DE3607240C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine scheibenförmige Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Kupplung ist aus der JP-A 59 34 895 bekannt und verwendet eine Hydraulikflüssigkeit zur Bildung eines Dämpfers, um Brummgeräusche zu unterdrücken, welche durch eine Torsionsresonanzschwingung im Antriebssystem auf der Seite der Motorabtriebwelle und durch eine während einer Beschleunigung oder Abbremsung eines Kraftfahrzeuges erzeugte Schwingung hervorgerufen werden. Der Dämpfer der bekannten Kupplung ist zwischen Antriebs- und Abtriebskörpern angeordnet, die relativ zueinander drehbar sind. Der Dämpfer ist in einem elastischem Gummizylinder angeordnet und wird mithin von dessen Innenwänden begrenzt. Ferner weist der Gummizylinder an gegenüberliegenden Enden Dämpferplatten auf, die sich in Eingriff mit dem Antriebskörper befinden. Weiterhin ist eine relativ dünne Trennplatte vorgesehen, die am Abtriebskörper befestigt ist und welche dazu dient, das Innere des elastischen Zylinders in zwei Kammern zu unterteilen, welche mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Zusätzlich ist die Trennplatte mit einer Öffnung versehen, durch welche die beiden Kammern in Flüssigkeitsverbindung miteinander stehen, so daß einer Strömung zwischen den beiden Kammern ein Strömungswiderstand entgegengesetzt wird.

Wenn bei dieser bekannten Kupplung eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebskörper erfolgt, um eine der beiden Kammern plötzlich zusammenzudrücken, kommt es in der zusammengepreßten Kammer zu einem plötzlichen Druckanstieg, welcher anschließend durch die Öffnung in die andere Kammer langsam abgebaut wird, wodurch Drehmomentschwankungen im Antriebssystem gedämpft werden. Die bekannte Kupplung ist jedoch insofern nachteilig, als ein ausreichender Dämpfungseffekt nicht möglich ist, so daß eine größere Dämpfung nicht erzielt werden kann. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Länge der Öffnung sehr gering ist, da die Öffnung in der relativ dünnen Trennplatte ausgebildet ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels der bei Erreichung eines ausreichenden Dämpfungseffektes eine Kompensation einer Volumenänderung der Flüssigkeit aufgrund von Temperaturschwankungen möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

Durch das Vorsehen von Durchgangsausnehmungen wird der Fluiddruck von den Flüssigkeitskammern in die Durchgangsausnehmung durch die Öffnung geleitet, welche in den gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils des Antriebs- und Abtriebsseitenarmes angeordnet sind. Folglicherweise wirkt der Fluiddruck im wesentlichen gleichförmig auf der Fläche des kugelähnlichen elastischen Elementes, wodurch effizient eine Kompensation einer Volumenänderung des Fluides aufgrund einer Temperaturänderung des Fluids bzw. der Flüssigkeit erreichbar ist.

Zusätzlich verlaufen die Durchgangsausnehmungen durch den Arm und können daher leichter in jedem der Antriebs- und Abtriebsseitenarme ausgebildet werden, was den Herstellungsprozeß vereinfacht und die Produktionskosten senkt.

Durch das weitere Merkmal der elastischen kugelähnlichen Teile wird erreicht, daß diese Teile unabhängig voneinander verwendet und angeordnet werden können. Selbst wenn eines dieser elastischen kugelähnlichen Teile zerstört wird, wirken die verbleibenden kugelähnlichen elastischen Teile auf effiziente Weise weiter, um die Volumenänderung des Fluids auszugleichen.

Zudem können kleine kugelähnliche elastische Teile verwendet werden, die auf einfache Art und Weise herstellbar sind und auf einfache Art und Weise in der jeweiligen Durchgangsausnehmung angeordnet werden können.

Aus der DE-PS 9 74 310 ist zwar ein Drehschwingungsdämpfer mit einem ringartigen hohlen Gummikörper bekannt, welcher mit Gas gefüllt ist und in einem Raum angeordnet ist, wobei dieser Körper als eine Einrichtung zur Kompensation von Volumenänderungen der Flüssigkeit dient. Jedoch weist die Kammer einen geschlossenen Boden auf und verläuft mithin nicht durch einen eine Verzahnung tragenden Kranz. Daher kann Fluiddruck nicht gleichmäßig auf den hohlen Gummikörper aufgebracht werden. Zusätzlich ist die Kammer mit ihrem Boden schwierig herzustellen. Wenn schließlich der Gummikörper defekt wird, entweicht das in ihm enthaltene Gas, so daß der Grummikörper seine Funktion zum Ausgleich von Volumenänderung der Fluidkammer nicht mehr erfüllen kann.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung, und

