FEDERPACKET FÜR KUPPLUNGSSCHEIBE
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Eingangsteil mit radial außen angeordneten Reibbelägen und zumindest drei über den Umfang verteilten fensterförmigen Ausnehmungen sowie einem gegenüber dem Eingangsteil in einem begrenzten Winkel um die Drehachse relativ verdrehbaren Ausgangsteil mit einer Nabe und radial außerhalb der Nabe angeordneten, über den Umfang verteilten, mit den Ausnehmungen im nicht verdrehten Zustand von Eingangsteil und Ausgangsteil fluchtenden Ausschnitten, wobei in den Ausnehmungen und Ausschnitten jeweils Druckfederpakete bestehend aus zumindest einer zwischen Anschlägen der Ausnehmungen und Ausschnitte unter Vorspannung eingebauten Außenfeder und einer in dieser untergebrachten, kürzeren Innenfeder aufgenommen sind.
Gattungsgemäße Kupplungsscheiben sind beispielsweise aus der DE 102 18 472 A1 bekannt und können eine mehrstufige Kennlinie der Druckfederpakete dadurch aufweisen, dass die Außenfedern unter Vorspannung in eingangsseitigen und ausgangsseitigen Ausnehmungen oder Ausschnitten unter Vorspannung, das heißt, ohne Freiwinkel aufgenommen sind und daher bei Verdrehung von Eingangs- und Ausgangsteil gegeneinander sofort beaufschlagt werden, während die in der Außenfeder untergebrachte Innenfeder kürzer als die Außenfeder ausgebildet ist und damit erst bei größeren Verdrehwinkeln von entsprechenden Beaufschlagungsbereichen wie Umfangsbegrenzungen der Ausschnitte beziehungsweise Ausnehmungen beaufschlagt wird.
Werden in derartigen Kupplungsscheiben bei kleinen Lasten und damit noch im schwimmenden Zustand der Innenfeder Schwingungen induziert, kann die Innenfeder zu Schwingungen angeregt werden, die sich in einem Pendeln der Stirnseiten der Innenfeder zwischen den Beaufschlagungsbereichen äußern kann und zu unerwünschter Geräuschentwicklung der Kupplungsscheibe führt. Außerdem kann durch diese Schwingungen Verschleiß der Federn durch entsprechende Berührung untereinander auftreten.
Aus der DE 10 2010 006 053 A1 ist eine Kupplungsscheibe bekannt, bei der die Innenfeder gegenüber der Außenfeder mittels eines Formschlusses fixiert ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung des Stands der Technik mit erhöhter Federkapazität bei geringer Eigenreibung der Druckfederpakete.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die diesem untergeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.
Die vorgeschlagene Kupplungsscheibe enthält ein um eine Drehachse verdrehbares
Eingangsteil mit radial außen angeordneten Reibbelägen und zumindest drei über den Umfang verteilten fensterförmigen Ausnehmungen sowie ein gegenüber dem Eingangsteil in einem begrenzten Winkel um die Drehachse relativ verdrehbares Ausgangsteil mit einer Nabe und radial außerhalb der Nabe angeordneten, über den Umfang verteilten, mit den Ausnehmungen im nicht verdrehten Zustand von Eingangsteil und Ausgangsteil fluchtenden Ausschnitten. Hierbei sind in den Ausnehmungen und Ausschnitten jeweils Druckfederpakete bestehend aus zumindest einer zwischen umfangsseitigen Anschlägen der Ausnehmungen und Ausschnitte unter Vorspannung eingebauten Außenfeder und einer in dieser untergebrachten, kürzeren Innenfeder aufgenommen, die bei einer Verdrehung von Ein- und Ausgangsteil komprimiert werden und in Zusammenwirkung mit einer zumindest über einen Teilwinkel der Verdrehung wirksamen Reibeinrichtung einen Torsionsschwingungsdämpfer bilden. Zur Erhöhung der Federkapazität sind zwei Außenfedern mit entgegengesetzter Steigung entgegen ihrer Wirkungsrichtung verlagerbar ineinander geschachtelt. Infolge der bezüglich ihrer Vorzeichen entgegengesetzten Steigungen der Außenfedern werden ein Ineinandergreifen der Windungen der Außenfedern und eine innere Reibung der Druckfederpakete verringert. Im Weiteren wird durch einen Formschluss zwischen der Innenfeder und der bevorzugt direkt radial benachbarten Außenfeder in Wirkungsrichtung dieser im Bereich eines Anschlags eine Fixierung dieser aufeinander erzielt, so dass die Innenfeder am Anschlag gehalten wird.
