DE19641507C1

DE19641507C1 - Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19641507C1
Application number: DE19641507A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl Ing Schneider; Franz-Josef Dr Ing Armbruster; Ping Dipl Ing Qi
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2016-10-10
Also published as: GB2321294B; ES2140319B1; FR2754322A1; FR2754322B1; ES2140319A1; GB9721484D0; GB2321294A

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf ein mit der Kurbelwelle eines Ver brennungsmotors verbundenes Schwungrad einwirkenden, Reibbeläge aufweisenden und von einer Anpreßplatte beaufschlagten Mitneh merscheibe, wobei die Anpreßplatte und die Mitnehmerscheibe koa xial in einem mit dem Schwungrad verbundenen Gehäuse angeordnet sind.

Eine solche Reibungskupplung ist beispielsweise aus der DE 43 39 421 A1 bekannt. Über die Reibungskupplung wird bekanntlich das Drehmoment des Verbrennungsmotors in das Getriebe geleitet. Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors mit schwachem Drehmoment ist ein Unrundlauf unvermeidbar. Zur Kompensation dieses Unrundlaufs ist es bekannt, das Schwungrad als Zweimassenschwungrad auszu bilden und mit einem Vordämpfer zu versehen. Das durch den Un rundlauf auf die Nabe der Kupplung auftreffende Restmoment ist dann gering.

Schärfer werdende Abgasvorschriften beispielsweise machen es er forderlich, den Verbrennungsverlauf im Motor zu optimieren, die Drücke im Brennraum steigen dabei an. Steigende Innendrücke füh ren zu einer harten Verbrennung. Auch durch Verwendung einer Direkteinspritzung bei PKW-Dieselmotoren wird die Verbrennung härter. Eine harte Verbrennung bewirkt eine Zunahme der Drehung leichförmigkeit der Kurbelwelle. Damit ein nicht völlig rund laufender Motor im Leerlauf nicht abstirbt, muß entweder die Leerlaufdrehzahl oder das Massenträgheitsmoment an der Kurbel welle erhöht werden. Eine Forderung nach geringem spezifischen Kraftstoffverbrauch und möglichst geringer Geräuschemission ver bietet eigentlich die Anhebung der Leerlaufdrehzahl. Die Erhö hung des Massenträgheitsmomentes an der Kurbelwelle ist am ein fachsten dadurch zu erzielen, daß das Schwungrad schwerer ausge bildet bzw. dessen Massenträgheitsmoment erhöht wird.

Einer Änderung des Schwungrades sind jedoch recht enge Grenzen gesetzt. Die zunehmende Fahrzeugoptimierung und gleichzeitige Steigerung der Ausstattungsvielfalt moderner Fahrzeuge er fordert, daß alle Bauteile möglichst kompakt und kurz konstru iert werden, damit sie in dem enger werdenden Motorraum unterge bracht werden können. Der Bauraum ist also begrenzt. Um die Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten, ist man bestrebt, die Teile vielfalt zu reduzieren und auch die Anzahl einzelner Bauteile gering zu halten. Ein Motorenhersteller wird folglich bestrebt sein, für seine verschiedenen Motorvarianten nur eine möglichst geringe Anzahl Schwungräder einzusetzen. Ist das Massenträg heitsmoment des Schwungrades gegenüber dem Motor überdimensio niert, erhöht sich zwangsläufig der Kraftstoffverbrauch, was nicht tolerierbar wäre. Es müssen folglich Mittel gefunden wer den, die eine optimale Anpassung des Massenträgheitsmomentes an die jeweilige Motorvariante gestatten.

Aus der DE 195 03 975 A1 ist eine Schwungradanordnung bekannt, bei der an verschiedenen Stellen Zusatzmassen angebracht werden können, um das Masseträgheitsmoment des Kraftabgabesystems zu erhöhen. Die Zusatzmassen werden in Verbindung mit einem Zwei massenschwungrad eingesetzt und ausschließlich an der Schwung masse bzw. unmittelbar mit der Schwungmasse verbundene Bauteile angebracht.