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kupplung weist einen im wesentlichen ringförmigen Abtriebskörper 3 auf, der einen sich radial nach außen erstreckenden Flanschbereich umfaßt, der mit mehreren Abtriebsseitenarmen 7 versehen ist. Die Abtriebsseitenarme 7 erstrecken sich radial nach außen und sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Abtriebskörpers 3 angeordnet. Der Abtriebskörper 3 ist an seinem inneren Umfang mit einem Keilnutbereich 1 versehen, mit welchem eine Abtriebswelle einer in den Figuren nicht mehr dargestellten Antriebseinrichtung verbunden werden kann.

Die Kupplung weist ferner einen im wesentlichen ringförmigen Antriebskörper 5 auf, der einen Abdeckbereich 4 zur Abdeckung des Flanschbereiches 2 des Abtriebskörpers 3 sowie mehrere Antriebsseitenarme 6 aufweist, welche sich radial nach innen erstrecken und in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Antriebskörpers 5 angeordnet sind, wobei der Antriebskörper 5 drehbeweglich mit dem Abtriebskörper 3 verbunden ist.

Ferner ist eine Mehrzahl von Flüssigkeitskammern 8 vorgesehen, von denen jede zwischen einem der Abtriebsseitenarme 7 und einem der Antriebsseitenarme 6 begrenzt ist. Hierbei bilden jeweils zwei benachbarte Flüssigkeitskammern 8 eine Dämpfungseinheit. In den Flüssigkeitskammern 8 ist eine Flüssigkeit enthalten.

Zwischen dem inneren Umfang des Antriebskörpers 5 und dem radial äußersten Bereich jedes Antriebsseitenarmes 7 ist eine Öffnung 10 vorgesehen, so daß mehrere derartige Öffnungen 10 in der gesamten Kupplung vorgesehen sind. Jede der Öffnungen 10 setzt der Flüssigkeitsströmung zwischen benachbarten Flüssigkeitskammern 8 einen Strömungswiderstand entgegen, wodurch Torsionsschwingungen, welche zwischen dem Antriebs- bzw. Abtriebskörper 5, 3 erzeugt werden, gedämpft werden.

Der Antriebskörper 5 weist ein Paar von im wesentlichen ringförmigen Antriebsplatten 5a, 5b auf, welche einander gegenüberliegend an gegenüberliegenden Seiten des Flanschbereiches 2 angeordnet sind und somit einen Abdeckbereich 4 bilden, Die Antriebsplatten 5a, 5b sind an ihrem äußeren Umfangsbereich miteinander und mit einer Lagerplatte 11 mittels Nieten 12 verbunden. Eine im wesentlichen ringförmige Unterlegeplatte 5c ist im Inneren des Abdeckbereichees 4 angeordnet und so mit diesen verbunden, daß eine Drehschwingung der Unterlegplatte 5c in Umfangsrichtung mittels mehrerer abgerundeter Vorsprünge, welche sich in Eingriff mit der inneren Umfangsfläche des Abdeckbereiches 4 oder der verbundenen gegenüberliegenden Antriebsplatten 5a, 5b befinden, verhindert wird.

Die Unterlegplatte 5c umfaßt einen ringförmigen Bereich 5d, welcher entlang der inneren Umfangsfläche des Abdeckbereiches 4 angeordnet ist, so daß er sich in direktem Kontakt mit den Antriebsplatten 5a, 5b befindet. Drei Antriebsseitenarme 6 erstrecken sich von dem ringförmigen Bereich 5d in radialer Richtung nach innen. Jeder der Antriebsseitenarme 6 ist in seinem Querschnitt im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet, wobei diese Ausgestaltung in einer imaginären Ebene liegt, welche rechtwinklig zu der Achse der Unterlegplatte 5c angeordnet ist, wobei die Breite der Arme in radial nach innen weisender Richtung geringer wird. Der radial äußerste Bereich der Arme ist jedoch leicht verbreitert, wie in Fig. 1 dargestellt. Jeder der drei Arbeitsseitenarme 7 ist in Umfangsrichtung der Unterlegplatte 5c zwischen den Antriebsseitenarmen 6 angeordnet. Jeder der Antriebsseitenarme 7 ist im wesentlichen im Querschnitt dreieckig ausgebildet, wobei diese Ausgestaltung in der imaginären Ebene vorliegt. Die Breite jedes Armes nimmt radial nach außen zu. Jeder der Antriebsseitenarme 7 weist an seinem äußersten Bereich zwei gegenüberliegende Ecken C1, C2 auf, welche sich in axialer Richtung des Abtriebskörpers 3 erstrecken.

