DE3832925C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsscheiben­ vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung 58 (1983) 637 ist eine Kupplungsscheibenvorrichtung bekannt, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist.

Eine derartige Kupplungsscheibenvorrichtung weist eine Nabenvorrichtung auf, die aus einer Nabe und einem Nabenflansch besteht, der einstückig mit der Nabe ausgebildet ist. Auf gegenüberliegenden Seiten des Nabenflansches und koaxial zu der Nabe sind Seitenscheiben angeordnet, die fest miteinander verbunden sind und relativ zu der Nabenvorrichtung als Einheit drehbar sind. Zwischen der Nabenvorrichtung und den Seitenscheiben ist eine Hysteresevorrichtung angeordnet, die einen Reibbelag und eine konische Feder aufweist, die eine der Seitenscheiben mit dem Nabenflansch unter Zwischenschaltung des Reibbelages in Eingriff hält. Die konische Feder ist zwischen dem Nabenflansch und einer Steuerplatte angeordnet, die relativ zu der Nabenvorrichtung drehfest und axial verschieblich ist. Die Steuerplatte weist eine Nockengleitfläche auf, mit der ein an einer der Seitenscheiben ausgebildeter Nocken in ständigem Kontakt steht. Wenn zwischen den Seitenscheiben und der Nabenvorrichtung eine Relativverdrehung auftritt, wird der Nocken entlang der Nockengleitfläche verschoben. Dadurch wird der Steuerplatte in axialer Richtung verschoben, so daß die Federkraft der konischen Feder verändert wird. Auf diese Weise kann eine Relativverdrehung zwischen den Seitenscheiben und der Nabenvorrichtung in eine Veränderung der Federkraft der konischen Feder umgesetzt werden, wodurch das Hysteresemoment veränderbar ist.

Bei der Kupplungsscheibenvorrichtung gemäß der JP 58-637 A steht jedoch der Nocken, der an einer der Seitenscheiben ausgebildet ist, in ständigem Kontakt mit der Nockengleitfläche der Steuerplatte, wodurch diese beiden Bauteile einer hohen Abnutzung unterliegen. Infolge der Abnutzung des Nockens und der Nockengleichfläche verändert sich im Laufe der Zeit auch das Verhältnis der Relativverdrehung zwischen den Seitenscheiben und der Nabenvorrichtung zu der axialen Verschiebung der Steuerplatte und somit auch die Veränderung des Hysteresemomentes. Dies führt dazu, daß sich die Betriebsbedingungen, z. B. das maximal erzielbare Hysteresemoment, mit zunehmender Betriebsdauer der Kupplungsscheibenvorrichtung verändern.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibenvorrichtung zur Drehmomentübertragung zu schaffen, bei der über die gesamte Betriebsdauer ein im wesentlichen gleichartiger Hysteresemomentenverlauf erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird anmeldungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des neuen Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der anmeldungsgemäßen Kupplungsscheibenvorrichtung sind die Nabe und der Nabenflansch relativ zueinander in Umfangsrichtung drehbar und zwischen der Nabe und dem Nabenflansch ist eine Federvorrichtung vorgesehen. Ein erster Hysteresemechanismus wirkt zwischen den Seitenscheiben und der Nabe und erzeugt ein konstantes erstes Hysteresemoment H₁, wenn die Nabe und der Nabenflansch um einen Winkel α relativ zueinander verdreht sind, der kleiner als ein Winkel α₁ ist. Ein zweiter Hysteresemechanismus wirkt zwischen den Seitenscheiben und dem Nabenflansch und weist ein Plattenelement sowie eine Wellenfeder auf. An dem Plattenelement oder an der Wellenfeder ist eine Nockenfläche ausgebildet, über die das Plattenelement bzw. die Wellenfeder mit dem entsprechend anderen Bauteil erst dann in Eingriff tritt, wenn die Nabe und der Nabenflansch um einen Winkel α relativ zueinander verdreht sind, der größer als der Winkel α₁ und kleiner als ein Winkel α₂ ist. Auf diese Weise kann die Federkraft der Wellenfeder und somit das Hysteresemoment bei einer Relativverdrehung zwischen der Nabe und dem Nabenflansch bis zum Erreichen eines Maximalwertes H₃ kontinuierlich erhöht werden. Da die Nockenfläche und die Wellenfeder bzw. die Nockenfläche und das Plattenelement bei der anmeldungsgemäßen Kupplungsscheibenvorrichtung nicht in ständigem Kontakt stehen, sondern erst bei einer Relativverdrehung um einen Winkel α < α₁ miteinander in Berührung kommen, ist die Abnutzung dieser Bauteile wesentlich verringert.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsge­ mäß ausgebildete Kupplungsscheibenvorrichtung entlang Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 eine Vorderansicht mit ausgeschnittenen Teilen der erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungsscheibenvorrichtung;

