DE2029356A1

DE2029356A1 - Kupplungsscheibe mit Torsionsdampfer mit drehnchtungsabhangiger Kennlinie

Info

Publication number: DE2029356A1
Application number: DE19702029356
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Dipl Ing 8720 Schweinfurt Dotter
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1970-06-15
Filing date: 1970-06-15
Publication date: 1972-01-20
Also published as: DE2029356B2; GB1356160A; DE2029356C3; SE372074B; US3762521A; FR2099137A5

Description

FICHTEL & SACHS AG - /

PATEEÜE- IJKB GEBRAUOHSMUSaiEBHIItPSAHMELDUlTG

Kupplungsscheibe mit Torsionsdimpfer mit drehrichtungsabhängiger Kennlinie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe mit lorsionsschwingungsdämpfer, welche aus einem mit Fenstern versehenen Habenflansch, zwei ebenfalls mit Fenstern versehenen Deckscheiben und mindestens einem Satz Schraubenfedern besteht.

Schwingungsdämpfer für Kupplungsscheiben der obengenannten Art sind bekannt. Eine dieser bekannten Ausführungsformen weist 4- auf dem gleichen mittleren Durchmesser und in Umfangsrichtung in jeweils gleichem Abstand voneinander angeordnete Schraubenfedern auf, welche einerseits in Fenstern im Kabenflansch und andererseits in Fenstern der zu beiden Seiten des ITabenflansches angeordneten Deckscheiben sich befinden. Mit der einen Deckscheibe sind die R'eibbeläge dieser Kupplungsscheibe drehfest verbunden. Zur Begrenzung der Verdrehung bei "übertragung eines Drehmomentes sind in beiden Drehrichtungen Anschläge zwischen der Nabenscheibe und den beiden Deckscheiben vorgesehen, wobei diese Anschläge so angeordnet sind, daß in der einen Drehrichtung eine wesentlich größere relative Verdrehung möglich ist als in der anderen Drehrichtung. Die Fenster im Nabenflansch sind so angeordnet, daß in beiden Drehrichtungen die 4 Schraubenfedern gleichmäßig beaufschlagt werden. Diese Anordnung ergibt eine Federkennlinie, welche, ausgehend von der unbelasteten Stellung, in beiden Drehrichtungen ungleich lang jedoch mit gleicher Steigung verläuft.

Mit der bekannten Ausführung eines Schwingungsdämpfers in einer Kupplungsscheibe ist es nicht in allen Fällen möglich, Antriebsgeräusche , welche durch Eigenschwingungen des gesamten Systems ■ von der Brennkraftmaschine über das Getriebe bis zu den Antriebs-

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rädern entstehen, zu beseitigen« Insbesondere in solchen Fällen, in welchen die torsionsgefederte Kupplungsscheibe das einzige elastische Element in diesem Antriebssystem darstellt _t. können diese zu starken Geräuschen führenden Eigenfreguenzen im normalen Fahrbereich auftreten»

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, mit möglichst geringem Auf·= wand eine torsionsgefederte Kupplungsscheibe herzustellen, welche im Betrieb .unter Last auftretende !Resonanzschwingungen und die damit entstehenden Geräusche durch eine möglichst niedrige Gesamtfederkennlinie in einen außerhalb des normalen Fahrbereiches liegenden Drehzahlbereich -verschiebt.»

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst _s daß die federkennlinie über den gesamten Zugbereich gerade und daß die Federkennlinie über den gesamten Schubbereicli ebenfalls gerade und er-'heblich flacher als im Zugbereieh. verläuft» Auf diese Weise wird 'eine im gesamten sehr niedrig .liegende Federrate für die !Eorsions» federung erzielt, wodurch die Eigenfrequenzen des Antriebssystemes in einen Bereich abgesenkt werden-, welcher außerhalb des normalen Fahrbereiches liegt«,

Nach einem weiteren Merkmal der Ifcfindung ist es vorteilhaft ₂ daß ein Teil der Fenster des - Mabenf lansches in der einen Drehrichtung um den Winkelbereich der in dieser Sichtung vorgesehenen Verdrehung verlängert ausgeführt ist. Auf diese Weise kann'aus einem vorhandenen Dämpfer, welcher eine völlig symmetrische Feder·= kennlinie aufweist, durch geringfügige lacharbeit ein Dämpfer der erfindungsgemäßen Bauart hergestellt-werden.

