DE8204681U1

DE8204681U1 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE8204681U1
Application number: DE19828204681U
Authority: DE
Original assignee: Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho, Neyagawa, Osaka
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1982-08-05
Also published as: US4470494A; DE3206068A1; JPS57136025U; DE3206068C2; JPS6145375Y2

Description

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Dipl.-lng. Otto Flügel, Oipl.-lng. Manfred Siiycr, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Anmeldung 56-023170 vom 19. Februar 1981 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere für"Kraftfahrzeuge .

Bei einer bekannten Kupplungsscheibe ist eine Keilnabe fest mit einem Flansch verbunden, in welchem erste, zweite und dritte öffnungen für die Aufnahme der Federn der jeweiligen Charakteristikstufe sowie eine öffnung bzw. Kerbe für einen Anschlagbolzen auszubilden sind. Da diese öffnungen in Umfangsrichtung der Scheibe relativ nahe aneinander angeordnet sind, besteht die Gefahr, daß die Scheibe nicht über ausreichende Festigkeit verfügt. Die Feder der ersten Stufe wird über den gesamten Bereich des maximalen Torsionswinkels der Kupplungsscheibe zusammengedrückt, so daß die Beanspruchung der Feder größer wird. Wenn jedoch die Beanspruchung der Feder zu sehr berücksichtigt wird, ist es schwierig, in der ersten Stufe, d.h. im kleinen Torsionswinkelbereich, optimale Torsionseigenschaften zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe zur Verfügung zu stellen, bei der im Zusammenhang mit der Feder der ersten Stufe ein großer maximaler Torsionswinkel erreicht wird, um damit einen weiten Bereich geringer Verdrehsteifigkeit mit kleiner Hysteres als Torsionscharakteristik zu schaffen und auf diese Weise ratternde Geräusche des Motors im Leerlauf zu verhindern.

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Dipl.-lng. Olio Flügel, Dipl.-lng. Manfred Siigcr, Patentanwälte, Cosimustr. 8], D-S München 81

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, die Hysterese in der Torsionscharakteristik in Übereinstimmung mit dem Torsionswinkel veränderlich zu gestalten, insbesondere um dabei die Beanspruchung der Feder der ersten Stufe zu verringern. Außerdem soll ermöglicht werden, öffnungen für die Aufnahme der Torsionsfedern vorzusehen, ohne daß der Keilnabenflansch an Festigkeit verliert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Dazu ist die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe derart ausgebildet, daß der Nabenflansch der Keilnabe in einen inneren Flansch mit Nabe und einen äußeren Flansch unterteilt ist- Beide Flansche greifen über eine Verzahnung ineinander, die an den zu verbindenden Umfangsseiten der Flansche vorgesehen ist, wobei in ümfangsrichtung zwischen den Verzahnungen ein Spielraum vorhanden ist. Ferner wird eine mit dem äußeren Flansch fest verbundene Zwischenplatte eingesetzt. Eine erste Stufenfeder (Blattfeder) arbeitet zwischen dem inneren Flansch und der Zwischenplatte. Zweite und dritte Stufenfedern arbeiten zwischen dem äußeren Flansch und einer Kupplungsplatte sowie Halteplatte, die beidseitig des äußeren Flansches vorgesehen sind.

Verteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

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Dipi.-lng. Olio Flügel, Dipl.-lng. Manfred Siigcr, Palcnuinwülle, Cosimasir. 81, D-8 München 81

Es zeigt:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht der Ausführungsform der Kupplungsscheibe nach der Linie X-I in Fig.3;

Fig. 2 eine teilweise vertikale Schnittansicht eines anderen Abschnitts der Ausführungsform nach der Linie II-II in Fig.3;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig.1;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Torsionscharakteristik;

^g* eine Draufsicht auf alternative Ausbildungen der ^Fx<3' Blattfeder der ersten Stufe.