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Nockenmechanis­ mus der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Nockenmechanis­ mus der Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt durch den Nockenmechanis­ mus entlang Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6 eine charakteristische Darstellung der Hysterese der erfindungsgemäß ausgebil­ deten Kupplungsscheibenvorrichtung;

Fig. 7 einen Schnitt durch eine herkömmlich ausgebildete Kupplungsscheibenvorrichtung; und

Fig. 8 einen Schnitt durch die herkömmlich ausgebildete Kupplungsscheibenvorrichtung entlang Linie VIII-VIII in Fig. 7.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Kupplungsscheibenvorrichtung ist geteilt und umfaßt eine Nabe 1, die mit Hilfe eines Keiles 1a mit einer Ausgangswelle (in den Figuren nicht gezeigt) verbunden ist, einen Nabenflansch 2, der über Keile 1b, 2b koaxial mit der Nabe 1 in Eingriff steht, eine Seitenschei­ be 4 und eine Seitenscheibe 3, die auf beiden Seiten der Nabe 1 koaxial und drehbar gelagert sind, sowie Hysteresemechanismen 23, 24, die zwischen der Seitenscheibe 4, der Seitenscheibe 3, der Nabe 1 und dem Nabenflansch 2 an­ geordnet sind. Die Keile 1b, 2b besitzen einen Umfangsspalt und drehen sich über einen vorgegebenen Winkel. Die Nabe 1 und der Nabenflansch 2 weisen eine Ausnehmung 33 in einer entsprechenden Lage auf. In der Ausnehmung 33 ist eine Tor­ sionsfeder 17 über Sitze 16, 18 festgelegt. Wenn die Nabe 1 und der Nabenflansch 2 relativ zueinander gedreht werden, wird Drehmoment vom Nabenflansch 2 über die Torsionsfeder 17 auf die Nabe 1 übertragen. Stirnplatten 29 sind auf der Außenseite der Scheibenplatte 4 fixiert, und Reibbeläge 31 sind auf beiden Seiten der Stirnplatten 29 über Niete 30 be­ festigt. Die Seitenscheibe 4 ist über Stifte 27 an der Seitenscheibe 3 befestigt. Der Hysteresemechanismus 23 ist zwischen die Nabe 1 und die Platten 3, 4 eingepreßt, während der Hysteresemechanismus 24 zwischen den Nabenflansch 2 und die Platten 3, 4 eingepreßt ist. Auf der Außenseite des Na­ benflansches 2 ist eine Ausnehmung 2c ausgebildet, und der Stift 27 ist in Umfangsrichtung relativ zum Nabenflansch 2 in der Ausnehmung 2c verdreht. Im Nabenflansch 2 sind die Seitenscheibe 4 und die Seitenscheibe 3 in entsprechenden Re­ lativlagen ausgebildet. In den Ausnehmungen sind Torsionsfe­ dern 19, 25, 26 angeordnet.

Der erste Hysteresemechanismus 23 umfaßt mit einer Zentrier­ buchse 20 eine Axialdruckscheibe 12, einen Axialdruckbelag 13 sowie eine Axialdruckscheibe 14 zwischen der Seitenscheibe 4 und der Nabe 1 und mit einer konischen Feder 8 eine Axialdruckplatte 7, einen Axialdruckbelag 6 sowie eine Axialdruckscheibe 5 zwischen der Seitenscheibe 3 und der Nabe 1.

Der zweite Hysteresemechanismus 24 umfaßt mit einem Axial­ druckbelag 43 ein Plattenelement 44, eine Wellenfeder 45, eine Axialdruckfeder 46 und einen Reibbelag 47 zwischen der Seitenscheibe 4 und dem Nabenflansch 2 und mit einer konischen Feder 48 eine Axialdruckplatte 49 sowie einen Axialdruckbelag 40 zwischen der Seitenscheibe 3 und dem Na­ benflansch 2.