Erfindungs gemäß ist es weiterhin von Vorteil, daß ein !Beil der Fenster des Kabenflansches in der Schußrichtung verlängert ausge-· führt ist. Um die Gesamtfederkennung in dem gewünschten Maße absenken zu können, ist es vorteilhaft, einen Teil der Fenster des Nabenflansches in der Schubrichtung zu verlängern, um auf diese Weise die Federkennlinie im Schiibbereich besonders flach verlaufen

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zu lassen. Dies ist schon deshalb möglich, da das Bremsmoment einer Brennkraftmaschine erheblich niedriger liegt als das maximale Antriebsmoment.

Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es bei einer Kupplungsscheibe, bei welcher insgesamt 4- Schraubenfedern auf dem gleichen mittleren Durchmesser und jeweils um 9o° versetzt zur Torsionsfederung angeordnet sind, weiterhin, daß der Nabenflansch zwei * diametral gegenüberliegende Fenster, in Zug- und Schubrichtung _; symmetrisch ausgeführt mit je einer Anschlagfläche für Zug- und Schubrichtung ausgestattet, und zwei ebenfalls diametral gegenüberliegende 'Ausschnitte mit je einer Anschlagfläche für Zugbetrieb aufweist. Durch den Wegfall der Anschlagflächen für den Schubbetrieb bei den beiden Ausschnitten ergibt sich im Schubbetrieb eine Beaufschlagung von lediglich zwei der insgesamt 4- Schraubenfedern, wodurch über den gesamten Schubbereich die Federkennung"von den zwei in den Fenstern angeordneten Federn bestimmt wird.

Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es weiterhin, daß die Ausschnitte von den durch sie gehenden Hittellinie aus in Zugrichtung von den Anschlagflächen begrenzt werden, welche parallel zur Mittellinie verlaufen, wobei sich am Außen-0 des Nabenflansches von den Anschlagflächen aus Fortsätze in Schubrichtung erstrecken, welche radial innen durch ein Kreisbogenteilstück mit von der Mittellinie ausgehenden Radius gebildet werden, welcher kleiner ist, als der Abstand vom Habenflansch-Mittelpunkt zum Fortsatz. Die Anschlagflächen dienen hierbei zur Abstützung der Schraubenfedern in Zugrichtung, wobei gleichzeitig die Fortsätze durch ihre radial inneren Konturen, welche von einem Kreisbogenteilstück mit einem geringeren Radius als der Abstand vom Nabenflansch-Mittelpunkt zum Fortsatz gebildet werden, zur Führung der Federn bei Zugbetrieb herangezogen werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die radial innere Begrenzung der Ausschnitte, ausgehend von den' Anschlagflächen, durch je ein gerades Teilstück, welches die Mittel-

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linie unter 90 schneidet, einen daran anschließenden Kreisbogen, welcher einen Winkel von 4-5° beschreibt und ein radiales Teilstück gebildet wird. Die radial innere Begrenzung der Ausschnitte ist so-. mit bis zur entsprechenden Mittellinie gegenüber den Fenstern für die auf Zug- und Schubrichtung beanspruchten Federn gleich, und weicht e/s-i- durch den anschließenden Kreisbogen und das radiale Teilstück von den Fenstern ab.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Nabenflansch in an sich bekannter Weise Aussparungen zur Verdrehwinkelbegrenzung aufweist, wobei die Verdrehung in Zug- und Schubrichtung etwa gleich groß ist. Diese Aussparungen im Habenflansch, welche mit den die beiden .Deckscheiben verbindenden Meten zusammenwirken, stellen eine sehr einfache und wirkungsvolle Begrenzung der maximalen Verdrehung zum Schütze der Schraubenfedern dar, vor allem bei plötzlich auftretenden, kurzzeitigen Überbelastungen.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin von Vorteil, daß die Aussparungen zwischen den Anschlagflächen der Fenster und den Anschlagflächen der Ausschnitte in Zug- und Schubrichtung und die Aussparungen zwischen den Anschlagflächen der Fenster und den radialen Teilstücken der Ausschnitte in Schubrichtung die Verdrehwinkelbegrenzung darstellen. Durch die Vergrößerung der Ausschnitte im Nabenflansch in Schubrichtung fallen die in Zugrichtung angeordneten Begrenzungen derjenigen Aussparungen weg, welche sich zwischen den Ausschnitten und den Fenstern befinden und zwar von den Ausschnitten ausgehend in Schubrichtung gesehen.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten AiBführungsformen der Erfindung.

Es zeigen im einzelnen: Figur 1 die Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer, Figur 2 den Querschnitt

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durch die Kupplungsscheibe gemäß Figur 1, Figur J den Nabenflansch entsprechend der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe.