In Fig.1 ist eine Keilnabe 1 über eine innenseitige Keilausbildung in nicht weiter dargestellter Weise verdrehfest auf eine horizontale aufgebracht und mit einem an ihr fest ausgebildeten Flansch 3 versehen. Um den inneren Flansch 3 herum ist ein äußerer Flansch 4 angeordnet, deren Breiten in etwa gleich sind, und die in derselben Vertikalebene liegen. Wie in Figur 3 gezeigt ist, kämme ein außen verzahntes Zahnrad 5 (im allgemeinen mit einem trapezförmigen Zahnprofil mit Evolventenverzahnung zu vergleichen), daß an der Außenseite des inneren Flansches 3 vorgesehen ist, mit einem innen verzahnten Zahnrad 5 (im allgemeinen mit einem konischen Zahnprofil mit Evolventenverzahnung zu vergleichen), das an der Innenseite des äußeren Flansches 4 vorgesehen ist, wobei dazwischen in Umfangsrichtung Spielräume bzw. Abstände 7 und 7¹ eingehalten sind. Ein dünne, rechteckförmige

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Blattfeder 8 (erste Stufenfeder) ist in radialer Richtung verteilt in jedem Spielraum bzw. Zwischenraum 7 und 7' angeordnet, wobei das innere Ende der Blattfeder, das der Scheibenmitte zugewandt ist, frei gleitbar in eine Nut bzw. Auskerbung 9 eingepaßt ist, die an der Wurzel des außen verzahnten Zahnrads 5 vorgesehen ist, während das äußere Ende der Blattfeder gleitbar in eine Nut 10 eingepaßt ist, die an der Wurzel des innen verzahnten Zahnrads 6 ausgebildet ist. In nicht eingebautem bzw. unbelastetem Zustand ist die Blattfeder 8 flach.

Ein kleiner radialer Freiraum zwischen der Zahnspitze des außen verzahnten Zahnrads 5 und dem äußeren Flansch 4, und ein kleiner radialer Freiraum zwischen der Zahnspitze des innen verzahnten Zahnrads 6 und dem inneren Flansch 3 werden mittels eines Paars von Seitenplatten 13 und 13 (Fig.1) konstant gehalten, die mit Hilfe eines Zwischenbolzens 12 beidseitig des äußeren Flansches 4 befestigt sind. Die Zwischenplatten 13 und 13 werden durch Blechbearbeitung ringförmig ausgebildet. Die innere ümfangsflache 14 der Platten ist dicht an der äußeren ümfangsflache der Nabe 1 angeordnet, so daß der äußere Flansch 4 konzentrisch mit der Keilnabe 1 festgelegt wird. Die Innenseiten der Zwischenplatten 13 und 13 v/erden über Wellenfedern 15 jeweils gegen beide Seiten des inneren Flansches 3 gedrückt.

Gegen die äußeren Seiten der Zwischenplatten 13 und 13, dem inneren Flansch 3 gegenüberliegend, werden eine Ilalteplatte 23 und eine Kupplungsplatte 24 durch Reibscheiben 22 und 22 (reibungsfähiges Material) dicht aneinandei gedrückt und zu noch größerer Annäherung durch Anschlagbolzen 25 zu einer integralen Einheit verbunden. Eine zweite Stufenfeder 27 wird in zusammengedrücktem

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Zustand in eine Federöffnung 26 eingesetzt, die an drei Stellen auf demselben Kreisumfang des aus dem äußeren Flansch 4 und der Zwischenplatte 13 kombinierten Elements in der Weise angeordnet ist, daß sich die Mittellinie der Feder in ümfangsrichtung erstreckt. Vorspringende Teile der Feder 27, die aus der Federöffnung 26 nach jeder Seite abragen, sind in Federöffnungen 28 und 29 eingepaßt, die in den beiden Platten 23 und 24 ausgebildet sind. Die Endflächen 26a, 28a und 29a in Umfangs-richtung an jeder Seite der Federöffnungen 26, 28 und decken sich in ihrer Position, die sie in neutralem Zustand, der in Fig.3 dargestellt ist, in Umfangsrichtung einnehmen. Folglich werden beide Endflächen der zweiten Stufenfeder 27 in neutralem Zustand gegen die Endflächen 26a, 28a und 29 der Federöffnungen gedrückt.

