DE8808004U1

DE8808004U1 - Elastische Kupplung

Info

Publication number: DE8808004U1
Application number: DE8808004U
Authority: DE
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1988-09-08

Description

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G 4546 3.M. Voith GmbH

Kennwort* "Gestufte Dämpfung" Heidenheim

Elastische Kupplung

Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung, insbesondere für ein Zweimassenschwungrad für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine Kupplung dieser Gattung ist bekannt aus der DE-PS 28 48 748,

Die bekannte Kupplung weist am Umfang des Innenraumes mehrere im Volumen veränderliche Verdrähguhgskammef&eegr; auf, in denen bei lastbedingter Verdrehung der beiden Kupplurigshälften ein Dämpfungsmedium durch Drosselspalte gedrückt wird* Der damit verbundene Dämpfungseffekt von Drehschwingungen ist über den Verdrehwinkel im wesentlichen konstant. Zwar ist auch dort schon an die Möglichkeit einer Anpassung der Dämpfungsarbeit an den Verdrehwinkel gedacht. Jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, daß dies in kritischen Anwendungsfällen nicht ausreichend ist. Ein Hauptproblem ist die Realisierung einer optimalen Leerlauf- und Teillastabstimmung bei gleichzeitig gutem Resonanzverhalten ; Es erfordert eine geringe Dämpfung im Leerläufbetrieb, bei Teil- und Vollast und im Schubbetrieb, hohe Dämpfung jedoch beim Durchfahren der Resonanzdrehzahl und bei Lastwechsel.

Der Erfindung! liegt die Aufgabe zugrunde» eine Kupplung gemäß dem Gattungsbegriff derart zu gestalten, daß die Dämpfung noch feinfühlige? als bisher in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel eingestellt ist, so daß noch besser als bisher unterschiedliche Betriebszustände befUcksidhtigt werden können,

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Hauptanspruches gelöst.

Der erfindungsgemäße Grundgedanke läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen: Eine Maßnahme kann darin bestehen, daß der Axialspalt zwischen der Mittelscheibe und den Seitenscheiben bei unterschiedlichen Verdrehwinkeln - unterschiedlich groß bemessen wird. Ein wichtiger Gedanke besteht darin, zur axialen Begrenzung der einzelnen Verdrängungskammer besondere Trennwände zu verwenden.

Mit dieser Maßnahme wird die Verdrängungskammer axial noch besser gegenüber dem übrigen Innenraum der Kupplung abgeschottet, so daß der darin wirksame Teil der anderen Kupplungshälfte mit deren sich radial erstreckenden Wirkfläche noch effektiver zur Dämpfung von Drehschwingungen beiträgt.

Aus der DE-OS 33 22 374 ist eine Kupplung bekannt, bei der zwischen zwei außenliegenden Seitenscheiben mehrere Außen- und Innenlamellen angeordnet sind. Zwischen radial nach innen bzw.

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außen gerichteten Ansätzen sind mehrere Verdrängungskammern gebildet, die seitlich von den benachbarten Innenlämeilen begrenzt sind. Bei der lastbedingten Verdrehung verringert sich zwar das in der Verdrängungskamncer eingeschlossene Volumen, aber der Querschnitt der radialen Wirkflächen bleibt dabei konstant und somit auch der Dämpfungsgrad.

Aus einer Patentanmeldung ist ferner eine Kupplung mit innenliegenden Scheiben, die mit entsprechenden Ansätzen der Außenscheiben veränderliche Verdrängungskammern bilden. Dabei unterliegen die Innenscheiben während der Verdrehung aufgrund der Bauart und Anordnung der elastischen Federelemente unterschiedlichen Verdrehungen. Dadurch ist zwar die in den Verdrängungskammern hervorgerufene Dämpfung so verbessert worden, daß das verdrängte Volumen etwa dem Belastungsanstieg und dem schrittweisen Verdrehen der verschiedenen Scheiben folgt. Diese Abhängigkeit ist jedoch noch nicht genUgend wirksam, weil die Spalte zwischen den Scheiben zu groß sind. Die Scheiben können Während des Betriebs taumeln und auf der Nabe axial wandern, so daß die Volumina der Verdrängungskammern und die Drosselspalte \ dauernd ihre Größe ändern. Die Dämpfung ist somit nicht ge-Hau * genug feststellbar und sehr schwierig zu beeinflussen, weil die Scheiben auch axial elastisch sind.

