DE3004242C2

DE3004242C2 - Schwingungsdämpfende Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE3004242C2
Application number: DE3004242A
Authority: DE
Inventors: Georg 6940 Weinheim Schäfer
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1981-10-08
Also published as: IT8049910A0; JPS6347932B2; GB2068508B; DE3004242A1; IT1128331B; FR2475169B1; GB2068508A; US4558773A; FR2475169A1; JPS56113833A

Description

Die Erfindung betrifft eine schwingungsdämpfende Kupplungsscheibe für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Nabenteil mit einer Mitnehmerscheibe sowie aus Dämpfungskörpern aus einem gummielastischen Werkstoff, die radial übereinander liegend das Nabenteil mit einem Zwischenring und diesen mit einem Trägerring verbinden, wobei zwischen dem Nabenteil und dem Zwischenring eine durch Anschläge in Umfangsrichtung begrenzte Beweglichkeit vorgesehen ist, der Trägerring zweigeteilt ist und zwei im wesentlichen in radialer Richtung nach innen weisende, umlaufende Vorsprünge aufweist und die äußeren Dämpfungskörper ringförmig ausgebildet und zwischen dem nach außen weisenden Schenkel des Zwischenringes und den nach innen weisenden Vorsprüngen der Trägerringe angeordnet sind.

Eine Kupplungsscheibe dieser Art ist aus FR-PS 24 30 541 bekannt. Die innenliegenden Dämpfungskörper bestehen aus segmentartig ausgebildeten Gummiklötzen, die aus abwechselnder, axialer Richtung in entsprechende Vertiefungen des Zwischenringes eingreifen. Zur Erzielung einer guten Schwingungs-Isolierung bei der Übertragung niedriger Drehmomente ist es nötig, den Gummiklötzen einen großen Querschnitt zu geben, was mit einer unerwünschten Vergrößerung des Gewichtes und der axialen ßaulänge verbunden ist.

Bei der Kupplungsscheibe gemäß DE-OS 14 25 260 sind zwei Nabenringe, zwei Zwischenringe und zwei Trägerringe vorgesehen, die in radialer Richtung durch zylindrisch ausgebildete Dämpfungsringe verbunden sind. Die Zwischenringe und die Trägerringe weisen auf dem Umfang verteilte axiale Vorsprünge auf, die in Verbindung mit zugeordneten Anschlägen der Mitnehmerscheibe eine Begrenzung der jeweiligen Verdrehbeweglichkeit bewirken. Die Stabilität der Zuordnung der Zwischenringe zu der Nabe ist jedoch nur sehr gering, und aus unterschiedlichen Belastungsgraden der einzelnen Anschläge, die beispielsweise aus einer unzureichenden gegenseitigen Abstimmung der maßlichen Toleranzen der Einzelteile oder einer ungenauen

ίο Montage resultieren können, kann sich eine radiale Verschiebung der Zwischenringe und damit der Reibscheibe aus der Rotationsachse ergeben, was unerwünscht ist

Die Trägerringe sind zur Erzeugung einer elastischen Vorspannung in den Dämpfungsringen vernietet Der Grad der Vorspannung ist dem Betrage nach in den außenliegenden und in den innenliegenden Dämpfungsringen gleich groß, spezifisch jedoch nur dann, wenn die aufnehmenden Querschnitte identisch sind. Die radial innenliegenden Dämpfungsringe haben deshalb einen stark vergrößerten Querschnitt, wodurch das Gewicht der Kupplungsscheibe und die axiale Baulänge in unerwünschter Weise vergrößert werden. Außerdem ergibt sich ein relativ steiler Anstieg der Federkennlinie und damit eine schlechte Schwingungs-Isolierung beim Übertragen kleiner Drehmomente. Entsprechendes gilt auch für die Kupplungsscheibe nach FH-PS 13 40 555. Zur Erzeugung einer differenzierten Vorspannung wird in DE-OS 14 25 260 vorgeschlagen, die Zwischenringe unabhängig von der Vernietung der Trägerringe durch Reibringe auf der Mitnehmerscheibe abzustützen. Dabei ergibt sich aber eine metallische Verbindung zwischen dem Nabenkörper und den Zwischenringen und damit eine Brücke, durch die Schwingungen ungedämpft übertragen werden können.

Kupplungen dieser Art haben den Zweck, einerseits die vom Motor bei Leerlauf oder bei der Übertragung niedriger Drehmomente erzeugten Schwingungen zu isolieren und andererseits die bei der Übertragung des Nenndrehmoments erzeugten Schwingungen zu dämpfen. Des weiteren sollen Anfahrstöße und andere Überlastungen sicher aufgefangen werden.