Aus der DE 34 04 738 A1 ist es bekannt, auf der Getriebeein gangswelle einer Reibungskupplung eine Zusatzschwungmasse anzu ordnen, um damit ein hohes Massenträgheitsmoment im eingekuppel ten und ein niedriges Massenträgheitsmoment im ausgekuppelten Zustand zu realisieren.

Von dieser Problemstellung ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Reibungskupplung so zu verbessern, daß das kurbelwellenseitige Massenträgheitsmoment des Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit Verbrennungsmotor er höht wird, ohne das Schwungrad zu verändern.

Zur Problemlösung zeichnet sich eine gattungsgemäße Kupplung durch mindestens einen von der Anpreßplatte hervorstehenden An satz aus, der durch entsprechend mindestens eine Ausnehmung im Gehäuse hindurchragt.

Durch diese Ausbildung wird das Massenträgheitsmoment der An preßplatte erhöht. Da der Bauraum im Inneren der Kupplung aber begrenzt ist, wird die zur Erhöhung des Trägheitsmomentes not wendige Masse aus dem Gehäuse heraus verlagert. Die Anpassung erfolgt durch die Auswahl eines entsprechenden Materials der Anpreßplatte und/oder entsprechende Abmaße des Ansatzes.

Zur Vermeidung von Unwuchten bzw. deren Ausgleich wird vorzugs weise eine Mehrzahl von Ansätzen auf einem Umfangskreis regelmä ßig beabstandet vorzusehen sein. Der oder die Ansätze können axial oder radial hervorstehen. Bei einem radial hervorstehenden Ansatz ist es vorteilhaft, wenn dessen äußerer Bereich axial abgewinkelt wird, um den Bauraum in radialer Richtung nicht un nötig zu vergrößern und die axiale Ausdehnung mit zu berücksich tigen.

Anstatt das Zusatzmasse-Element mit dem Gehäuse zu koppeln, kann sich die gattungsgemäße Kupplung weiterhin erfindungsgemäß auch durch mindestens ein in entsprechend mindestens eine Ausnehmung in der Anpreßplatte einsetzbares Zusatzmasse-Element auszeich nen. Das Zusatzmasse-Element kann ringförmig ausgebildet sein oder wie bereits erläutert, können eine Mehrzahl bolzenförmig ausgebildeter Zusatzmasse-Elemente vorgesehen sein, die in ent sprechende Ausnehmungen auf einem Umfangskreis regelmäßig beab standet eingelegt werden.

Eine weitere Erhöhung des Massenträgheitsmomentes kann dadurch erzielt werden, daß die mit der Anpreßplatte verbundenen Blatt federn ganz im radial äußeren Bereich des Gehäuses mit diesem verbunden werden.

Zur Erhöhung des Massenträgheitsmomentes des Gehäuses ist es auch möglich, dieses in seinem radial verlaufenden Bereich im Querschnitt zumindest teilweise wellenförmig auszubilden. Durch dieses Ausbildung ist eine Materialanhäufung gegeben, wodurch sich bei nahezu gleichen Abmessung das Gewicht des Gehäuses er höht. Die wellenförmige Ausbildung kann durch Stauchen des Mate rials einfach erzielt werden.

Gemäß einer weiteren Erfindungsform ist es möglich, das Problem dadurch zu lösen, daß bei einer gattungsgemäßen Kupplung das Ge häuse an einer Mehrzahl von Stellen radial äußere nach radial innen umgebogene Lappen aufweist. Dadurch wird am äußeren Be reich die Massenansammlung am Gehäuse und dadurch das Massen trägheitsmoment erhöht.

Zur weiteren Erhöhung des Massenträgheitsmomentes kann vorgese hen sein, in die durch die Umbiegung erhaltenen Räume Zusatzmas sen-Elemente einzulegen, die vorzugsweise im Querschnitt rund sein können.