Verwendet man stattdessen gemäß der Erfindung zur seitlichen \ Begrenzung der Verdrängungskammer eigens dafür vorgesehene Trennwände, so wird sichergestellt, daß die Querschnitte aller Drosselspalte bei den verschiedenen Betriebszuständen die vorbestimmte Weite beibehalten, und zwar nach radial innen und auch von dem einen Teil der Verdrängungskammer zum anderer

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Eine weitere wichtige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß sich die Trennwände in Umfangsrichtung in der lastfreien Mittellage nur über einen Teil der zugehörendert Ver- ■ drängungskammer erstrecken. Dies hat zur Folge, daß bei geringem Verdrehwinkel der verfügbare Querschnitt für das radiale Abströmen zunächst groß und deshalb die Dämpfungskraft zunächst klein ist. Bei zunehmendem Verrjrehwinkel nimmt der verfügbare j Querschnitt ab, und deshalb die Dämpfungskraft zu. '

Bei zunehmendem Verdrehwinkel kommt es auch bei in Umfangs- \

richtung gesehen kurzen Tiennwänden zu einem vollständigen Ab- [^!

decken der betreffenden Verdrängungskammer. In diesem Augen- J

blick erfolgt ein abrupter Anstieg der Dämpfungskraft, da das \

radiale Abströmen des Dämpfungsmediums durch extrem enge Axial- t

spalte erfolgt. Um dies zu verhindern, wird in weiterer Ausge- ;

staltung der Erfindung vorgesehen, die Endbereiche der Trenn- '■:

wände entsprechend zu gestalten, also beispielsweise mit einer '; sanften Krümmung oder Abschrägung. Aber auch hier läßt sich

durch entsprechende Bemessung der Wandstärken Einfluß nehmen, h und zwar bei Mittelscheibe, Seitenscheiben oder Trennwand selbst.

Unabhängig von den Maßnahmen zum Beeinflussen des radialen Abströmens können die üblichen Maßnahmen zum Abströmen oder Überströmen in Umfangsrichtung beibehalten werden, siehe beispielsweise DE-PS 28 48 748, vor allern Figur 4.

Die AusfUhrungsform mit Trennwänden hat ganz besondere Vorteile:

(a) Die Trennwände (im allgemeinen piättchenförmige Elemente) dienen gleichzeitig als Abstandshalter zum Konstanthalten des Abstandes zwischen den einzelnen Scheiben. Damit erhält man definierte Abstände, die stets beibehalten werden, und

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es wird ein Taumeln der einzelnen Scheibe verhindert. Der erfindungswesentliche Axialspalt wird dadurch überhaupt erst definiert und festgelegt.

(b) Es ergeben sich Möglichkeiten günstiger Materialpaarungen, z.B. bestimmte Kunststoffe für das Plättchen mit dem Stahl der übrigen Kupplung. Dies kann insbesondere dann wichtig sein, wenn das Dämpfungsmedium schlechte bzw. keine Schmiereigenschaften besitzt. Weiter sind Optimierung der Reibwerte und Abriebeigenschaften möglich.

(c) Plättchenförmige Trennwände stellen billige Komponenten dar, die in ihrer Gestalt leicht abgewandelt werden können. Deshalb ist es möglich, ein und denselben Typus von elastischen Kupplungen zwar im Grundsatz beizubehalten, aber für die einzelnen Anwendungsfälle lediglich die Gestalt des Plättchens zu ändern, um unterschiedliche Dämpfungscharakteristika zu erzielen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine elastische Kupplung nach der Linie I-I der Fig. 2;

Figur 2 zeigt einen Teillängsschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1;

Figur 3 zeigt eine Detaildarstellung der Trennwand;

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Figur 4 zeigt eine Detaildarstellung der Übergangsbereiche an Trennwand und Mittelscheibe;

Figuren 5 und 6 zeigen eine Befestigungsvariante für die Trennwand.

Die in der Zeichnung dargestellte elastische Kupplung umfaßt im wesentlichen die folgenden Bauteile: Eine erste Kupplungshälfte 1 mit einer Nabe 3 und beispielsweise drei darauf befestigten Mittelscheiben 6, eine zweite Kupplungshälfte 2 mit zwei die erste Kupplungshälfte 1 mittels eines Flansches 4 beidseitig umschließenden und einen mit einem Dämpfungsmedium füllbaren flüssigkeitsdichten Innenraum 11 bildenden Seitenscheiben 7, 8 sowie elastischen Kupplungselementen, die als Federn 9 mit Federtellern 10 2wischen den Seitenscheiben 7, 8 und den Mittelscheiben 6 ausgebildet sind.

Die Mittelscheiben 6 sind am äußeren Umfang mit Ausnehmungen versehen, so daß beidseitig radial verlaufende Wirkflächen 13 entstehen. Zwischen den Mittelscheiben 6 und jeweils auch zwischen den äußersten Mittelscheiben und den Seitenscheiben 7, 8 sind Trennwände 17 aus vorzugsweise dünnem Blech angeordnet. Zwischen diesen Trennwänden befinden sich Distanzhülsen 20. Trennwände 17 und Distanzhülsen 20 sind gemeinsam auf einem Bolzen 19 aufgefädelt, der sich in axialer Richtung, wie an sich bekannt, zwischen den Seitenscheiben 7, 8 befindet.