Für den unteren Drehmomentbereich wird deshalb eine flache Federcharakteristik gefordert, die jedoch im oberen Drehmomentbereich nicht erforderlich ist. Die Kupplungsscheibe soll außerdem bei einem geringen Gewicht eine kleine axiale Bauweise aufweisen. Die eingangs behandelte Kupplungsscheibe erfüllt diese grundsätzlichen Forderungen neben den bereits angesprochenen Nachteilen nur in einem unzureichenden Maße.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwingungsdämpfende Kupplungsscheibe für ein Kraftfahrzeug zu entwickeln, die bei einer besonders flachen Federcharakteristik im unteren Drehmomentbereich im Bereich des Nenndrehmoments einen steilen Anstieg aufweist, die bei geringem Gewicht und kurzer axialer Baulänge unter Einhaltung üblicher Fertigungstoleranzen besonders einfach herstellbar ist und die dennoch eine besondere große Stabilität hinsichtlich der lagemäßigen Zuordnung der Zwischenringe und der Trägerringe zu der Nabe bei allen Belastungsgraden aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer schwingungsdämpfenden Kupplungsscheibe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auch die radial innenliegenden Dämpfungskörper ringförmig ausgebildet und radial einerseits mit der Nabe und andererseits

mit dem Zwischenring fest verbunden sind und daß dieser aus zwei der Mitnehmerscheibe spiegelbildlich zugeordneten Winkelringen besteht, die in radialer Richtung nach außen weisende Schenkel aufweisen, welche durch Bolzen fest miteinander verbunden sind, die in Aussparungen der Mitnehmerscheibe geführt sind.

Die Dämpfungsringe sind radial ineinanderliegend angeordnet, woHci der innenliegende Dämpfungsring eine buchsenförmige Ausbildung aufweist, während der außenliegende Dämpfungsring ein V-förmiges Profil besitzt Die elastische Vorspannung in den inneren Dämpfungsringen wird durch die zwischen den Zwischenringen angeordnete Verbindung bewirkt, die elastische Vorspannung in den Außenringen durch die gegenseitige Verbindung zwischen den Trägerringen. In beiden Fällen lassen sich deshalb die spezifischen Vorspannungen auf optimale Werte einstellen, wobei durch die starre Verbindung zwischen den einander gegenüberliegenden Zwischenringen eine ausgezeichnete gegenseitige Stabilisierung hinsichtlich der lagemäßigen Zuordnung und hinsichtlich des Schwing¹-, ngsverhaltens bewirkt wird. Sowohl die Zwischenringe als auch die Trägerringe können durch Gewindebolzen untereinander verbunden werden. Als vorteilhafter in bezug auf eine wirtschaftliche Herstellung hat sich jedoch die Verwendung von Nieten erwiesen, wobei in axialer Richtung zwischen den Ringen Distanzhülsen angeordnet werden. Die Distanzhülsen können eine Oberfläclienbeschichtung aus Gummi oder aus einem anderen elastischen Werkstoff aufweisen, um die Geräuschbildung beim Auftreffen auf die Endanschläge der Mitnehmerscheibe zu mindern. Die Schichtdicke einer solchen Beschichtung soll so ausgelegt sein, daß eine Vergleichmäßigung der in die einzelnen Niete eingeleiteten Kräfte auf dem Umfang bewirkt wird.

Die Niete können im mittleren Bereich auch mit einem größeren Durchmesser ausgeführt werden, so daß die Zwischenringe und die Trägerringe unmittelbar auf den dadurch gebildeten Schultern aufliegen. Durch eine solche Ausführung wird ein besonders günstiger Stabilisierungseffekt auf die angrenzenden Teile ausgeübt, wodurch diese aus tiefgezogenen Stahlblechen einer relativ geringen Wandstärke von ca. I bis 2 cm hergestellt werden können. Es versteht sich von selbst. daß die gegenseitigen Abstände der einzelnen Niete in Umfangsrichtung nicht zu groß sein dürfen. Es wird bevorzugt, daß der Abstand in dieser Richtung 100 mm nicht überschreitet, wobei gewährleistet sein muß, daß gleichmäßige große Abstf.^e eingehalten werden. Die so Anordnung von 4 Nieten wird bevorzugt.