Dadurch, daß die Zusatzmassen-Elemente in das Gehäuse eingelegt werden können, kann nach dem Baukastenprinzip eine Grund-Kupp lung für die verschiedenen Motorvarianten verwendet werden. Dies bietet den Vorteil, daß seitens der Logistik die Entscheidung, für welchen Motor die Kupplung tatsächlich Verwendung findet, sehr spät getroffen werden kann. Theoretisch ist es sogar mög lich, diese Entscheidung bis an das Fertigungsband zu verlagern, wo dann entsprechend des jeweiligen Motortyps eine entsprechende Zusatzmasse ausgewählt wird. Hierdurch steigt natürlich die Fle xibilität eines Fahrzeugherstellers bzw. desjenigen Vorlieferan ten, der Motor und Getriebe verheiratet, auf Marktveränderungen kurzfristig zu reagieren.

Anhand von Beispielen soll die Erfindung nachfolgend erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 die Teilschnittdarstellung einer mit dem Schwung rad zusammengebauten Kupplung in vereinfachter Darstellung;

Fig. 2 ein weiteres Beispiel einer Kupplung in einer Darstellung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein weiteres Beispiel einer Kupplung in einer Darstellung gemäß Fig. 1;

Fig. 3a eine Variante in der Anordnung eines Zusatzmasse- Elements am Gehäuse;

Fig. 4 ein viertes Beispiel einer Kupplung in einer Dar stellung gemäß Fig. 1;

Fig. 5 die vereinfachte Darstellung einer fünften Va riante einer Kupplung;

Fig. 6 die vereinfachte Darstellung der Ausbildung des Gehäuses bei einer erfindungsgemäßen Variante;

Fig. 7 die Teilansicht der Kupplung gemäß Sichtpfeil VII nach Fig. 6;

Fig. 8 die Ansicht einer Kupplung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Variante;

Fig. 9 den Schnitt entlang der Linie IX-IX nach Fig. 8;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform in der Darstellung gemäß Fig. 9;

Fig. 11 die Ansicht in Teildarstellung der Kupplung gemäß Sichtpfeil XI nach Fig. 8;

Fig. 12 die Ansicht der Anpreßplatte nach Fig. 10;

Fig. 13 den Schnitt entlang der Linie XIII-XIII nach Fig. 12;

Fig. 14 die Ausbildung des Gehäuses in vereinfachter Schnittdarstellung bei einer dritten erfindungs gemäßen Variante;

Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel in vereinfachter Schnittdarstellung.

Der Aufbau und die Wirkungsweise einer herkömmlichen Reibungs kupplung ist hinreichend bekannt und beispielsweise in der DE 44 20 934 A1 ausführlich beschrieben. Da die Erfindung auf herkömm liche Reibungskupplungen aufbaut, ist es für das Verständnis nicht notwendig, die Funktionsweise an dieser Stelle zu erläu tern, sondern hierzu sei beispielsweise auf die zuvor genannte oder die zur Gattungsbildung herangezogene Druckschrift verwie sen.

Die Kupplung wird über das Gehäuse 3, in dem die die Reibbeläge 4 aufweisende Mitnehmerscheibe 5 und die Anpreßplatte 2 zuein ander koaxial angeordnet aufgenommen werden, über Schrauben 12 mit dem Schwungrad 1 drehfest verbunden. Über eine Membranfeder 13 wird die Anpreßplatte 2 gegen die Reibbeläge 4 und das Schwungrad 1 gepreßt und die Kupplung geschlossen.

Wie Fig. 1 zeigt, ist zur Erhöhung des Massenträgheitsmoments zwischen dem Gehäuse 3 und dem Schwungrad 1 ein ringförmiges Zu satzmasse-Element 6 vorgesehen. Dieses Zusatzmasse-Element 6 weist entsprechend der Verbindungsstellen Bohrungen auf, durch die die Schraube 12 hindurchgesteckt ist. Die Auswahl des Mate rials des Zusatzmasse-Elements 6 bzw. seiner Ringbreite oder -stärke richtet sich nach dem geforderten Trägheitsmoment, um das das ansonsten unveränderte Schwungrad 1 erhöht werden muß, um einen runden Leerlauf des jeweiligen Verbrennungsmotors, bei dem die Kupplung zu Einsatz gelangen soll, zu gestatten.

