs durch das Druckfutter 47 erzeugt wird, wird durch den Federkonstantenkoeffizienten, den Betrag der Auslenkung (entsprechend der Form der Nockenfläche) und ähnliche Werte der Feder 45 geregelt.
Das Drehmoment der Platten 3, 4 in die Richtung A gemäß Figur 2 wird auf die Zentrierhülse 20, die Druckplatte 7 und die Druckfutter 13 und 6 übertragen Entsprechend dem ersten Hysteresemechanismus 23 wird das Hysteresemoment H1 in Figur 6 gezeigt. Liegt der Betrag des Eingangsdrehmoments über dem Punkt A, bewegen sich die Platten 3, 4 gleitend relativ zu der Nabe 1. Zu dieser Zeit wird ein Drehmoment auf den Nabenflansch 2 durch die Platten 3, 4 und dem Hysteresemechanismus 24 und ferner auf den Sitz 18 durch den Wellenkeil 2b übertragen, welcher die Feder 17 zusammendrückt. Bei diesem Zusammendrückvorgang ist der erste Federkonstantenkoeffizient k1 entsprechend dem Federkonstantenkoeffizienten der Feder 17 bestimmt. Die Nockenfeder 45 ist mit der Nabe 1 durch die Druckscheibe 14 fest verbunden, und die Nockenplatte 4, welche mit dem Flansch 2 im Eingriff ist, wird mit dem Hubflansch 2 gedreht. Die Nockenplatte 44 bewegt sich um einen Winkel d1, wobei die Nockenfläche 44d mit dem gekrümmten Abschnitt 45c in Kontakt kommt. Nach diesem Zustand beginnt die Nockenfeder 45 einen Auslenkungsvorgang. In diesem Auslenkungsvorgang drückt die Nockenfläche 44d die gekrümmten Vorsprünge 45c zusammen, wodurch die Nockenfeder 45 ausgelenkt wird und eine Federkraft bezüglich des Auslenkbetrages erzeugt wird. Dieser Auslenkungsbetrag erhöht sich entsprechend dem Torsionswinkel bezüglich dem Nockenbetrieb, wodurch die Federkraft in Relation zum Torsionswinkel erhöht wird. Die Hysterese H2 gemäß der Federkraft tritt zwischen dem Nabenflansch 2 und dem Druckfutter 47 auf und erhöht sich in Relation zum Tosionswinkel (in Figur 6 zwischen b und c dargestellt). Die Nockenplatte 44 wird um einen Winkel d2 bewegt, wobei der gekrümmte Vorsprung 44c mit dem Boden bzw. der Wurzel der Nockenfläche 44d in Berührung kommt. In diesem Zeitpunkt erfährt die Auslenkung eine Maximum, wobei das Hysteresemoment in H3 gezeigt wird (Punkt c). In dieser Position ist der Wellenkeil 1b der Nabe 1 mit dem Wellenkeil 2b des Flansches 2 in Eingriff. Erhöht sich das Eingangs-drehmoment über den Punkt c bewegen sich die Platten 3, 4 gleitend relativ zum Nabenflansch 2, wobei das Eingangs-drehmoment auf die Federn 19, 25 übertragen wird. In diesem Zusammendrückvorgang (d3) zeigt die zweite Charakteristik k2 entsprechend der Steifigkeit der Feder 29, 25 durch die Vertiefungen 3a, 4a der Platten 3, 4, wobei die Federn 19, 25 zusammengedruckt werden. Gegen Ende dieses Vorgangs ist ein Ende der Feder 26 mit der Vertiefung 2a des Nabenflansches 2 in Berührung, wodurch das Eingangsdrehmoment über die Vertiefung 2a auf den Nabenflansch 2 übertragen wird. Die Feder 2b ist in den Vertiefungen 4a, 3a mit einer vorbestimmten Vorspannung angeordnet, wodurch das Hysteresedrehmoment auf den Punkt D erhöht wird. Hierauf zeigt die dritte Charakteristik k3 entsprechend dem Federkonstantenkoeffizienten der Feder 26. Am Ende des Zusammendrückvorgangs d4 ist der Stift 27 mit einer Seite der Vertiefung 2c des Nabenflansches 2 in Berührung. In diesem Fall wird das Eingangsdrehmoment auf den Nabenflansch 2 durch den Stift 27 übertragen, wobei die Platten 3, 4 einheitlich sowohl mit der Nabe 1 als auch mit dem Nabenflansch 2 rotieren.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel weist eine Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß den Figuren 7, 8 im wesentlichen die gleiche Konstruktion auf, mit Ausnahme der Form der in Figur 1 gezeigten Nockenplatte 44. Die Nockenplatte 44 hat eine Mehrzahl von Flanschabschnitten 50, welche entlang der Seitenfläche des Nabenflansches 2 ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Flanschabschnitten 50 in gleichen Abständen am äußeren Umfang der Nockenplatte 44 angeordnet sind. Die Nockenplatte 44 ist integral zwischen den Flanschabschnitten 50 und dem Nabenflansch 2 mittels einer Niete 51 befestigt, wobei infolge der Mehrzahl von Flanschabschnitten so, welche am äußeren Umfang der Nockenplatte 44 angeordnet sind, die Kraft der Kegel- oder Tellerfeder 48 nur auf die Druckplatte 49 und das Druckfutter 40, 43 und nicht auf die Nockenfeder 45 die Druckplatte 46 und das Druckfutter 47 einwirkt. Als Ergebnis hiervon kann eine stabile Hysterese erhalten werden
Der Nockenmechanismus gemäß der Erfindung kann unabhängig vom bekannten Hysteresemechanismus angrenzend zum nächsten Hohlraum (in dem zylindrischen Plattenabschnitt) angeordnet werden, wodurch der Nockenmechanismus ein fortlaufendes variables Hysteresedrehmoment proportional zu dem Torsionswinkel über einen vorbestimmten Winkelbereich zuläßt. Die wellenartige Blattfeder kann auf einfache Weise die Hysteresecharakteristikkurve entsprechend einer Fahrzeugklasse und teilweise die fortlaufende variable Hysteresecharakteristikkurve schaffen.
Eine Änderung der Form der Nockenfläche bezüglich des Federbauteils und des Plattenbauteils oder eine Änderung des Federkonstantenkoeffizienten des Federbauteils kann eine Auswahl für den Betrag der sich entwickelten Hysterese schaffen.
Eine Kupplungsscheibenbaugruppe ist mit einem fortlaufenden variablen Hysteresemechansimus versehen, welcher Lärm und Vibrationen des Antriebssystems reduziert. Der fortlaufende variable Hysteresemechanismus umfaßt ein Plattenbauteil, ein Federbauteil und ein Reibfutterbauteil zwischen dem Nabenbauteil und dem Scheibenbauteil. Eine Nockenfläche ist auf einer Seite des Plattenbauteils und/oder Federbauteils ausgebildet, wobei ein Vorsprung am Federbauteil und/oder an dem Plattenbauteil vorgesehen ist. Ein Eingriffsmechanismus ist zwischen dem Plattenbauteil und dem Nabenbauteil angeordnet, wobei die fortlaufende variable Hysterese zwischen dem Scheibenbauteil und dem Nabenbauteil erzeugt wird.