Figur 1 zeigt die Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer. Der Nabenflansch 1 ist nur in seiner radial inneren Zone sichtbar, in welcher dieser eine Keilverzahnung zur drehfesten ailer axial verschiebbaren Verbindungen mit einer Abtriebswelle aufweist. Zu beiden Seiten des Nabenflansches 1 sind radial nach außen verlaufende Deckscheiben 19 angeordnet. Diese Deckscheiben besitzen ebenso wie der Nabenflansch Fenster bzw. Ausschnitte zur Aufnahme der Schraubenfedern 17. In der dargestellten Ausführung sind beispielsweise 4· Schraubenfedern gleicher Größe und auf dem gleichen mittleren Durchmesser angeordnet. Die Verbindung der beiden Deckscheiben 19 erfolgt über am Umfang verteilte Nieten 20, welche einmal den Ab-r stand der beiden Deckscheiben untereinander sicherstellen und zum anderen die Belagscheibe 22 mit den Reibbelägen 18 drehfest mit dea Deckscheiben verbinden.

In Figur 2 ist ein Schnitt II-II gemäß Figur 1 durch die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe dargestellt. Der Nabenflansch ist auf seinen beiden Seiten und der Zwischenschaltung der Reibscheiben 21 von den beiden Deckscheiben 19 abgedeckt. Im Ausschnitt 10 des Nabenflansches 1 befindet sich die Schraubenfeder 17». welche teilweise die beiden Deckscheiben 19 in. entsprechenden Fenstern durchdringt. Die Niete 20 verbindet die beiden Deckscheiben 19 miteinander und hält sie auf Abstand. Gleichzeitig stellt sie die Verbindung zwischen der Belagscheibe 22 mit den angenieteten Reibbelägen 18 und den beiden Deckscheiben 19 her. Die Niete 20 durchdringt dabei eine Aussparung 14· in Nabenflansch 1 und wirkt zusammen mit dieser als Winkelausschlagsbegrenzung.

In Figur 3 ist die Ansicht des Nabenflansches 1 dargestellt. Der Nabenflansch besteht aus einem radial inneren Teil, welches eine Keilverzahnung zur drehfesten Verbindung mit der Kupplungsabtriebs-.welle auf v/eist. Das scheibenförmige, radial sich nach außen er-

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streckende Teil des Nabenflansches 1 enthält 2 diametral gegenüber angeordnete, symmetrische und gleich große Fenster 2, welche der Aufnahme von 2 Schraubenfedern 17 dienen. Die beiden Fenster werden in Umfangsrichtung von Anschlagflächen 3 und 4, welche parallel zu der durch die beiden Fenster verlaufenden Mittellinie angeordnet sind, begrenzt. Die Begrenzung der Fenster 2 radial nach außen erfolgt durch einen Kreisbogen 7, dessen Mittelpunkt auf der durch die Fenster 2 gehenden Mittellinie liegt, wobei der Radius jedoch kleiner ist als der Abstand von dem Kreisbogen 7 zum Mittelpunkt des Nabenflansch.es. Die innere Begrenzung 6 dieser Fenster 2 erfolgt durch eine gerade, welche senkrecht zur Mittellinie verläuft. Weiterhin befinden sich in der Nabenscheibe 1 zwei diametral gegenüberliegende Ausschnitte 10, welche ebenfalls von einer entsprechenden Mittellinie ausgehen, welche jedoch nicht symmetrisch angeordnet sind. Diese Ausschnitte 10 werden begrenzt von Anschlagflächen 5» welche parallel zu der entsprechenden Mittellinie und von dieser aus gesehen in Zugrichtung verlaufen. Radial nach außen und zwar ausgehend von den Anschlagflächen 5 werden die Ausschnitte 10 von Fortsätzen 8 begrenzt, welche sich in Schubrichtung erstrecken und kürzer sind als die Hälfte der inneren Begrenzungen 6 der Fenster 2. Die radial innere Begrenzung der Ausschnitte 10 erfolgt einmal durch gerade Teilstücke 11, welche der halben Erstreckung der inneren Begrenzung 6 der Fenster 2 entsprechen. Anschließend an dieses gerade Teilstück 11 folgt in Schubrichtung ein Kreisbogen 12, welcher einen Winkel von 45° beschreibt. Die innere Begrenzung, bestehend aus den Teilstücken 11 und 12 schneidet die Mittellinie unter 90° an dem Punkt, an welchem das gerade Teilstück 11 in den Kreisbogen 12 übergeht. Die durch die Fenster 2 gehende Mittellinie schneidet die durch die beiden Aussparungen 10 gehende Mittellinie unter 90 . In d&0 Schubrichtung werden die beiden Ausschnitte 10 durch radiale Teilstücke 13 begrenzt, wobei eine Verbindung dieser beiden radialen Teilstücke 13 durch den Mittelpunkt des Nabenflansches verläuft. Weiterhin sind an dem Nabenflansch noch Aussparungen 14 und 15 angeordnet, welche zusammen mit den Nieten 20 eine Verdrehwinkelbegrenzung darstellen. Die Aussparungen 14 sind symmetrisch und

