DE3333536C2

DE3333536C2 - Dämpfungsscheibe, insbesondere für Kupplungsscheiben in Reibkupplungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3333536C2
Application number: DE3333536A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Katano Osaka Yoneda
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1987-01-29
Also published as: GB2127131B; GB8324025D0; GB2127131A; FR2538479A1; FR2538479B1; JPH0138342Y2; US4583959A; DE3333536A1; JPS5943721U

Abstract

Dämpfungsscheibe mit Paar untereinander verbundener, eine Einheit bildender Seitenplatten zu beiden Seiten eines ringförmigen Flansches einer Nabe, wobei die Seitenplatten und der Flansch mittels einer Torsionsfedereinrichtung miteinander in Verbindung stehen und ein Reibungsteil zwischen einem oder beiden der inneren Umfangsbereiche des ringförmigen Flansches und einem oder beiden der inneren Umfangsbereiche der Seitenplatte bzw. Seitenplatten angeordnet ist, die zur Erzeugung eines angepaßten Wertes für das Hysterese-Drehmoment entsprechend der Veränderung des Verdrehmomentes und damit guter Absorption der Vibrationsenergie bei gleichzeitig hoher Standzeit und zuverlässiger Funktion derart ausgebildet ist, daß das Reibungsteil jeweils eine Reibungsplatte und eine Wellenfeder aufweist, die schichtweise zwischen dem ringförmigen Flansch und einer oder beiden der Seitenplatten angeordnet sind, und daß die Reibungsplatte verdrehfest am ringförmigen Flansch oder der jeweiligen Seitenplatte und die Wellenfeder verdrehfest am anderen der beiden Teile gehalten ist, wobei eine Eingriffsfläche der Reibungsplatte an der Seite der Wellenfeder als wellenförmige Oberfläche in Entsprechung der Wellenfeder ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsscheibe, insbesondere für Kupplungsscheiben in Reibkupplungen von Kraftfahrzeugen oder dergleichen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Die Federeinrichtung einer bekannten Dämpfungsscheibe dieser Art - DE-OS 29 06 675 - besteht aus zwei diagonal gegenüberliegend im äußeren Umfangsbereich einer Seitenplatte gehaltenen Blattfedern, die einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden eigentlich Federsteg aufweisen, an dessen beiden Enden etwa radial nach innen geführte Schenkel ( Zungenausbildungen) vorgesehen sind, in deren Endbereichen die Blattfedern mit Hilfe von Nieten an der Seitenplatte festgelegt sind. Jeweils in Umfangsrichtung beidendig sind Reibscheibensegmente an dem Flansch festgelegt, an denen die Federstege bei entsprechender Verdrehung zwischen dem Flansch und den Seitenplatten angreifen. Auch diese Reibscheibensegmente müssen demnach einzeln festgelegt werden.
Neben der durch diese Einzelfestlegung bedingten umständlichen und aufwendigen Montage besteht ein besonderer Nachteil dieser bekannten Dämpfungsscheibe darin, daß die Blattfedern an dem jeweiligen Reibscheibensegment im Zuge der Verdrehbewegung nur über einen schmalen Kantenbereich angreifen. Damit ist die Reibfläche besonders gering, was zu schneller Abnutzung führt. Bei axialer Verformung des Federsteges der Blattfedern tritt eine Verlängerung in Umfangsrichtung auf, die auch dann von dem Blattfedermaterial durch Verformung in Blattfederebene aufgenommen werden muß, wenn man davon ausgeht, daß die Schenkelenden um die Nieten drehen können. Diese mit jeder Verdrehwinkeländerung einhergehende Materialbelastung führt zu schneller Ermüdung oder gar Rißbildung und anschließendem Bruch der Blattfedern.