Der erste Hysteresemechanismus 23 bestimmt die Hysterese in einem Torsionswinkelbereich von A bis C gemäß Fig. 6, während der zweite Hysteresemechanismus 24 die Hysterese in einem Torsionswinkelbereich von C bis E gemäß Fig. 6 fest­ legt.

Eine proportional zum Torsionswinkel kontinuierlich verän­ derliche Hysterese ist mit H₂ in Fig. 6 dargestellt.

Das Plattenelement 44 besitzt einen ringförmigen ebenen Teil 44a, einen Flanschteil 44b und Nagelteile 44c. Der Flansch­ teil 44b besitzt auf der Außenseite des ebenen Teils 44a zylindrische Form. Die Nagelteile 44c sind in Axialrichtung an der Innenseite des Teils 44a ausgebildet. Sie sind fest in die Ausnehmungen 2d eingesetzt, so daß das Plattenelement 44 in Umfangsrichtung über die Nagelteile 44c am Naben­ flansch 2 fixiert ist. Am ebenen Teil 44a sind in Umfangs­ richtung unter gleichen Abständen vier Nockenflächen 44d ausgebildet. Eine solche Nockenfläche 44d besitzt eine tra­ pezförmige Gestalt und steht zur Wellenfeder 45 vor. Die Wellenfeder 45 ist in dem Raum zwischen dem Flanschteil 44b und den Nagelteilen 44c angeordnet und wird durch den Flanschteil 44b und die Nagelteile 44c radial gelagert. Bei der Wellenfeder 45 handelt es sich um eine ringförmige Blatt­ feder, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen Erhöhun­ gen 45a und Vertiefungen 45b (durch Mittellinien in Fig. 3 angedeutet) aufweist. Eine solche Erhöhung 45a steht zur Seite des Plattenelements 44 vor und besitzt einen gekrümmten Vorsprung 45c am Ende der Erhöhung 45a. Die Wellenfeder 45 ist im zylindrischen Plattenelement 4 an einer solchen Stelle an­ geordnet, daß die Seite des gekrümmten Vorsprungs 45c mit der Nockenfläche 44d in Kontakt steht und die Rückseite des gekrümmten Vorsprunges mit der Axialdruckplatte 46 in Kon­ takt steht, die in Umfangsrichtung über eine Ausnehmung 45d mit der Wellenfeder 45 verbunden ist. Der Reibbelag 47 ist zwischen der Axialdruckplatte 46 und dem Nabenflansch 2 angeordnet. Der Vorsprung 14a der Axialdruckscheibe 14 des anderen Hysteresemechanismus 23 steht über die Ausnehmung 45d mit gegabelten Vorsprüngen 45e in Eingriff. Die Axialdruck­ scheibe 14 ist in Umfangsrichtung an der Nabe 1 fixiert. Die Größe der Hysterese, die zwischen den beiden Nockenflächen und dem gekrümmten Vorsprung über den Reibbelag 47 erzeugt wird, wird durch die Federkonstante, das Ausmaß der Durchbiegung (gemäß der Form der Nockenfläche) etc. der Wellenfeder 45 gesteuert.