Ein elastischer Körper 9 ist zwischen benachbarten Antriebs- und Abtriebsseitenarmen 6, 7 angelegt und besteht aus Kompressionsfedern 9a, 9b mit großem bzw. kleinem Durchmesser, welche so koaxial zueinander angeordnet sind, daß sie eine Vorspannkraft auf den Antriebs- und Abtriebsseitenarme 6, 7 in einer Richtung aufbringen, um die beiden Arme 6, 7 voneinander zu trennen. Die gegenüberliegenden Enden jeder Feder 9a, 9b sind in Druckkontakt mit Federhalteflächen 6a, 7a der jeweiligen Antriebs- und Abtriebsarme 6, 7. Die freie Länge der Feder 9a, 9b ist größer als die Summe eines Umfangsrichtungsabstandes Q1 der Flüssigkeitskammer 8 im Normalzustand vor Betätigung der Kupplung, und einem verlängerten Umfangsrichtungsabstand Q2 der Flüssigkeitskammer 8 in einem Zustand, in welchem der maximale Torsionswinkel in der Kupplung vorliegt, so daß verhindert wird, daß die Federn 9a, 9b beim Betrieb der Kupplung vibrieren. Ein Dichtungsring 13′ ist zwischen den Umfangsbereichen der Antriebsplatten 5a, 5b angeordnet, um zu verhindern, daß die Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer 8 austritt.

Ringförmige Dichtungselemente 14, welche auch als Lagerung dienen, sind zwischen der Nabe 3a des Abtriebskörpers 3 und den Antriebsplatten 5a, 5b angeordnet, um ein Austreten von Flüssigkeit aus den Flüssigkeitskammer 8 zu verhindern. Zwischen dem Abtriebskörpers 3 und jedem Dichtungselement 14 ist eine Luftkammer 19 ausgebildet.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Antriebsplatte 5a mit einer Ausnehmung 16 ausgebildet, durch welche die Flüssigkeitskammer 8 befüllbar bzw. entleerbar ist. Die Ausnehmung 16 ist mittels eines Gewindestopfens 15 verschließbar. Weiterhin sind Kupplungs- oder Reibungsflächen 17 mit der Lagerplatte 11 mittels Nieten 18 verbunden. Jeder der Antriebs- bzw. Abtriebsseitenarme 7, 6 ist mit einer Volumenänderungs-Kompensationseinrichtung 13 zur Kompensation der Volumenänderung der in den Flüssigkeitskammern 8 eingefüllten Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen vorgesehen. Die Volumenänderungs-Kompensationseinrichtung 13 umfaßt ein hohles elastisches (elastomeres) Bauteil 13a, welches in einer zylindrischen Durchgangsausnehmung 6c, welche in jedem der Abtriebs- und Antriebsseitenarme 6, 7 ausgebildet ist, angeordnet ist. Die Achse der Durchgangsausnehmung 6c erstreckt sich parallel zur Drehachse U der Antriebs- und Abtriebskörper 3, 5. Die Durchgangsausnehmung 6c erstreckt sich somit in Richtung der Dicke jedes der Antriebs- und Abtriebsseitenarme 6, 7. Innerhalb des elastischen hohlen Bauteils 13a ist ein Gas, wie etwa Luft, eingeschlossen.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung werden Schwankungen in dem Antriebsdrehmoment mittels der Federkraft des elastischen Bauteils 9 absorbiert, während eine in Drehrichtung erfolgende Schwingung des Antriebskörpers 5 zu dem Abtriebskörper 3 in gleicher Weise wie bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel gedämpft wird.