Eine weiterhin bekannte Dämpfungsscheibe - DE- AS 17 50 841 - arbeitet mit einem sogenannten elastischen Dämpfungsring, der zwischen einem Nabenflansch und einer Seitenplatte angeordnet ist. Dieser Dämpfungsring ist beidseitig mit schräg zur Radialrichtung verlaufenden Erhebungen versehen, die etwa trapezförmige Gestalt aufweisen. Diesen Erhebungen entsprechend geformte Vertiefungen befinden sich in dem Nabenflansch einerseits und der Seitenplatte andererseits, so daß die Erhebungen des elastischen Dämpfungsringes in diese Vertiefungen in dem Flansch bzw. der Seitenplatte eingreifen. Bei einer unter entsprechendem Drehmoment stattfindenden Verdrehung zwischen dem Nabenflansch und der Seitenplatte treten die Vorsprünge des Dämpfungsringes mehr oder weniger aus den Vertiefungen heraus, wodurch eine Spreizwirkung zwischen der Seitenplatte und dem Flansch hervorgerufen wird. Diese Spreizbelastung wirkt sich in erhöhtem Druck auf eine Reibungsscheibe aus, die zwischen einer zweiten Seitenplatte und dem Flansch angeordnet ist. Der Dämpfungsring selbst soll nicht zur Erhöhung der Reibung verwendet werden, sondern es kommt auf die Elastizität des Dämpfungsringmateriales an, weshalb die Lebensdauer des Dämpfungsringes gegenüber derjenigen eines herkömmlichen Reibungsringes wesentlich günstiger sein soll.
Auch bei dieser bekannten Dämpfungsscheibe ist die verdrehwinkelabhängige Dämpfungscharakteristik mit einem erheblichen Fertigungsaufwand verbunden. Insbesondere können Standardteile solcher Kupplungen, wie Naben mit Flansch und Seitenplatten, wie sie bei anderen, nicht mit verdrehwinkelabhängiger Reibungscharakteristik versehenen Kupplungen Verwendung finden, hier nicht eingesetzt werden.
Mit ähnlichen elastischen Körpern, die mit gegenüber der Radialebene geneigten Flächen versehen sind, arbeitet auch die weiterhin bekannte Dämpfungsscheibe nach der DE-AS 14 75 445. Wie bei der vorstehend abgehandelten bekannten Dämpfungsscheibe und auch derjenigen nach der DE-OS 26 10 081 sind hier die verdrehabhängigen Reibeinrichtungen im inneren Umfangsbereich des Flansches angeordnet. Schließlich ist es aus der FR-PS 23 61 574 bekannt, die Verdrehung zweier Bauteile gegeneinander dadurch zu verhindern, daß an einem eine axial abgebogene Zunge ausgebildet ist, die in eine Fensteröffnung des anderen Teiles eingreift.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsscheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach zu montieren und mit für andere Dämpfungsscheiben vorhandenen Hauptteilen zu kombinieren und an diesen festzulegen ist sowie über einen großen Verdrehwinkel mit langem Federweg besonders verschleißarm betrieben werden kann.
Ausgehend von einer Dämpfungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäß ausgestaltete Dämpfungsscheibe zeichnet sich zunächst dadurch aus, daß die das Reibungsteil bildenden beiden Einzelteile besonders einfach mit Hauptteilen üblicher Dämpfungsscheiben, d. h. solchen, die ohne verdrehwinkelabhängige Dämpfung ausgebildet sind - z. B. DE-OS 23 25 711 -, kombiniert werden können. So kann ein und derselbe Nabenflansch für die vorliegende Kupplung wie auch für eine solche ohne verdrehwinkelabhängige Reibungskupplung verwendet werden. Auch die Seitenplatte kann praktisch unverändert bleiben, sie muß lediglich eine Aussparung für die verdrehfeste Aufnahme einer Nase eines der beiden Einzelteile aufweisen; eine solche Aussparung kann eine Seitenplatte auch dann aufweisen, wenn sie für drehwinkelunabhängige Reibungsdämpfung ausgebildet ist. Damit wird erreicht, daß unterschiedliche Typen von Dämpfungsscheiben mit identisch ausgebildeten Hauptteilen ausgerüstet werden können, was den Herstellungsaufwand entsprechend herabsetzt.