Das Drehmoment der Seitenscheiben 3, 4 in der Richtung A in Fig. 2 wird auf die Zentrierbuchse 20, die Axialdruckplatte 7 und die Axialdruckbeläge 13, 6 übertragen. Gemäß dem ersten Hysteresemechanismus 23 tritt das Hysterese-Drehmoment H₁ in Fig. 6 auf. Wenn die Größe des Eingangsdrehmomentes den Punkt A überschreitet, werden die Seitenscheiben 4, 3 gleitend re­ lativ zur Nabe 1 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Dreh­ moment über die Seitenscheiben 4, 3 und den Hysteresemechanismus 24 auf den Nabenflansch 2 übertragen und über den Keil 2b auf den Sitz 18 weitergeleitet, so daß die Feder 17 komprimiert wird. Bei diesem Kompressionsvorgang tritt aufgrund der Fe­ derkonstanten der Feder 17 eine erste Federkonstante K₁ auf. Die Wellenfeder 45 wird durch die Axialdruckscheibe 14 an der Nabe 1 fixiert, und das Plattenelement 4, das mit dem Nabenflansch 2 in Eingriff steht, wird mit dem Nabenflansch 2 gedreht. Das Plattenelement 44 wird über einen Winkel α₁ bewegt, und die Nockenfläche 44d tritt mit dem gekrümmten Abschnitt 45c in Kontakt. Nach diesem Zustand beginnt die Wellenfeder 45 ihren Durchbiegungsvorgang. Bei diesem Durch­ biegungsvorgang preßt die Nockenfläche 44d den gekrümmten Vorsprung 45c zusammen, so daß sich daher die Wellenfeder 45 verbiegt und in Relation zum Grad der Durchbiegung eine entsprechende Federbelastung entsteht. Das Ausmaß der Ver­ biegung steigt in Abhängigkeit von der Funktion des Nockens in Relation zum Torsionswinkel an, so daß auf diese Weise die Federlast in Relation zum Torsionswinkel zunimmt. Die Hysterese H₂ gemäß der Federbelastung tritt zwischen dem Nabenflansch 2 und dem Reibbelag 47 auf und steigt im Vergleich zum Torsionswinkel an (in Fig. 6 zwischen B und C gezeigt). Das Plattenelement 44 wird um den Winkel α₂ bewegt, und der gekrümmte Vorsprung 45c tritt mit dem Boden der Nockenfläche 44d in Kontakt. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Durchbiegung ihr Maximum. Das entsprechende Hysterese­ drehmoment ist bei H₃ gezeigt (Punkt C). In dieser Position steht der Keil 1b der Nabe 1 mit dem Keil 2b des Naben­ flansches 2 in Eingriff. Wenn das Eingangsdrehmoment den Punkt C übersteigt, werden die Seitenscheiben 4, 3 gleitend in bezug auf den Nabenflansch 2 bewegt, und das Eingangsdreh­ moment wird über die Ausnehmungen 3a, 4a der Seitenscheiben 3, 4 auf die Feder 19, 25 übertragen, so daß diese zusammenge­ preßt werden. Bei diesem Kompressionsvorgang (α₃) liegt eine zweite Konstante K₂ gemäß der Steifigkeit der Feder 19, 25 vor. Am Ende dieses Vorgangs steht ein Ende der Feder 26 mit der Ausnehmung 2a des Nabenflansches 2 in Kontakt, so daß auf diese Weise das Eingangsdrehmoment über die Aus­ nehmung 2a auf die Nabe 2 übertragen wird. Die Feder 2b wird in die Ausnehmungen 4a, 3a mit dem vorgegebenen komprimier­ ten Zustand eingesetzt, so daß das Hysterese-Drehmoment auf den Punkt D ansteigt. Danach wird eine Konstante K₃ gemäß der Federkonstante der Feder 26 erhalten. Am Ende des Kom­ pressionsvorganges 4 tritt der Stift 27 mit der Ausnehmung 2c des Nabenflansches in Kontakt. Dann wird das Eingangs­ drehmoment über den Stift 27 auf den Nabenflansch 2 übertra­ gen, und die Seitenscheiben 4, 3 drehen sich zusammen mit den Nabenflanschen 1, 2.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Nockenmechanismus kann unabhängig von dem bekannten Hysteresemechanismus in einem benachbarten nächsten Raum (im zylindrischen Plattenteil) befestigt werden. Der Nockenmechanismus erzeugt daher ein kontinuierlich veränderliches Hysterese-Drehmoment propor­ tional zum Torsionswinkel in einem vorgegebenen Winkelbe­ reich.

Eine entsprechende wellenförmige Blattfeder kann in ein­ facher Weise in Abhängigkeit von der Fahrzeugklasse eine entsprechende Hysterese-Kurve und teilweise die Kurve der kontinuierlich veränderlichen Hysterese vorgeben.

Das Plattenelement 44 kann durch einen Axialpreßvorgang hergestellt werden.

Durch Änderung der Form der Nockenfläche relativ zum Feder­ element und zum Plattenelement oder der Federkonstanten des Federelementes kann die entsprechende Größe der Hysterese ausgewählt werden.