Wenn die Hydraulikflüssigkeit, welche in dem Zwischenraum S, welcher flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist, eingeschlossen ist, sich thermisch in Abhängigkeit von einer Erhöhung der Temperatur der Umgebungsluft um die Kupplung und in Abhängigkeit von einer Wärmeerzeugung in der Kupplung ausdehnt, scheint ein Teil der Flüssigkeit, welcher dem Betrag der thermischen Ausdehnung der Flüssig­ keit entspricht, aus der Flüssigkeitskammer 8 durch die Zwischenräume C₁ und C₂ auszutreten, die zwischen den Innenseiten der Antriebsplatten 5a, 5b und den äußeren Seiten der Antriebsseitenarme 6 und zwischen den inneren Seitenflächen der Antriebsplatten und den äußeren Seitenflächen des Flanschbereiches des Abtriebskörpers ausgebildet sind. Dies wird jedoch dadurch verhindert, daß sich das elastische Bauteil 13a in seinem Volumen verringert, und somit das ausgedehnte Volumen der Flüssigkeit absorbiert. Wenn sich im Gegensatz dazu die Hydraulikflüssigkeit in ihrem Volumen wieder auf den vorherigen Zustand verringert, was dann vorkommt, wenn die Hydraulikflüssigkeit wieder auf ihre normale Temperatur abgekühlt wird, dehnt sich das elastomerische Bau­ teil 13a um einen korrespondierenden Wert aus, so daß ein Teil der Flüssigkeit, welche in der Durchgangsaus­ nehmung 6c angeordnet ist, in die Flüssigkeitskammer 8 zurückgedrängt wird. Das führt zu dem Resultat, daß die Flüssigkeitskammern 8 wieder mit Flüssigkeit gefüllt sind.

Wenn sich also bei der erfindungsgemäßen Kupplung die Flüssigkeit in dem flüssigkeitsdicht abgedichteten Zwischenraum S und speziell in der Flüssigkeitskammer 8 thermisch in ihrem Volumen vergrößert, verringert sich das elastische Bau­ teil 13a in seinem Volumen, um das größere Volumen der Flüssigkeit zu absorbieren. Auf diese Weise wird ver­ hindert, daß die Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer 8 Gasblasen enthält, wodurch vermieden wird, daß infolge einer Kompression der Gasblasen die Dämpfungs­ charakteristiken unstetig werden. Fall sich die Flüssig­ keit wieder auf ihr vorheriges Volumen verringert, vergrößert sich das Volumen des elastischen Bauteils 13a um diesen korrespondierenden Betrag, so daß die Flüssigkeitskammer 8 wiederum mit Flüssigkeit gefüllt wird, wodurch verhindert wird, daß Luft in die Flüssig­ keitskammer 8 einströmt. Daraus ergibt sich, daß ein plötzlicher Druckanstieg in der Flüssigkeitskammer 8 auftritt, während ein Strömungswiderstand der Flüssig­ keit, welcher sich zwischen den Flüssigkeitskammern 8 bewegt, entgegengebracht wird und daß deshalb keine Volumenkontraktion des elastischen Bauteils 13a unter einem Druck erfolgt, welcher durch die sehr geringen Zwischenräumen C₁, C₂ zugeführt wird, so daß der Druck­ anstieg in der Flüssigkeitskammer 8 auf einem hohen Wert gehalten wird, so daß zufriedenstellende Dämpfungswerte vorliegen. Wenn weiterhin das innere Volumen des elastischen Bauteils 13a innerhalb des zur Absorption der thermischen Ausdehnung der Flüssigkeit notwendigen Bereiches minimiert wird, kann ein ausreichender Druckan­ stieg in der Flüssigkeitskammer 8 auch dann erzielt werden, wenn das elastische Bauteil 13a zusammengepreßt ist.

Claims (12)