Die verdrehfeste Halterung der Wellenfeder über eine axial abgebogene und in eine für die Aufnahme einer Torsionsfeder ohnehin vorhandene Fensteröffnung eingreifende Zone hat nicht nur den Vorteil einer besonders einfachen Ausgestaltung und Montage, diese verdrehfeste Halterung ist darüber hinaus in der Lage, Durchmesseränderungen, wie sie bei Zusammenpressen der Wellenfeder auftreten, durch axiales Verschieben innerhalb der Fensteröffnung ungehindert aufzufangen. Die Wellenfeder kann sich auch bei Zusammendrücken in Richtung einer Ebene in Umfangsrichtung und damit in Durchmesserrichtung ausdehnen, ohne daß insbesondere an bestimmten Stellen Materialspitzenbelastungen auftreten. Dies erhöht die Lebensdauer der Wellenfeder.
Die Wellenfeder und die Reibungsplatte greifen über einen großen Verdrehwinkel hinweg großflächig aneinander an, was dem Reibverhalten zugute kommt und insbesondere den Verschleiß des Reibteiles im Zuge der Verdrehbewegung herabsetzt. Deshalb kann die erfindungsgemäße Dämpfungsscheibe für die angestrebte, sich stufenlos über den Verdrehwinkelbereich hinweg ändernde Reibdämpfung auch ohne weitere Reibungsund Federglieder auskommen. Die Wellenfeder ist dabei sowohl Reibelement, als auch Federelement. In kleinen Verdrehwinkelbereichen ist somit die Reibung gering zu halten, während sie stufenlos ansteigend für große Verdrehwinkelbereiche recht hoch gewählt werden kann. Die Wellenfeder kann derart ausgebildet sein, daß sich große axiale Federwege ergeben; die Größe der beherrschbaren Verdrehwinkelbereiche ist ebenfalls durch die Anzahl der über den Umfang der Wellenfeder verteilten Erhebungen und Täler bestimmbar.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine vertikale Teilschnitt-Seitenansicht des Ausführungsbeispieles;
Fig. 2 eine Teilschnittansicht nach der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Teilschnittansicht entsprechend Fig. 2 zur Veranschaulichung eines Funktionszustandes;
Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Darstellung von Funktionsmerkmalen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist eine Nabe 21 mit innerer Keilnut 22 auf, die auf eine nicht dargestellte Abtriebswelle aufsetzbar ist. An ihrer äußeren Umfangsfläche ist die Nabe 21 mit einem einstückig daran anschließenden ringförmigen Flansch 23 versehen.
Ein Paar ringförmiger Seitenplatten 24, 25 ist etwa parallel zueinander verlaufend an beiden Seiten ( Vorder- und Rückseite) des Flansches 23 angeordnet, die mit inneren peripheren Bereichen frei drehbar auf eine äußere Umfangsfläche der Nabe 21 passend angeordnet sind und die in ihren äußeren Umfangsbereichen mit nicht dargestellten Haltebolzen zu einem Ganzen verbunden sind. Bereiche nahe der äußeren Peripherie des Flansches 23 und beider Seitenplatten 24, 25 sind mit mehreren Fensteröffnungen 26, 27, 28 versehen, von denen lediglich eine dargestellt ist und die in Umfangsrichtung der Dämpfungsscheibe jeweils zwischen sich beabstandet sind. In jeder Anordnung von jeweils drei Fensteröffnungen 26, 27, 28 sind Schrauben-Druckfedern 29 (Torsionsfedern) vorgesehen. Weiterhin ist als Reibungsteil 30 zwischen dem Flansch 23 und den Seitenplatten 24, 25 ein herkömmlicher scheibenförmiger Reibungsring 31 mit Asbest oder dergleichen an der Seite der Platte 24 in Sandwichart zwischen dieser und dem Flansch 23 vorgesehen, während zwischen der anderen Seitenplatte 25 und dem Flansch 23 eine Tellerfeder 32, eine Reibplatte 33 und eine Wellenfeder 34 in dieser Reihenfolge von der Seitenplatte 25 aus gesehen in Sandwichart angeordnet sind. Die Feder 32 wird zum Beispiel aus einem ringförmigen, konisch verformten Federstahl (Corn SK steel) hergestellt, wobei deren äußere Umfangskante auf die Seitenplatte 25 und deren innere Umfangskante auf die Reibungsplatte 33 drückt, um die Reibungsplatte 33 über die Wellenfeder 34 gegen den Flansch 23 zu pressen. Die Reibungsplatte 33 wird zum Beispiel aus einer ringförmigen Platte aus Stahl (SPHC steel oder dergleichen) hergestellt, die mehrere Vorsprünge 35 aufweist, welche von ihrer inneren Umfangskante zur Seitenplatte 25 abragen.