Drei separate Federöffnungen 30 (Fig.2) sind an drei Stellen auf demselben Kreisumfang des aus dem äußeren Flansch 4 und der Zwischenplatte 13 kombinierten Elements ausgebildet, und eine dritte Stufenfeder 31 ist in diese Federöffnung 30 eingesetzt, wobei dazwischen in ümfangsrichtung Zwischenräume 32 und 32' vorgesehen sind (Fig.3). Vorspringende Teile der Feder 31, die aus der Federöffnung 30 nach jeder Seite abragen, drücken tjcrjcn die Endflächen 33a und 34a der Federöffnungen 33 und 34, die in beiden Platten 23 und 24 ausgebildet sind.

Der Anschlagbolzen 25 ist mit einem Abstand in ümfangsrichtung in einer Bolzenöffnung 36 angeordnet, die in dem aus Flansch 4 und Zwischenplatte 13 kombinierten Element ausgebildet ist. Ein Belag 38 ist über ein Pufferplatte 37 am Außenumfang der Kupplungsplatte 24 befestigt und gegen ein Schwungrad an der Motorseite und eine Druckplatte an einer Kupplungsgehäuseseite gerichtet.

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(Schwungrad und Druckplatte sind nicht abgebildet).

Nachstehend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe näher erläutert.

Bei der Drehmomentübertragung von einem Motor zu einer Radwelle wird der Belag 38 an der Außenseite der Scheibe zur Kraftabnahme bzw. -abzweigung von der Kupplungswells in der Keilnabe 1 gegen das Schwungrad gedrückt. Zur einfacheren Beschreibung jedoch, sei bei der Kupplungsscheibe davon ausgegangen, daß der Belag 38 festgelegt ist und sich die Keilnabe 1 dreht. Dies vorausgesetzt, wird die erste Stufenfeder (Blattfeder 8) verformt, jevor die entsprechend anderen Teile verformt werden, weil die Zwischenplatte 13 durch starke bzw. große zweite Stufenfedern 27 festgelegt ist. Ein auf die Keilnabe 1 in PfeilrJchtung A (Fig.3) aufgebrachtes Drehmoment wird über die Blattfeder 8, die Zwischenplatte 13, die zweite Stufenfeder 27, die Kupplungsplatte 24 und die Pufferplatte bzw. Dämpfungsplatte 3'·' von dem inneren Flansch 3 auf den Belag 38 übertragen„ Da eine genügend biegsame und dünne Feder als Blattfeder der ersten Stufenfeder verwendet wird, ist ein Anwachsen des Torsionsdrehmoments im Verhältnis zu dem Anwachsen des Torsionswinkels gering, wie das durch T1 in Fig.4 gezeigt ist. Des weiteren ändert sich TI wie einer quadratischen Kurve folgend, weil sich Berührungspunkte an der Blattfeder 8 mit dem außen verzahnten Zahnrad 5 und dem innen verzahnten Zahnrad 6 einander nähern (d.h. der Abstand dazwischen wird kleiner), während der Torsionswinkel und damit auch die Steifigkeit größer wird. Wenn der Torsionswinkel Θ1 erreicht hat, wird der Spielraum 7 an dem Teilkreis zwischen dem außen verzahnten Zahnrad 5 und dem innen verzahnten Zahnrad gleich Null, das Zahnrad 5 trifft durch die Blattfeder

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Dipl.-lng. Olio Hügel, Dipl.-ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München Si

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auf das Zahnrad 6 und der innere Flansch 3 beginnt sich zusammen mit dem äußeren Flansch 4 und der Zwischenplattfc 13 zu drehen, wodurch der Vorgang des Zusammendrükkens der zweiten Stufenfeder 27 eingeleitet wird (T2 in Fig.4). Wenn der äußere Flansch 4 sich danach um einen Grad Θ2 gedreht hat, wird der Spielraum 32 gleich Null, die Endflächen 30a der Federöffnung 30 treffen auf die Endflächen der dritten Stufenfeder 31 und der Vorgang des Zusammendrückens der Feder 31 wird eingeleitet. Wenn sich der äußere Flansch 4 nach Beginn seiner Drehung um einen Grad Θ3 gedreht hat, trifft der Anschlagbolzen 25 auf die Endfläche 36a der Bolzenöffnung 36, wodurch die gesamte Scheibe in Drehbewegung versetzt wird und hier ihren maximalen Torsionswinkel bildet. Die Hysterese in der ersten Stufe entsteht durch Reibung zwischen der Zwischerplatte 13 und dem inneren Flansch 3. Die Hysterese in der zweiten und in der dritten Stufe entsteht durch Reibung zwischen der Zwischenplatte 13 und der Kupplungsplatte 24 und Halteplatte 23. Die Hysterese in der zweiten Stufe wird um die Startposition der zweiten Stufe T2 in der Kurve der Torsionscharakteristik gebildet. Nachdem der dem maximalen Torsionswinkel entsprechende Punkt erreicht ist, ändert sich das Torsionsdrehmoment entlang der Linien T¹3, T¹2 und T'1 mit abnehmendem Torsionswinkel. Da die Hysterese in der ersten Stufe bemerkenswert klein ist, werden die Drehmomtntkurven T1 und T¹I in derselben Kurve dargestellt. Die Torsionseigenschaften bei einem sich zur Minusseite hin ändernden Torr-icnswinkel sind anhand der Kurven in der linken Hälfte in Fig.4 dargestellt.