Zwischen den Trennwänden 17 und den Radialflächen 13 an den Mittelscheiben 6 sind Verdrängungskammern 16 gebildet, die radial außen von der zweiten Kupplungshälfte 2, radial innen von den Ausnehmungen 12 an den Mittelscheiben 6 begrenzt sind. Der Durchmesser der Distanzhülsen 20 ist so gewählt, daß radial außen und innen Drösselspälte 15 entstehen, durch die das

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Dämpfungsmedium bei relativer Verdrehung der beiden Kupplungshälften gedrückt wird. Die Dicke der Distanzhülsen 20 entspricht im wesentlichen der Dicke der Mittelscheiben 6.

Die Trennwände 17 erstrecken sich in Umfangsrichtung so weit, daß die Radialflachen 13 im Zustand ohne oder kleinem Drehmoment noch außerhalb des Bereichs der Trennwände 17 liegen. In Figur 3 ist dargestellt, daß erst ab einem Verdrehwinkel a die Radialflächen 13 zwischen die Trennwände 17 eintau^en. Im Bereich des Verdrehwink'Is c, der einem großen Drehmoment entspricht, ist die Verdrängungskammer 16 seitlich nur noch durch die Trennwände 17 begrenzt. Während sich bei kleinem Drehmoment das Dämpfungsmedium außerhalb der Trennwände 17 auch radial nach innen verdrängen läßt (reduzierter Dämpfungseffekt), liegt bei hohen Drehmomenten im Bereich des Verdrehwinkels c eine nahezu dichte Verdrängungskcunmer vor, wobei das Dämpfungsmedium nur durch die festgelegten Drossseispalte 15 zur anderen Seite fließen kann. Dies ergibt die angestrebte starke Dämpfung im Bereich hoher Drehmomente. Dabei ist vorteilhaft, wenn die Trennwände 17 an ihrer radial inneren Seite die Mittelschtiben 6 im Bereich der Ausnehmungen 12 überdecken, um besondere Dichtheit zu gewährleisten.

Um einen Stoß beim Eintauchen der Radialflächen 13 der Mittelscheiben 6 in die durch die Trennwände 17 gebildeten dichten Verdrängungskammern zu vermeiden, kann die in Umfangsrichtung liegende Stirnseite 18 von der Radialrichtung abweichend gestaltet werden. In Figur 3 sind die Stirnseiten gekrümmt dargestellt. Dies bringt den VortJi.. mit sich, daß die Radialflächen 13 erst während des Winkelbereie^s b vollständig in den Bereich der Trennwände eintauchen. Ein noch weicheres Eintauchen läßt sich erreichen, wenn in derseJben Umfangsrichtung die Trennwände 17 innerhalb einer Kupplung unterschiedlich groß ausgebildet werden, so daß sich ein stufenweises £ihtüuöhen der Radiälflächen 13 vollzieht und somit ein weicher Ausstieg der Dämpfurrgskf aft.

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Es kann für die Erzielung besonderer Kennlinien der Kupplung von Vorteil sein, die Dämpfuhgskämmer für die beiden Umfähgsfichtungen unterschiedlich groß auszubilden. Die Trennwände fUr die seitliche Begrenzung lassen sich dazu mit unterschiedlicher Tiefe gestalten, also etwa so, daß der Verdrehwinkel e für die Schubrichtung kleiner ist als der Verdrehwinkel b + c für die Züyj. iuntüiiy

In der Figur k ist eine Möglichkeit dargestellt, um die Dämpfung in Abhängigkeit des Verdrehwinkels noch besser abzustufen. Dazu kann entweder die Wändstärke der Trennwände 17 in Stufen 2A oder als auslaufende Fläche 25 zur Stirnseite 18 hin verjüngt sein. Eine solche VerjUngung kann auch ah der Mittelscheibe 6 in Form von Stufen 26 oder einer Keilfläche 27 aufgebracht sein. Mit diesen Maßnahmen wird die Dämpfung beim Eintauchen der Radialfläche IA zwischen die Trennwände 17 den Erfordernissen entsprechend gesteigert.

Die Mantelflächen der Distanzhülsen 20 zwischen den Trennwänden 17 bilden, wie erwähnt, die Gegenfläche IA in der Verdrängungskarnmer 16. Diese Hache kann als Festanschlag 22 genutzt werden, an den die Mittelscheiben 6 nach Verdrehung um den Winkel c anschlagen. Vorteilhafterweise werden die Flächen 13 mit Vertiefungen 21 versehen, die der Kontur der Distanzhülsen 20 entspricht, also im vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisförmig. Dadurch entsteht auch unmittelbar vor dem Erreichen des Fesb anschlages. also der Distanzhülsen 20, noch ein Druckpolster und gedämpftes Artstoßen.