Claims

1. Kupplungsscheibe mit

einem Nabenbauteil (1), das an einer Ausgangswelle angeschlossen ist,

einem Scheibenbauteil (4), das koaxial und drehbar an das Nabenbauteil (1) angebaut und mit einer Eingangswelle verbunden ist,

einem Hysteresemechanismsu (24), der ein Plattenbauteil (44), ein Nockenfederbauteil (45) und ein Reibfutterbauteil (47) aufweist und zwischen dem Scheibenbauteil (4) und einem Nabenflansch (2) angeordnet ist, der mit dem Nabenbauteil (1) durch einen Eingriffsmechanismus (17, 1b, 2b) drehbar in Eingriff ist, um ein Hysteresedrehmoment zwischen dem Nabenbauteil (1) und dem Scheibenbauteil (4) aufzubauen,

durch gekennzeichnet, daß

der Nabenflansch (2) fest an dem Plattenbauteil (44) befestigt ist, welches mit einer Vertiefung von konstanter axialer Länge versehen ist, in der das Nockenfederbauteil (45) positioniert ist, wobei

eine Nockenfläche (44d) entweder auf dem Plattenbauteil (44) oder dem Nockenfederbauteil (45) ausgebildet ist, dies derart vorsteht, daß sie entweder das Plattenbauteil (44) oder das Nockenfederbauteil (45) berührt, und

ein Vorsprung (4sa) auf dem jeweils anderen, entweder dem Plattenbauteil (44) oder dem Nockenfederbauteil (45) ausgebildet ist, der gleitend die Nockenfläche (44d) innerhalb eines Bereichs eines Relativwinkelversatzes zwischen dem Plattenbauteil (44) und dem Nockenfederbauteil (45) berührt, wodurch der Hysteresenmechanismus (24) ein kontinuierlich variables Hysteresedrehmoment über einen vorbestimmten Torsionswinkel dann erzeugt, wenn das Nabenbauteil (1) und das Scheibenbauteil sich relativ zueinander bewegen.

2. Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenflansch (2) mit dem Plattenbauteil (44) durch Niete (51) verbunden ist.

3. Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenbauteil (44) einen Flanschabschnitt (50) aufweist, der an dessen äußerem Umfang angeordnet ist und entlang einer seitenfläche des Nabenflansches (2) in einer Weise ausgebildet ist, die eine radiale Relativbewegung zwischen beiden Bauteilen verhindert.

4. Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenbauteil (44) eine äußere Seitenkante (44b) in einer im wesentlichen zylindrischen Form aufweist, wobei die Vertiefung in einem inneren Abschnitt der äußeren Kante (44b) vorgesehen ist.

5. Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenfederbauteil (45) eine Wellenblattfeder ist.

6. Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen weiteren Hysteresemechanismus (23), der eine Zentrierhülse (20), eine Tellerfeder (8) und zumindes ein Druckfutter (6, 13) aufweist und zwischen dem Nabenbauteil (1) und dem Scheibenbauteil (4) angeordnet ist, um ein Drehmoment von dem Scheibenbauteil (4) über die Zentrierhülse (20) und dem Druckfutter (6, 13) auf das Nabenbauteil (1) zu übertragen.

7. Kupplungsscheibenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (45a) mit der Wurzel der Nockenfläche (44d) in Kontakt bringbar ist.