1. Scheibenförmige Kupplung,
mit einem im wesentlichen ringförmigen Abtriebskörper (3), der einen sich radial nach außen erstreckenden Flanschbereich (2) aufweist, der mit mehreren Abtriebsseitenarmen (7) versehen ist, welche sich radial nach außen erstrecken und in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Abtriebskörpers (3) angeordnet sind,
mit einem im wesentlichen ringförmigen Antriebskörper (5), der einen Abdeckbereich (4) zur Abdeckung des Flanschbereiches (2) des Abtriebskörpers (3) sowie mehrere Antriebsseitenarme (6) aufweist, welche sich radial nach innen erstrecken und in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Antriebskörpers (5) angeordnet sind, wobei der Antriebskörper (5) drehbeweglich mit dem Abtriebskörper (3) verbunden ist,
mit mehreren Flüssigkeitskammern (8), von denen jede zwischen einem der Abtriebsseitenarme (7) und einem der Antriebsseitenarme (6) begrenzt ist, wobei jeweils zwei benachbarte Flüssigkeitskammern (8) eine Dämpfungseinheit bilden,
mit einer Flüssigkeit, welche in den Flüssigkeitskammern (8) enthalten ist, und
mit mehreren Öffnungen (10), von denen jeweils eine eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den beiden benachbarten Flüssigkeitskammern (8) schafft, welche die Dämpfungseinheit bilden, wobei jede Öffnung von mindestens einem der Antriebsseitenarme und Abtriebsseitenarme gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (13) zur Kompensierung von Volumenänderungen der Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitskammer aufgrund einer Temperaturänderung der Flüssigkeit vorgesehen ist, und
daß die Kompensationseinrichtung (13) eine Mehrzahl von Durchgangsausnehmungen (6c) in jedem der Antriebsseitenarme (6) und Abtriebsseitenarme (7) aufweist, wobei sich jede Durchgangsausnehmung (6c) axial erstreckt und sich zu gegenüberliegenden in axiale Richtung weisenden Seitenfläçhen des Arms öffnet, und
daß eine Mehrzahl von kugelähnlichen, elastischen Elementen (13a) vorgesehen ist, die jeweils in den Durchgangsausnehmungen (6c) angeordnet sind, wobei die kugelähnlichen, elastischen Elemente aus einem elastomeren Material hergestellt sind und darin eine Gaskammer begrenzen, in welcher ein Gas eingeschlossen ist, wobei das elastische Element in Kontakt mit der Flüssigkeit in den Flüssigkeitskammern (8) steht.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von elastischen Körpern (9) vorgesehen ist, wobei jeder dieser elastischen Körper (9) in einer Flüssigkeitskammer (8) angeordnet ist, um den Abtriebsseitenarm (7) und den Antriebsseitenarm (6) in entgegengesetzte Richtungen vorzuspannen.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kupplungsbeläge (17) fest mit dem Abdeckbereich (4) des Antriebskörpers (5) verbunden sind.

4. Kupplungscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebskörper (3) in seinem zentralen Bereich mit einem Keilnutenbereich (1) versehen ist, welcher mit einer Abtriebswelle eines Kraftfahrzeugantriebssystemes in Eingriff bringbar ist.

5. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch gleitenden Kontakt Seitenflächen jedes Abtriebsseitenarmes (7) mit den Innenflächen des Abdeckbereiches (4) des Antriebskörpers (5).

6. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine flüssigkeitsdichte Abdichtung (14, 21) zwischen dem Abdeckbereich (4) des Antriebskörpers und dem Abtriebskörper (3).

7. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Mehrzahl von Öffnungen (10) zwischen der inneren Umfangsfläche des Antriebskörpers (5) und dem radial äußersten Bereich des Abtriebsseitenarmes (7) ausgebildet ist, um einen Strömungswiderstand auf die Flüssigkeit aufzubringen, welche zwischen zwei benachbarten Flüssigkeitskammern (8) zuströmt.

8. Kupplungsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abtriebsseitenarm (7) in einer Ebene rechtwinklig zur Drehachse des Abtriebkörpers (3) und Antriebskörpers (5) im wesentlichen trapezförmig ausgebildet ist, wobei die Breite des Abtriebsseitenarmes (7) radial nach außen zunimmt.

9. Kupplungsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des radial äußersten Bereiches des Abtriebsseitenarms (7) eine Krümmung aufweist, welche identisch mit der Krümmung der inneren Fläche des Abtriebskörpers (3) ist, wobei die Öffnung (10) in Form eines sich in Umfangsrichtung länglich erstreckenden Zwischenraumes zwischen dem radial äußersten Bereich des Abtriebsseitenarmes (7) und dem inneren Umfang des Antriebskörpers (3) ausgebildet ist.

10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsseitenarm (6) in einer Ebene rechtwinklig zur Drehachse im wesentlichen trapezförmig ausgebildet ist, wobei die Breite des Antriebsseitenarmes (6) in radialer Richtung nach innen abnimmt, wobei der Antriebsseitenarm (6) einen radial innersten Bereich aufweist, der in der Nähe des Flanschbereiches (2) des Abtriebskörpers (3) angeordnet ist.

11. Kupplungsscheibe nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mehrere Kompressionsfedern (9), welche jeweils zwischen einem Antriebsseitenarm (6) und einem Abtriebsseitenarm (7) angeordnet sind.

12. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskörper (5) eine ringförmige Unterlegplatte (5c) aufweist, welche entlang der inneren Umfangsfläche des Abdeckbereiches (4) angeordnet ist, wobei die Antriebsseitenarme (6) einstückig mit der Unterlegplatte (5c) ausgebildet sind und sich von dieser aus erstrecken.