Jeder Vorsprung 35 greift in eine Aussparung 36 ein, die jeweils an einem inneren Umfangsbereich der Seitenplatte 25 vorgesehen ist, wodurch die Reibungsplatte 33 drehfest an der Platte 25 gehalten ist. Die Wellenfeder 34 ist drehfest am Flansch 23 gehalten, da die Wellenfeder an einem äußeren peripheren Endbereich eine Zunge 37 aufweist, die am Innenumfang der Fensteröffnung 26 des Flansches 23 festgeklemmt ist. Weiterhin ist, wie Fig. 2 zeigt, eine Eingriffsfläche 33 a der Reibungsplatte 33 an der der Wellenfeder 34 zugewandten Seite als wellenförmige Oberfläche in Entsprechung der Wellenfeder ausgebildet. Fig. 2 zeigt, daß die Abmessung der Welligkeit zwischen der Wellenfeder 34 und der Eingriffsfläche 33 a der Reibungsplatte 33 hinsichtlich einer praktisch vollständigen Anlagefähigkeit identisch ausgebildet sein kann.
Im folgenden wird die Funktion der Erfindung erläutert:
Wird die erfindungsgemäß ausgebildete Dämpfungsscheibe beispielsweise im Rahmen einer Kraftfahrzeug- Scheibenkupplung eingesetzt, so wird ein vom Motor durch einen an einem äußeren Umfangsbereich vorgesehenen Belag übertragenes Drehmoment durch die Seitenplatten 24, 25, die Feder 29, den Flansch 23 und die Nabe 21 auf eine nicht gezeigte Abtriebswelle übertragen, wie dies bei Dämpfungsscheiben üblicher Art - DE-OS 23 25 711 - bekannt ist. Dabei wird die Schraubendruckfeder 29 entsprechend dem übertragenen Drehmoment zusammengedrückt, und die Seitenplatten 24, 25 werden in Bezug auf den Flansch 23 verdreht. In diesem Augenblick wird - wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt - eine Abweichung des Eingriffes zwischen der drehfest an der Seitenplatte 25 gehaltenen Reibungsplatte 33 und der drehfest am Flansch 23 gehaltenen Wellenfeder 34 erzeugt und die durch diese Abweichung verursachte Reibung erzeugt ein Hysterese- Drehmoment, so daß Drehmoment-Vibrationen absorbiert werden. Zur Erläuterung der erzeugten Reibkraft in Richtung des Pfeiles X ₄ wird auf die Fig. 2 und 3 ausdrücklich Bezug genommen.