Die lagemäßige Zuordnung zu den Zwischenringen kann so vorgenommen werden, daß der Mittelpunktabstand der Bolzen von der Rotationsachse der Kupplungsscheibe im wesentlichen identisch ist mit dem entsprechenden Abstand des Schwerpunktes der Zwischenringe. In bezug auf die statische und dynamische Stabilisierung der Zwischenringe und damit der gesamten Kupplungsscheibe ergeben sich daraus Vorteile. eo

Die Trägerringe können mit einer Gleitführung in Umfangsrichtung beweglich auf der Mitnehmerscheibe gelagert werden, und es wird dadurch eine besonders hochwertige radiale Zuordnung der Reibscheibe in bezug auf das Nabenteil gewährleistet. Die Gleitführung (,·> kann im Bereich des Außenumfangs der Mitnehmerscheibe angeordnet sein, jedoch auch im Bereich der Aussparungen. Ferner können die Verbindungen zwischen den Trägerringen in die Gleitführung einbezogen sein. Weiterhin gewährleistet die vorgeschlagene Ausbildung der Zwischenringe in Verbindung mit der Zuordnung und Ausbildung der Dämpfungsringe bereits eine hochgradige Rotationssymmetrie unter allen Betriebsbedingungen, wodurch ein Eingreifen der Gleitführung nur in extremen Fällen zu erwarten ist

In der als Anlage beigefügten Zeichnung ist eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe in längsgeschnittener Darstellung wiedergegeben. Sie wird nachfolgend näher erläutert:

F i g. 1 zeigt die Kupplungsscheibe in längsgeschnittener Darstellung nach dem Einbau;

F i g. 2 nimmt bezug auf eine entsprechende Ausführung in teilweise aufgeschnittener Darstellung, bei der die Verschiebungen 6 den zugehörigen Anschlägen der Mitnehmerscheibe 9 in der Ruhelage unsymmetrisch zugeordnet sind.

In Fig. I ist die Kupplungsscheibe mit einem Nabenteil 4 auf der Motorwelle 8 f?lagert und mit dieser durch eine Keilverzahnung längsbeweglich, jedoch verdrehsicher verbunden. Das Nabenteil weist in der Symmetrieachse eine Mitnehmerscheibe 9 auf, die sich in radialer Richtung nach außen erstreckt unJ die im Bereich der Verbindungen 5 und 6 der Zwischenringe 11 und uer Trägerringe 12 sich in Umfangsrichtung erstreckende Aussparungen unterschiedlicher Länge — entsprechend den unterschiedlichen Verdrehwinkelbegrenzungen — aufweist Die Aussparungen können auch radial ineinander übergehend ausgebildet sein.

Beiderseits der Mitnehmerscheibe ist auf dem Außenumfang des Nabenteils eine Hilfsnabe 13 verdrehsichei verankert Die praktische Erzeugung einer solchen verdresicheren Verankerung läßt sich am einfachsten realisieren unter Anwendung einer Schrumpfverbindung . Dazu wird das Nabenteil 4 auf eine sehr niedrige Temperatur abgekühlt und in diesem Zustand mit dem Hilfsnabenteil 13 zusammengefügt. Durch die anschließende Temperaturangleichung ergibt sich ein fester Sitz der Teile aufeinander.

An dem Außenumfang der Hilfsnabe ist der innere Dämpfungsring 14 haftend befestigt, bevorzugt durch eine Vulkanisation. In radialer Richtung nach außen ist der innere Dämpfungsring durch den sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Schenkel des Zwischenrings begrenzt, und er ist mit diesem gleichermaßen verbunden.

Die in radialer Richtung übereinanderliegenden Begrenzungsflächen des inneren Dämpfungsringes haben untereinander einen parallelen Verlauf, und sie sind der Rotationsachse unter einem Winkel zugeordnet. Durch eine relative Verschiebung des Zwischenringes parallel zur Rotationsachse läßt sich in dem Df;mpi'ungsring eine elastische Vorspannung erzeugen, was sich positiv in bezug auf die erzielbare Gebrauchsdauer auswirkt. I3urch die gegenseitige maßliche Abstimmung der Neigung dieses Winkels mit dem gegenseitigen Abstand der Hilfsnaben und dem gegenseitigen Ab&tand der Zwischenringe wird bei der vorgeschlagenen Konstruktion eine optimale Vorspannung in den Dämpfungsringen 14 realisiert.

Das gleiche trifft zu in bezug auf die äußeren Dämpfungsringe 15, die bei einem V-förmigen Profil die einander gegenüberliegenden Flächen der Zwischenringe 11 und der Trägerringe 12 verbinden. Die erzielte Vorspannung wird in diesem Falle im wesentlichen bestimmt durch den gegenseitigen Abstand der Trägerringe, d. h. durch die Länge der Distanzhülst im

Bereich der Verbindung 6.