Anstelle der Befestigung der Trennwände über Distanzhülsen 20 kann gemäß Figur 5 ein Bolzen 19 mit Ringnuten 23 und einem den Distanzhülsen entsprechenden Außendurchmesser vorgesehen sein. In diese in exaktem Abstand angebrachten Ringnuten können die

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Trennwände federnd eingerastet werden. Gemäß Figur 6 sind in diesem Fälle die Trennwände 17 mit einer radial nach außen gerichteten Öffnung 28 usrsehen, die in die Ringnuten 23 des Bolzens 19 federnd einrastehi

Durch die Möglichkeit, die Trennwände 17 sowohl bezüglich der Dicke, ihrei Weite in der jeweiligen Umfahgsrichtung und der

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wandsfcärken-AusDiidüng aer Stirnseite IS tfntersshis zuführen, ergeben sich vielfältige EinsatzmögÜchkeiten sowohl in Kupplungen der eingangs erwähnten Gattung in Zweimassen^ Schwungrädern öder in anderen elastischen Kupplungen, ferner als selbständige Schwingungsdämpfer.

14.06.1988 DK/hu
0424k/72-78

Claims

G 4546 J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Gestufte Dämpfung" Heidenheim

■ansprüche

1. Elastische Kupplung in Scheibenbauweise, insbesondere für ein Zweimassenschwungrad für eine Brennkraftmaschine, mit den folgenden Merkmalen:

a) eine erste Kupplungshälfte (1) ist durch-mindestens eine, einer Nabe (3) zugeordnete Scheibe (Mittelscheibe 6) gebildet;

b) eine zweite Kupplungshälfte (2) besteht aus zwei untereinander drehstarr verbundenen, zu beiden Seiten der Mittelscheije (6) angeordneten und diese am Außenumfang umhüllenden Seitenscheiben (7, 8);

c) beide Kupplungshälften (1, 2) sind begrenzt gegeneinander verdrehbar und über elastische Kupplungselemente (9) miteinander verbunden;

d) die Seitenscheiben (7, 8) begrenzen einen die Mittel-"Cheibe (6) aufnehmenden flüssigkeitsdichten Innenraum (11), der mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist;

e) im radial äußeren Bereich des zwischen den Seitenscheiben (7, 8) befindlichen Innenraumes (11) befindet sich wenigstens eine, beim gegenseitigen Verdrehen der Kupplungshälften (I₁ 2) in Volumen veränderliche, mit dem Dämpfungsmedium füllbare und eine Drosselöffnung (15) aufweisende Verdrängungskammer (16), die zum Teil aus sich radial erstreckenden und in Umfangsrichtung wirksamen Flächen (13, 14) an den beiden Kupplungshälften (1, 2) gebildet ist;

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f) zwischen der Mittelscheibe und den beiden Seitenscheiben besteht jeweils ein Axialspalt, der ein Abströmen von Dämpfungsmedium radial nach innen erlaubt,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) die verfügbaren (wirksamen) Querschnitte für das radiale Abströmen bei unterschiedlichen Verdrehwinkeln unterschiedlich groß sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Begrenzung der Verdrängungskammer (16) Trennwände (17) vorgesehen sind, und daß die einzelne Trennwand (17) mit einer der beiden Kupplungshälften (1,2) drehfest verbunden ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke wenigstens einer der Scheiben radial innerhalb der Verdrangungskammer (16) über dem Verdreh-■vinkel unterschiedlich groß ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Trennwand (17) über dam Ver-(jrehwinkel radial innerhalb der Verdrängungskammer (16) unterschiedlich groß ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Trennwand (17) in Umfangsrichtung nur teilweise die zugehörende Veidrängungskammrr (16) abdeckt.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kuppiurigshälfte (1) mehrere Mittelscheiben (6) umfaßt, welche auf silier Nabe (3) ifl einem

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Kupplung (19) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen als Festanschlag (22) für die erste Kupplungshälfte (1) ausgebildet ist.

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0424k/69-71

Abstand angeordnet sind, der der Dicke der betreffenden Trennwände (17) im wesentlichen entspricht.

7, Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichhet* daß sich die Trennwände (17), ausgehend von einer !astfreien Mittelstellung, zur Erzielung ungleich großer | VsrdrurigyrtifgiiEfiiRisrn (&Igr;&eacgr;), in ymfangs?l9htung unterschiedlich weit erstrecken,

8, Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn^ | zeichnet^ daß die Trennwände (17) als dünne Plättchen aus^ gebildet sind.

9, Kupplung hach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Trennwand (17) an einöm Bölzen(19) befestigt ist, der sich im äußeren Bereich der zweiten Kupplurtgshälfte (2) zwischen den Seitenscheiben (7,8) in axialer Richtung erstreckt,