Zum besseren Verständnis der besonderen Merkmale des Hysterese-Drehmomentes der erfindungsgemäß ausgebildeten Dämpfungsscheibe wird der Friktionszustand gemäß Fig. 4 durch Idealisieren bzw. Vereinfachen erläutert. Die Kurve A in Fig. 4 stellt eine Eingriffsfläche der Reibungsplatte 33 und der Wellenfeder 34 dar, wobei die rechte Seite der Figur die Platte 33 und die linke Seite die Feder 34 darstellt, wie dies aus den unterstrichenen Bezugsziffern in der Zeichnung ersichtlich ist. Wenn ein Verdrehmoment T _E in Richtung des Pfeiles X ₃ aus einem freien Zustand heraus auf die Dämpfungsscheibe einwirkt, wird ein Hysterese-Drehmoment T _H im Punkt P beispielsweise wie folgt ausgedrückt:
Ein Normaldruck N, verursacht durch eine Drehmoment-Schwankung T _E (Vibration), ist
N=Δ T _E×sin R
Eine Hysterese-Drehmoment-Schwankung Δ T _H× ist
Δ T _H=cos R×Δ t _H,
wobei
Δ t _H=µ×η×N
Somit ergibt sich folgende Gleichung:
Δ T _H=µ×η×Δ T _E×sin R×cos R
wobei N der Normaldruck ist, R eine Neigung der Eingriffsfläche bei Punkt P, t _H ein Hysterese-Drehmoment in tangentialer Richtung, µ ein Reibungskoeffizient und η der Wirkungsgrad ist. Daraus folgt, daß die Abweichung des Verdrehmomentes T _E in direktem Verhältnis zur Abweichung des Hysterese-Drehmomentes T _H steht. Wie in der vorangegangenen Beschreibung bereits angedeutet, erzeugt eine Abweichung der Wellenfeder 34 in bezug auf die Reibungsplatte 33 eine Belastung, die derart wirkt, daß die beiden Teile in der Richtung X ₄ der Fig. 3 zwangsläufig auseinanderrücken, wie dies ein Endnocken tun würde. Es ist klar, daß diese Belastung zu einem zwischen den Teilen verstärkt wirkenden Druck führt und daß diese Belastung sich mit Zunahme des Torsionswinkels erhöht. Je größer also das Verdrehmoment T _E ist, desto stärker wird der Druck durch die Funktion des Endnockens und desto stärker wird das Hysterese-Drehmoment T _H. Da des weiteren die Wellenfeder 34 in ihrer Federeigenschaft sich verformt, wird eine durch diese Federfunktion ausgeübte Belastung dem Druck zwischen der Reibungsplatte 33 und der Wellenfeder 34 hinzugefügt.
Je nach Ausführung können die Reibungsplatte 33 und die Wellenfeder 34 als Reibungsteil 30 schichtweise nacheinander angeordnet entweder zwischen einem oder beiden, nämlich dem ringförmigen Flansch 23 einerseits und den Seitenplatten 24 und 25 andererseits vorgesehen werden, wobei die Reibungsplatte 33 verdrehfest am ringförmigen Flansch 23 oder der Seitenplatte 25 und die Wellenfeder 34 verdrehfest am anderen dieser beiden Teile gelagert ist. Die Eingriffsfläche 33 a der Reibungsplatte 33 an der Seite der Wellenfeder 34 ist entsprechend der Wellenfeder 34 als wellenförmige Oberfläche ausgebildet. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß die nützliche Absorbtionswirkung hinsichtlich der Vibrationsenergie stets zur Verfügung steht, und zwar aufgrund der Tatsache, daß sich das Hysterese-Drehmoment T _H in Übereinstimmung mit der Schwankung des Verdrehmomentes T _E verändert.
Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß die Ausbildung der Dämpfungsscheibe dauerhaft im Betrieb und zuverlässig in der Funktion ist, da es keine Teile bzw. Bereiche mit Punktkontakt gibt. Da darüber hinaus die Wellenfeder 34 nicht nur die Wirkung einer Feder aufweist, sondern gleichzeitig die geneigte Oberfläche in Bezug auf die Reibungsplatte 33 zur Verfügung stellt, ist es nicht erforderlich, ein gesondertes Teil mit einer geneigten Oberfläche einzusetzen, wodurch die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert und der Aufbau vereinfacht werden kann.