Sowohl die Verbindung 5 als auch die Verbindung 6 bestehen aus einer Nietverbindung, wobei die erstere in einer axialen Aussparung der Trägerringe und des äußeren Dämpfungsringes 15 angeordnet ist. Die s Zwischenringe Il und die Trägerringe 12 bestehen aus Stahlblech mit einer Dicke von 1,5 mm. In d*e Verbindung 6 ist außerdem die Reibscheibe 16 einbezogen, an der beiderseits die Reibbeläge 1 befestigt sind.

Die inneren Dämpfungsringe 14 zeichnen sich durch eine besonders weiche Federungscharakteristik aus. durch die eine gute Isolierung der bei niedrigen Drehmomenten oder bei Leerlauf vom Motor eingeleiteten Schwingungen gewährleistet ist. Mit ansteigen- r» dem Drehmoment ergibt sich ein ansteigender Verformungsgrad des Dämpfungselements 14, bis die Hülse der Nietverbindung 5 an dem zugehörigen Anschlag der Mitnehmerscheibe 10 zum Anliegen kommt. Ist dieser Zustand erreicht, dann wird das eingeleitete Drehmoment wie bei einer starren Kupplung von der Motorwelle unmittelbar in die Zwischenringe und damit in die äußeren Dämpfungselemente eingeleitet. Diese haben aufgrund ihrer Lage und ihrer Ausbildung eine wesentlich steilere Federungscharakteristik, wodurch r> eine Übertragung des Nennmoments im elastischen Bereich erzielt wird. Gleichzeitig wird eine gute Dämpfung der eingeleiteten Schwingungen bewirkt. Beim Anfahren oder bei unvorhergesehenen Überlastungen kann es zu einer extrem starken Deformation auch der äußeren Dämpfungsringe 15 kommen, und schließlich zum Anlegen des Verbindungsbolzens 6 an den Endanschlag im Bereich der Aussparung 10 der Mitnehmerscheibe 9. Wenn dieser Zustand eingetreten ist, liegt eine vollkommen starre Verbindung zwischen der Motorwelle 8 und den Reibbelägen 1 vor, wodurch eine Beschädigung der Dämpfungsringe ausgeschlossen ist. Die vorgeschlagene Kupplungsscheibe vermag dadurch selbst großen Überlastungen zu widerstehen, und diese können auch keine für den weiteren Betrieb nachteiligen Veränderungen der Dämpfungsringe 14 und 15 bewirken.

In F i g. 2 ist eine Ausführung in teilweise aufgeschnittener Darstellung wiedergegeben, die die in der Ruhelage unsymmetrische Zuordnung der Verbindungsbolzen 6 zu den Anschlägen der Mitnehmerscheibe 9 verdeutlicht. Die Anschläge werden durch die sich in radialer Richtung erstreckenden Begrenzungsflächen der Aussparungen 10 gebildet, die in gleichem Abstand von der Rotationsachse angeordnet sind. Durch das Merkmal wird eine von der Drehrichtung abhängige, unterschiedliche Nachgiebigkeit erreicht, was in bezug auf die Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs insofern Vorteile erbringt, als dort für die Vorwärtsfahrt eine größere Nachgiebigkeit erwünscht ist als die Rückwärtsfahrt. Außerdem ergibt sich bei häufigen Lastwechseln eine Schonung und dadurch größe!: Gebrauchsdaucrdcr Dämpfungsringe.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Schwingungsdämpfende Kupplungsscheibe für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Nabenteil mit einer Mitnehmerscheibe sowie aus Dämpfungskörpern aus einem gummielastischen Werkstoff, die radial übereinander liegend das Nabenteil mit einem Zwischenring und diesen mit einem Trägerring verbinden, wobei zwischen dem Nabenteil und dem Zwischenring eine durch Anschläge in Umfängsrichtung begrenzte Beweglichkeit vorgesehen ist, der Trägerring zweigeteilt ist und zwei im wesentlichen in radialer Richtung nach innen weisende umlaufende Vorsprünge aufweist und die äußeren Dämpfungskörper ringförmig ausgebildet und zwischen dem nach außen weisenden Schenkeln des Zwischenringes und den nach innen weisenden Vorsprüngen der Trägerringe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch die radial innenliegenden Dämpfungskörper (14) ringförmig ausgebildet und radial einerseits mit der Nabe (13) und andererseits mit dem Zwischenring (11) fest verbunden sind und daß dieser aus der Mitnehmerscheibe (9) spiegelbildlich zugeordneten Winkelringen besteht, die in radialer Richtung nach außen weisende Schenkel aufweisen, welche durch Bolzen (5) fest miteinander verbunden sind, die in Aussparungen (19) der Mitnehmerscheibe geführt sind.
2. Schwingungsdämpfende Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerscheibe (9) eine Gleitführung aufweist, auf der die Trägerringe^l2) gekgert sind.