Zur Ausbildung eines gewinde- und gegengewindeähnlichen Formschlusses zwischen der Innenfeder und der radial unmittelbar benachbarten Außenfeder sind die Steigungen der Windungen dieser in dieselbe Richtung, also mit demselben Vorzeichen ausgebildet. Zur Begrenzung des Formschlusses auf die Nähe des Anschlages, um eine weitgehende unabhängige Komprimierung der Windungen der Innenfeder und der Außenfeder zu erzielen, ist die Innenfeder an ihrem den Formschluss bildenden Ende konisch erweitert. Hierbei kann eine Endwindung der Innenfeder eine Endwindung der dieser radial unmittelbar benachbarten Außenfeder zumindest teilweise radial übergreifen und damit den Formschluss bilden.
Es ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, die radial innere Außenfeder mit über deren Länge konstantem Durchmesser auszubilden, um den Bauraum dieser gegenüber der radial äußeren Außenfeder nicht zu erweitern. Gleichzeitig kann es vorteilhaft sein, die radial innere Au-
ßenfeder im Bereich des Formschlusses mit der Innenfeder konisch zu erweitern, um den Formschluss verbessert auszubilden, wenn die Außenfeder beispielsweise in ähnlicher Weise zu dem Anschlag hin konisch erweitert ist. Um diesen Konflikt zu lösen, kann die Endwindung der unmittelbar benachbarten Außenfeder radial innen mit in Richtung des Anschlags öffnendem Durchmesser angeschrägt sein.
Im Weiteren kann ein Innenumfang der äußeren Außenfeder mit über deren Länge konstantem Durchmesser ausgebildet sein. Hierdurch kann zwischen den Außenfedern ein Radialspalt mit über deren Länge gleich bleibendem Radialspalt eingestellt werden, so dass insbesondere unter Fliehkrafteinwirkung eine Reibung mit einer auftretenden Reibhysterese sowie Verschleiß vermindert werden kann.
Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine teilgeschnittene Teilansicht einer Kupplungsscheibe mit Sicht auf ein
Druckfederpaket,
Figur 2 eine Ansicht auf das teilweise angeschnittene Druckfederpaket der Figur 1 ,
Figur 3 eine Ansicht der Innenfeder
und
Figur 4 eine teilgeschnittene Ansicht der der Innenfeder radial unmittelbar benachbarten Außenfedern.