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diametral gegenüberliegend angeordnet und weisen jeweils in Zugrichtung Begrenzungen 9 und in Schubrichtüng Begrenzungen 16 auf. Die Begrenzungen 16 der Aussparungen 15 besitzen die gleichen Abmessungen wie die Begrenzungen 16 der Aussparungen 14, sie sind lediglich, um 90 in Schubrichtung verdreht angeordnet. Durch die Anordnung der Ausschnitte 10, welche praktisch eine. Vergrößerung von Fenstern in Schubrichtung darstellen, fallen die Begrenzungen

9 der Aussparungen 15 weg.

Die Wirkungsweise der in den Figuren 1-3 wiedergegebenen Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer mit drehrichtungsabhängiger Kennlinie ist folgende: Die unbelastete Kupplungsscheibe nimmt eine Stellung gemäß Figur 1 ein. Dabei befinden sich die Mete 20 in den Aussparungen 14· gleich weit von den Begrenzungen bzw. 16 entfernt. Die gleiche Entfernung nehmen die Niete 20 gegenüber den Begrenzungen 16 in den Aussparungen 15 ein. In diesem unbelasteten Zustand werden die Schraubenfedern 17 in den Fenstern der Deckscheiben 19 gehalten und sie füllen gerade die Fenster 2 im Nabenflansch in axialer Richtung aus. Die in den Ausschnitten 10 angeordneten Schraubenfedern 17 berühren gerade die Anschlagflächen 5· Bei der Übertragung des Motormomentes von der Brennkraftmaschine auf die Antriebsräder wird die Belagscheibe 22 mit den daran fest angeordneten Reibbelägen 18 zusammen mit den Deckscheiben 19 gegenüber dem Nabenflansch 1 in Zugrichtung verdreht. Dabei werden sämtliche 4- Schraubenfedern 17 vorgespannt. Die in den Fenstern 2 angeordneten Schraubenfedern 17 liegen somit einmal in den Fens teraus schnitt en der Deckscheiben 19 und zum anderen an den Anschlagflächen 4· der Fenster 2 an. Die in den Ausschnitten

10 angeordneten Schraubenfedern 17 liegen sowohl in den Ausschnitten der Fenster der Deckscheibe 19 als auch an den Anschlagflächen 5 der Ausschnitte 10 an. Bei der Übertragung des vollen Motormomentes bewegen sich dabei die Niete 20 in den Aussparungen 14- auf die Begrenzungen 9 zu, kommen an diesen jedoch nicht zur Anlage. Bei der Abbremsung des Kraftfahrzeuges durch die Brennkraftmaschine, also bei Übertragung des Bremsmomentes der Brennkraftmaschine durch die Reibungskupplung und den Torsionsschwingungsdämpfer, findet

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eine Verdrehung der Belagscheibe 22 zusammen mit den Deckscheiben 19 gegenüber dem Nabenflansch 1 in Schubrichtung'statt. Hierbei werden lediglich die beiden Schraubenfedern 17, welche in den Fenstern 2-des Nabenflansches 1 angeordnet sind, zur Übertragung* des Drehmomentes herangezogen. Dabei liegen somit diese beiden Schraubenfedern einerseits in den Aussparungen der Deckscheiben und andererseits an den Anschlagflächen 3 der Fenster 2 an. Die in den Ausschnitten 10 angeordneten beiden Schraubenfedern 17 bewegen sich ohne Veränderung ihres leicht vorgespannten Zustandes in den Aussparungen der Deckscheiben 19 in Schubrichtung und können wegen der Form der Ausschnitte 10 im Nabenflansch 1 zur Momentübertragung nicht herangezogen werden. In dem ausgeführten Beispiel ergibt sich somit in Schubrichtung einer Federkennlinie, welche die halbe Federrate aufweist gegenüber der Federkennlinie in Zugrichtung. In diesem Betriebszustand bewegen sich die Niete 20 in den Aussparungen 14 auf die Begrenzungen 16 zu, ohne sie . je_tdoch ganz zu berühren; ebenso bewegen sich die Niete 20 in den ,Aussparungen 15 ebenfalls auf die Begrenzungen 16 zu ohne dieselben zu berühren. Sowohl in Schub- als auch in Zugrichtung wirken die Niete 20 zusammen mit den Begrenzungen 9 bzw. 16 der Aussparungen 14 und 15 bei Spitzenbelastungen, welche plötzlich auftreten können, als Winkelausschlagbegrenzung zum Schutz der Federn 17. Dabei wirken allerdings in Zugrichtung lediglich die beiden Nieten 20, welche sich in den Aussparungen 14 befinden.