Wie Fig. 2 zeigt, kann das Zusatzmasse-Element auch räumlich in das Gehäuse 3 integriert sein. Anstatt eines ringförmigen Zu satzmasse-Elements 6 vorzusehen, können auch eine Mehrzahl von hülsenförmiger Elemente 6 verwendet werden, die an den entspre chenden Verbindungsstellen eingesetzt werden.

Fig. 3 zeigt in einer Variante, daß das oder die Zusatzmasse- Elemente 6 auch außerhalb des Gehäuses 3 vorgesehen sein können. Auch hier ist es durchaus möglich, einen Ring auf das Gehäuse 3 aufzusetzen oder unter Verwendung entsprechend langer Befesti gungsschrauben 13 hülsenförmige Zusatzelemente zu verwenden. Wie Fig. 3a zeigt, können das oder die Zusatzmasse-Elemente 6 mit dem Gehäuse 3 auch durch Schweißen oder Kleben, ebenso wie auch Nieten oder Schrauben zusammengefügt werden.

Bei der Anordnung des Zusatzmasse-Elements 6 gemäß Fig. 4 bil det diese eine Reibfläche für die Reibbeläge 4 der Mitnehmer scheibe 5. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, daß etwai ger Verschleiß, der beispielsweise dann eintritt, wenn die Reib beläge 4 zu weit abgenutzt sind und die hier nicht näher gezeig ten Nieten mit der Reibfläche in Berührung kommen, auch einfa chen Austausch des Zusatzmasse-Elements 6 behoben werden kann und nicht wie bei herkömmlichen Kupplungen durch notwendiges Abdrehen des Schwungrades 1 eine weitere Reduzierung des Massen trägheitsmomentes eintritt.

Fig. 5 zeigt, daß das Zusatzmasse-Element 6 auch in die Anpreß platte 2 integriert sein kann, indem diese eine entsprechende Ausnehmung 9 oder Nuten aufweist. Das Zusatzmasse-Element 6 kann ringförmig ausgebildet sein oder die Erhöhung des Massenträg heitsmomentes durch eine Mehrzahl von bolzenförmig ausgebildeten Zusatzmasse-Elementen 6 erreicht werden, die regelmäßig beab standet in entsprechenden Ausnehmungen auf einem Umfangskreis angeordnet sind.

Denkbar ist es auch, eine Erhöhung der Massenansammlung im radi al äußeren Bereich der Anpreßplatte 3 dadurch zu bewirken, daß am Gehäuse 3 eine Mehrzahl regelmäßig angeordneter radial her vorstehender Lappen 11 nach radial innen umgebogen wird (vergl. Fig. 6). In die durch die Umbiegung oder Umbördelung entstande nen Taschen 7 können zur weiteren Erhöhung des Massenträgheits momentes Zusatzmassen-Elemente 6 eingelegt werden, die gleich zeitig durch entsprechendes Umbiegen in der Tasche 7 fixiert werden (Fig. 15). Denkbar ist auch, das Gehäuse über den gesam ten äußeren Bereich so umzubördeln, daß ein ringförmiges Zusatz masse-Element 6 in die durch die Bördelung gebildete Tasche 7 eingelegt und fixiert werden kann. Das Zusatzmasse-Element 6 wird hierzu vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen.

Durch Ausbildung eines umlaufenden oder mehrerer einzelner auf einem Umfangskreis regelmäßig beabstandeter Lappen 11 an der An preßplatte 2 kann ebenfalls eine Materialansammlung erreicht werden.