Die Figur 1 zeigt einen für die Erfindung wesentlichen Ausschnitt der Kupplungsscheibe 1 , wie sie ansonsten aus ihrem Aufbau aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der zuvor genannten DE 102 18 472 A1 bekannt ist. In der Kupplungsscheibe 1 sind über den Umfang verteilt vorzugsweise drei oder vier Ausschnitte 5 und Ausnehmungen 6 zueinander fluchtend in dem Ausgangsteil 3 und dem dieses in Form von zwei Scheibenteilen 4 beidseitig flankierenden Eingangsteils 2 eingebracht, in denen die Druckfederpakete 7 untergebracht sind. Bei einer Relativverdrehung des Ausgangsteils 3 und des Eingangsteils 2 wirken die Druckfederpakete 7 als Energiespeicher, die bei Kompression Energie speichern und bei Dekompression wieder abgeben. Die Druckfederpakete 7 sind aus den beiden Außenfedern 8, 9 und der Innenfeder 10 gebildet. Hierbei liegen die beiden Außenfedern 8, 9 bevorzugt an den umfangs- seitigen Anschlägen 1 1 , 12, 13, 14 der Ausnehmungen 6 und Ausschnitten 5 an oder weisen nur geringes Spiel zu diesen auf und bilden damit eine erste Dämpferstufe bei kleinen Verdrehwinkeln von Eingangs- und Ausgangsteil. Die Innenfeder 10 ist kürzer als die Außenfe-
dem 8, 9 ausgebildet und wird von den Ausschnitten 5 und Ausnehmungen 6 erst größeren Verdrehwinkeln komprimiert und bildet dann in Zusammenwirkung mit den Außenfedern 8, 9 eine zweite Dämpferstufe mit höherer Steifigkeit. Zur Fixierung der Innenfeder 10 an den Anschlägen 1 1 , 13 ist zwischen der Innenfeder 10 und der Außenfeder 8 ein Formschluss eingestellt.
Zur Verminderung von Reibung zwischen den Außenfedern 8, 9 ist zwischen dem
Innenumfang Ui mit dem Innendurchmesser Di der Außenfeder 8 und dem Außenumfang UA mit dem Außendurchmesser DA das Radialspiel 15 eingestellt. Des Weiteren sind die Steigungen m1 , m2 der Windungen 16, 17 der Außenfedern 8, 9 in entgegengesetzte Richtung, also gegenüber der Senkrechten zur Wirkachse x des Druckfederpakets 7 mit unterschiedlichem Vorzeichen ausgerichtet, so dass ein Einhaken insbesondere unter Fliehkrafteinfluss erschwert wird. Die Windungen 21 der Innenfeder 10 weisen Steigungen m3 auf, die in dieselbe Richtung wie die Steigung m2 der Außenfeder 9 ausgerichtet sind. Im Übrigen sind Innendurchmesser Di und Außendurchmesser DA entlang der Wirkachse im Wesentlichen konstant.
Figur 2 zeigt das Druckfederpaket 7 mit den Außenfedern 8, 9 und der Innenfeder 10. Zur Ausbildung des Formschlusses mit der dieser radial unmittelbar benachbarten Außenfeder 9 sind die Endwindungen 18 an deren Stirnseite konisch erweitert und greifen zumindest teilweise in die in ihrem Durchmesser konstanten Windungen 17 der Außenfeder 9 radial ein. Zur Verbesserung der radialen Überschneidung weist die Endwindung 19 der Außenfeder 9 den sich zu den Anschlägen 1 1 , 13 (Figur 1 ) erweiternden Anschnitt 20 auf, in den die letzte Endwindung 18 der Innenfeder radial eintaucht.
Die Figur 3 zeigt eine Ansicht der Innenfeder 10 mit gegenüber dem Durchmesser der Windungen 21 konisch erweiterten Endwindungen 18.
Die Figur 4 zeigt die Außenfeder 9 mit konstantem Außendurchmesser DA und im Bereich der Endwindungen 19 an deren Innenumfang einen konisch im Winkel ß erweiterten Bereich, der endseitig durch den Anschnitt 20 ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste
Kupplungsscheibe
Eingangsteil
Ausgangsteil
Scheibenteil
Ausschnitt
Ausnehmung
Druckfederpaket
Außenfeder
Außenfeder
10 Innenfeder
1 1 Anschlag
12 Anschlag
13 Anschlag
14 Anschlag
15 Radialspiel
16 Windung
17 Windung
18 Endwindung
19 Endwindung
20 Anschnitt
21 Windung
DA Außendurchmesser
D, Innendurchmesser
m1 Steigung
m2 Steigung
m3 Steigung
UA Außenumfang
U, Innenumfang
X Wirkachse
ß Winkel