Die äußere Begrenzung 7 der Fenster 2 weist einen Radius R auf, welcher kleiner ist als der Abstand zwischen dieser äußeren Begrenzung 7 und dem Mittelpunkt des Nabenflansches 1^ ebenso weisen die Fortsätze 8 radial nach innen diesen Radius auf. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß bei bei Beanspruchung des Schwingungsdämpfers und bei relativer Verdrehung zwischen den Deckscheiben 19 einerseits und dem Nabenflansch 1 andererseits die Schraubenfedern 17 nicht an der äußeren Begrenzung 7 reiben, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß bei höheren Drehzahlen durch den Einfluß der Fliehkraft die Feder 17 in ihrem mittleren Bereich radial nach außen bewegt werden.

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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern kann im Rahmen der Erfindung "beliebig abgewandelt werden.

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Claims

PICHTEL & SACHS AG - SCHWEIiTFUR T 202935 g PATENT- UNB GEBEAUCHSMÜSTERHILFSANIffiliDUNG Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer mit drehrichtungsabhängiger Kennlinie PATENTANSPRÜCHE

1. Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer, welche aus einem mit Fenstern versehenen ITabenflansch, zwei ebenfalls mit Fenstern versehenen Deckscheiben und mindestens einem Satz Schraubenfedern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkennlinie über den gesamten Zugbereich gerade und daß die Federkennlinie über den gesamten Schubbereich ebenfalls gerade und erheblich flacher als im Zugbereich verläuft.

'2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Fenster des Nabenflansches in der einen Drehrichtung um den Winkelbereich der in dieser Richtung vorgesehenen Verdrehung verlängert ausgeführt ist.

3. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Fenster des Nabenflansches in der Schubrichtung verlängert ausgeführt ist.

4. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1-3, "bei welcher insgesamt vier Schraubenfedern auf dem gleichen mit13eren Durchmesser und jeweils um 90° versetzt zur Torsionsfederung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenflansch (1) zwei diametral gegenüberliegende Fenster (2), in Zug- und Schubrichtung symmetrisch ausgeführt mit je einer Anschlagfläche (3»' 4) für Zug- und Schubbetrieb ausgestattet, und zwei ebenfalls diametral gegenüberliegende Ausschnitte (10) mit je einer Anschlagfläche (5) für Zugbetrieb aufweist.

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5. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (10) von der durch sie gehenden Hittellinie aus in Zugrichtung von den Anschlagflächen (5) begrenzt werden, welche parallel zur Mittellinie verlaufen, wobei.sich am Außendurchmesser des Nabenflansches von den Anschlagflächen (5) aus Fortsätze (8) in Schubrichtung erstrecken, welche radial innen durch ein Kreisbogenteilstück mit von der Mittellinie ausgehendem Radius (R) gebildet werden, welcher kleiner ist als der Abstand vom Nabenflansch-Mittelpunkt zum Fortsatz (8). . '

6. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß die radial innere Begrenzung der Ausschnitte (10), ausgehend von den Anschlagflächen (5)> durch je ein gerades Teilstück (11), welches die Mittellinie unter 90° schneidet, einen daran anschließenden Kreisbogen (12), v/elcher einen Win-

^r kel von 45° beschreibt, und ein radiales Teilstück (13) gebil- - det wird.

7. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Habenflansch in an sich bekannter Weise Aussparungen (14, 15) zur Verdrehwinkelbegrenzung aufweist, wobei die Verdrehung in Zug- und Schubrichtung etwa gleich groß ist.

8. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1-7» dadurch gekennzeichnet., daß die Aussparungen (14) zwischen den Anschlagflächen (3) der Fenster (2) und den Anschlagflächen (5) der Ausschnitte (10) in Zug- und Schubrichtung und die Aussparungen (15) zwischen den Anschlagflächen (4) der Fenster (2) und den radialen Teilstücken (13) der Ausschnitte (10) in Schubrichtung die Verdrehwinlcelbesrenzung darstellen.

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Le e rs e i t e