Erfindungsgemäß wird somit eine Kupplungsscheibeneinheit mit einem kontinuierlich veränderlichen Hysteresemechanismus vorgeschlagen, mit der Geräusche oder Vibrationen des An­ triebssystems reduziert werden können. Der kontinuierlich veränderliche Hysteresemechanismus umfaßt ein Plattenele­ ment, ein Federelement sowie ein Reibbelagelement zwischen einem Nabenelement und einem Scheibenelement. Die Nocken­ fläche des Plattenelementes und/oder Federelementes, der Vorsprung des Federelementes und/oder Plattenelementes und der Eingriffsmechanismus zwischen dem Plattenelement und dem Nabenelement werden betätigt, wobei zwischen dem Scheiben­ element und dem Nabenelement die kontinuierlich veränder­ liche Hysterese erzeugt wird.

Claims (4)

1. Kupplungsscheibenvorrichtung zur Drehmomentübertragung, mit
einer Nabenvorrichtung (1, 2), die eine Nabe (1) und einen sich radial zur Nabe erstreckenden Nabenflansch (2) umfaßt, Seitenscheiben (3, 4), die koaxial zu der Nabenvorrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Nabenflansches (2) nahe diesem angeordnet sind und die als Einheit relativ zu der Nabenvorrichtung drehbar sind, und
einer Hysteresevorrichtung, die Axialrichtung federnd zwischen der Nabenvorrichtung und den Seitenscheiben angeordnet ist und die ein Hysteresemoment erzeugt, das sich in Abhängigkeit von einer Relativverdrehung zwischen der Nabenvorrichtung und den Seitenscheiben kontinuierlich ändert,
wobei die Hysteresevorrichtung ein Federelement, einen Reibbelag und eine Nockenvorrichtung aufweist, mittels der die Verformung und somit die Federkraft des Federelementes kontinuierlich veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nabe (1) und der Nabenflansch (2) in begrenztem Maße (α₂) relativ zueinander in Umfangsrichtung drehbar sind,
daß eine Federvorrichtung (17) vorgesehen ist, die zwischen der Nabe (1) und dem Nabenflansch (2) in Umfangsrichtung wirkt, und daß die Hysteresevorrichtung
einen ersten Hysteresemechanismus (23), der in Axialrichtung federnd zwischen den Seitenscheiben (3, 4) und der Nabe (1) wirkt und der Reibbeläge (6, 13) sowie ein Federelement (8) aufweist, die ein erstes Hysteresemoment (H₁) erzeugen, und
einen zweiten Hysteresemechanismus (24) umfaßt, der zwischen den Seitenscheiben (3, 4) und dem Nabenflansch (2) wirkt und der ein Plattenelement (44), das drehfest an dem Nabenflansch (2) angebracht ist, sowie eine Wellenfeder (45) aufweist, die zusammen mit einem Reibbelag (47) drehfest an der Nabe (1) angebracht ist,
wobei an dem Plattenelement (44) oder an der Wellenfeder (45) eine Nockenfläche (44d) ausgebildet ist, über die das Plattenelement (44) bzw. die Wellenfeder (45) mit dem entsprechend anderen Bauteil (45 bzw. 44) bei Erreichen einer vorbestimmten Relativverdrehung (α₁) zwischen der Nabe (1) und dem Nabenflansch (2) derart in Eingriff tritt, daß die Federkraft der Wellenfeder (45) und somit das Hysteresemoment (H₂) bei einer weiteren Relativverdrehung zwischen der Nabe (1) und dem Nabenflansch (2) bis zum Erreichen eines Maximalwertes (H₃) kontinuierlich erhöht wird.

2. Kupplungsscheibenvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vorsprung (45c), der an der Wellenfeder (45) oder an dem Plattenelement (44) ausgebildet ist und der mit der an dem entsprechend anderen Bauteil (45 bzw. 44) ausgebildeten Nockenfläche (44d) in Eingriff tritt.

3. Kupplungsscheibenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfeder (45) eine Blattfeder ist.

4. Kupplungsscheibenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenelement (44) im Bereich seines äußeren Seitenrandes zylinderförmig ausgebildet ist, so daß ein Raum gebildet ist, in dem die Wellenfeder (45) angeordnet ist.