Wie die Fig. 8 bis 13 zeigen, können der oder die Ansätze 10 durch entsprechende im Gehäuse 3 vorgesehene Ausnehmungen 8 aus dem Gehäuse 3 nach außen geführt werden. Die Anpreßplatte 2 kann hier als Gußteil ausgebildet sein, so daß sie kostengünstig ge fertigt werden kann. Die Ansätze 10a können sowohl axial (Fig. 9) als auch radial (Fig. 10) verlaufen. Durch eine Abwinklung am Ende des radial verlaufenden Lappens 11 in axialer Richtung wird der zur Verfügung stehende Raum, der durch die Projektion der Kupplung gebildet wird, optimal ausgenutzt, wenn eine ent sprechend große Massenerhöhung notwendig ist.

Wie Fig. 12 zeigt, kann die Anpreßplatte 2 sternförmig ausge bildet sein, indem sie drei jeweils um 120° versetzte Lappen 11 aufweist. Über eine durchgehende Auflagefläche 14 liegt die An preßplatte 2 gegen die Reibbeläge 4 der Mitnehmerscheibe 5 an.

Wie Fig. 14 zeigt, kann durch eine im Querschnitt wellenförmige Ausbildung des Gehäuses, das ja keine oder nur eine geringe Last zu tragen hat, auch eine Erhöhung der Massenansammlung im radial äußeren Bereich und damit eine Erhöhung des Massenträgheitsmo mentes erzielt werden. Fertigungstechnisch einfach kann die wel lenförmige Ausbildung durch Stauchen erreicht werden.

Wenn eine Kupplung verwendet wird, bei der eine Abschlußplatte vorgesehen ist, können die Zusatzmasse-Elemente entsprechend auch mit dieser verbunden werden, wie zuvor hinsichtlich des Gehäuses erläutert wurde.

Bezugszeichenliste

1 Schwungrad
2 Anpreßplatte
3 Gehäuse
4 Reibbeläge
5 Mitnehmerscheibe
6 Zusatzmasse-Element
7 Tasche
8 Ausnehmung
9 Ausnehmung
10 Ansatz
11 Lappen
12 Schraube
13 Membranfeder

Claims

1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ei ner auf ein mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenes Schwungrad (1) einwirkenden, Reibbeläge (4) aufweisenden und von einer Anpreßplatte (2) beaufschlagten Mitnehmerscheibe (5), wobei die Anpreßplatte (2) und die Mitnehmerscheibe (5) koaxial in einem mit dem Schwungrad (1) verbundenen Gehäuse (3) angeordnet sind, gekennzeichnet durch mindestens einen von der Anpreßplatte (2) hervorste henden Ansatz (10), der durch entsprechend mindestens eine Ausnehmung (8) im Gehäuse (3) hindurchragt.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Ansätzen (6) und Ausnehmungen (8) vorgesehen ist.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ansatz (10) axial hervorsteht.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ansatz (10) radial hervorsteht.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radial äußere Bereich des Ansatzes (10) axial abge winkelt ist.

6. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ei ner auf ein mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenes Schwungrad (1) einwirkenden, Reibbeläge (4) aufweisenden und von einer Anpreßplatte (2) beaufschlagten Mitnehmerscheibe (5), wobei die Anpreßplatte (2) und die Mitnehmerscheibe (5) koaxial in einem mit dem Schwungrad (1) verbundenen Gehäuse (3) angeordnet sind, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse (3) in seinem radial verlau fenden Bereich im Querschnitt zumindest teilweise wellen förmig ausgebildet ist.

7. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ei ner auf ein mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenes Schwungrad (1) einwirkenden, Reibbeläge (4) aufweisenden und von einer Anpreßplatte (2) beaufschlagten Mitnehmerscheibe (5), wobei die Anpreßplatte (2) und die Mitnehmerscheibe (5) koaxial in einem mit dem Schwungrad (1) verbundenen Gehäuse (3) angeordnet sind, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse (3) an einer Mehrzahl von Stellen radial äußere nach radial innen umgebogene Lappen (11) aufweist.

8. Reibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die durch die Umbiegung erhaltenen Taschen (7) Zu satzmassen-Elemente (6) eingelegt sind.

9. Reibungskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmassen-Elemente (6) im Querschnitt rund sind.