Bei der Ausführung der Erfindung braucht die Rückseite 33 b (Fig. 2) der Reibungsplatte 33 an der der Tellerfeder 32 zugewandten Seite nicht unbedingt flach ausgebildet zu sein. Die Herstellung der Reibungsplatte wird vereinfacht, wenn die Rückseite als wellenförmige Oberfläche entsprechend derjenigen der Vorderseite 33 a ausgebildet wird. Darüber hinaus hat die Wellenfeder 34 nicht nur ihre Wirkung als geneigte Oberfläche, sondern auch als Feder an sich, so daß die Tellerfeder 32 gegebenenfalls entfallen kann. Die Reibungsplatte 33 ist an der Seite der Seitenplatte 25 angeordnet, und die Wellenfeder 34 ist an der Seite des Flansches 23 ( Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1) vorgesehen, sie können jedoch auch in umgekehrter Weise angeordnet werden. In einem derartigen Fall können die Wellenfeder 34 verdrehfest an der Platte 25 und die Reibungsplatte 33 verdrehfest an dem Flansch 23 gehalten sein. Das erfindungsgemäß ausgebildete Reibungsteil 30 ist bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nur an der Seite der Seitenplatte 25 vorgesehen, es kann aber auch an der Seite der Seitenplatte 24 oder an beiden Seiten, also jeweils zwischen dem Flansch 23 und den Seitenplatten 24 und 25 angeordnet werden.

Claims

1. Dämpfungsscheibe, insbesondere für Kupplungsscheiben in Reibkupplungen von Kraftfahrzeugen oder dergleichen, mit einem Paar untereinander zu einer Einheit verbundener, einen ringförmigen Flansch einer Nabe zwischen sich aufnehmenden Seitenplatten, die mit dem Flansch über eine in Umfangsrichtung wirkende Torsionsfedereinrichtung in Verbindung stehen und von denen wenigstens eine eine axial zwischen sich und dem Flansch angeordnete Reibeinrichtung aufweist, die aus einer axial wirkenden Federeinrichtung mit einer Zungenausbildung für eine verdrehfeste Verbindung und einer axial daneben angeordneten Reibungsplatte besteht, die mit den jeweils benachbarten Teilen - Flansch bzw. Seitenplatte - verdrehfest verbunden sind, wobei die Federeinrichtung zur Erzeugung einer verdrehwinkelabhängigen axialen Anfederung eine wellenförmig axial ausgebogene Flachformfeder ist, die mit axial ansteigenden Flächen an der Reibungsplatte anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung eine ringförmig geschlossene Wellenfeder (34) mit mehreren Wellen aufweist, daß die der Wellenfeder (34) zugewandte Fläche der Reibungsplatte (33) eine dem welligen Verlauf der anliegenden Wellenfederfläche entsprechend wellig ausgebildete Formgebung aufweist und daß die Zungenausbildung für die drehfeste Verbindung der im inneren Umfangsbereich des Flansches angeordneten Wellenfeder (34) eine axial abgebogene Zunge (37) aufweist, die in eine Fensteröffnung (26) für eine Torsionsfeder (29) verdrehfest eingreift.

2. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Nebenanordnung zu dem Reibungsteil (33, 34) eine zusätzliche Tellerfeder (32) zwischen dem Flansch (23) und der Seitenplatte (25) aufgenommen ist.

3. Dämpfungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung nur eines Reibungsteils (33, 34) zwischen dem Flansch (23) und der einen Seitenplatte (25) ein die axiale Anpreßkraft zwischen dem Flansch (23) und den Seitenplatten (24, 25) nicht verändernder scheibenförmiger Reibungsring zwischen dem Flansch (23) und der anderen Seitenplatte (24) vorgesehen ist.

4. Dämpfungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wellenfeder (34) abgewandte Rückseite (33 b) der Reibungsplatte (33) eine wellenförmige Oberfläche entsprechend derjenigen auf ihrer Vorderseite (33 a) aufweist.