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Wie vorstehend beschrieben, ist der Nabenflansch der Keilnabe 1 gemäß vorliegender Erfindung in einen inneren Flansch 3 mit Nabe und einen äußeren Plansch 4 unterteilt. Durch Verzahnungen, die an den zu verbindenden Umfangsseiten vorgesehen sind, greifen die Flansche 3 und 4 ineinander, wobei zwischen den Verzahnungen in Umfangsrichtung Zwischenräume vorgesehen sind. Die Blattfeder 8 ist in radialer Richtung in jedem Zwischenraum angeordnet. Die Innenwände bzw. Innenseiten der- Zwischenplatten 13, die beidseitig des äußeren Flansches 4 befestigt sind, werden gegen beide Seiten des inneren Flansches 3 gedrückt. Die Reibelemente 22 werden durch Verbindung der Halteplatte 23 und der Kupplungsplatte zusammengedrückt, die über die Reibelemente 22 an den Außenseiten der beiden Zwischenplatten 13, das heißt an den dem Flansch 3 gegenüberliegenden Seiten, angeordnet sind. Die starken bzw. großen Torsionsfedern 27 und sind in die Federöffnungen 26, 28, 29, 30, 33 und 34 eingesetzt, die sowohl in der Halteplatte 23 als auch der Kupplungsplatte 24 und an dem Flansch 4 ausgebildet sind, wobei die zusammengehörigen Federöffnungen jeweils einander zugewandt sind, so daß ein Entlastungsspielraum in beiden ümfangsrichtungen der Federöffnung 26 für die zweite Stufenfeder 27 überflüssig wird und die ümfangalänge der Federöffnung 26 im Vergleich zum Stand der Technik kürzer bemessen werden kann. Des weiteren können die Hinterschleifwinkel der dritten Stufenfedern 31 (die Spielräume 32 und 32") durch die Differenz Θ2 ebenfalls verbessert werden, indem der Ausgangswinkel Θ1 der zweiten Stufe von dem Ausgangswinkel (Θ1 + Θ2) dor dritten Stufe subtrahiert wird. Eine Verbesserung der Hinterschleif- bzw. Freiwinkel ist auch durch die Differenz Θ3 möglich, indem der Ausgangswinkel Θ1 von einem Anschlagwinkel (Θ1 + Θ3) subtrahiert wird.

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Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Silger, PalcnUinwiille, Cosimustr. 81, D-8 München 81

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Die Länge des Inneriumfangs der Federöffnungen, die in dem äußeren Flansch 4 auszubilden sind, kann erheblich verkürzt werden, um genügend Freiräume für die Federn zu schaffen. Dadurch wird dem Nabenflansch größere Festigkeit verliehen und die Kapazität für die Drehmomentübertragung erhöht. Die erste Stufenfeder (Blattfeder 8) wird nur bis zu dem Ausgangswinkel Θ1 der zweiten Feder zusammengedrückt und ist damit einer kleineren Belastung ausgesetzt, als dies beim Stand"der Technik der Fall ist. Verschleiß und Ermüdung der ersten Stufenfeder werden verhindert und gleichzeitig besteht die Möglichkeit, eine Feder auszuwählen, die über optimale Eigenschaften (geringe Verdrehfestigkeit, kleine Hysterese) für einen großen Anwendungsbereich als erste Stufe verfügt. Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß gemäß vorliegender Erfindung für eine ausreichende Anzahl von Freiräumen für die Federöffnungen gesorgt werden kann, ohne daß der Nabenflansch an Festigkeit verliert. Außerdem läßt sich der maximale Torsionswinkel vergrößern und die Hysterese veränderlich gestalten. Die mit gleichem Teilkreis auf der gleichen ümfangsfläche verteilte Blattfeder 8 verhindert eine mögliche Unwucht der Scheibe.

In der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die dritte Stufe eingespart werden ebenso wie der Anschlagbolzen, indem die letzte Stufenfeder voll verstärkt wird. Die Auskerbung für den Anschlagbolzen kann an den Kanten der Federöffnungen 26 und ausgebildet werden. Eine U-förmige Blattfeder 8' (Fig.5) deren Federfläche eine Länge aufweist, die gleich der Länge der Wurzel ist, oder eine wie vorstehend ausgebildete, jedoch ringförmige fortgesetzte Feder J" (Fig.6) kann anstelle der Blattfeder 8 eingesetzt werden. Die Nuten 9 und 10 sind in diesem Fall überflüssig. In je-

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dem Preiraum können mehr als zwei Federn 8 verwendet werden.

Claims

Dipl.-lng. Olio Flügel, Dipl.-lng. Manfied Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81 KÄBÜSHIKI KAISHA DAIKIN SEISAKUSHO 1 -1, 1-chome, Kiöa-motomiya, Neyagawa-shi, Osaka, Japan 11.951A KUPPLUNGSSCHEIBE Ansprüche

1. Kupplungsscheibe, gekennzeichnet durch einen Nabenflansch einer Keilnabe (1), der in eine., inneren Plansch {3) mit Nabe und in einen äußeren Flansch (4) unterteilt ist, wobei die Flansche (3 und 4) über eine Verzahnung ineinandergreifen, die mit einem in Umfeingsxichtung dazwischen vorgesehenen Zwischenraum an den zu verbindenden ümfangsseiten der Flansche vorgesehen ist, Blattfedern (8) die in radialer Richtung in jedem Zwischenraum (7,7') verteilt angeordnet sind, beidseitig des äußeren Flansches (4) befestigte Zwischenplatten (13), dsren Innenseiten gegen beide Seiten des inneren Flansches (3) gedrückt werden, Reibelemente (22), die durch Zusammenfügen einer Halteplatte (23) und einer Kupplungsplatte (24) zwischen diesen Platten zusammengedrückt wird, die über Reibelemente an den Außenseiten der beiden Seitenplatten (13), das heißt den dem inneren Flansch \3) gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, starke bzw. große Torsionsfedern (27,31)„ die jeweils in Federöffnungen angeordnet sind, die sowohl in der Halteplatte (23) als auch der Kupplungsplatte (24) und dem äußeren Flansch (4) ausgebildet sind, wobei die zusammengehörigen Federöffnungen einander zugewandt sind.

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Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-lng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Scheibe zugewandte innere Ende der Feder (8) frei gleitbar in eine Nut eingepaßt ist, die an der Wurzel eines außen verzahnten Zahnrads (5) ausgebildet ist.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (8) dünn und rechteckförmig und in nicht eingesetztem bzw. unbelastetem Zustand flach ist.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (8¹) U-förmig ausgebildet ist und deren Grundfläche eine Länge aufweist, die gleich der Länge der Wurzel ist.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (8") aus ringförmig weitergeführten ü-förmigen Federteilbereichen (8') gebildet ist.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (23) und die Kupplungsplatte (24) am Außenumfang durch einen Anschlagbolzen (25) miteinander verbunden sind, daß der Anschlagbolzen (25) in einer Bolzenöffnung angeordnet ist, die am Außenumfang einss aus dem äußeren Flansch (4) und der Zwischenplatte (13) kombinierten Element ausgebildet ist, wobei zwischen dem Flansch (4) und der Zwischenplatte (13) in Umfangsrichtung ein Zwischenraum vorgesehen ist.

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Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dip I.-In^. Manfred Siigcr, Patentanwälte, Cosimastr. 8I₁ D-8 München 81

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung für den Anschlagbolzen (25) an einer Kante der Federöffnung ausgebildet ist.