DE4439897C2 - Torsionsschwingungsdämpfer im Antriebsstrang eines Kfz mit axial verspanntem Reibring - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer in einer Kupplungsscheibe entsprechend der oben ge­ nannten Bauart ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 9 16 016 bekannt. Bei dieser bekannten Kupplungsscheibe sind zur Dämpfung von Torsionsschwingungen so­ wohl Torsionsfedern in Form von Schraubenfedern vorgesehen als auch eine Reibring­ anordnung zwischen einander axial gegenüberliegenden Flächen von Eingangsteil und Ausgangsteil, die axialkraftbeaufschlagt sind. Die Reibwirkung wird dabei entweder durch axial gewellte und eingespannte metallische Federelemente erzeugt oder durch Reibringanordnungen, die aus solchen Federelementen zusammen mit lose eingelegten Reibringen bestehen.

Einerseits findet hier also eine Reibkrafterzeugung Metall auf Metall statt, die von der Abstimmung der erzielbaren Reibkraft im Hinblick auf die Höhe der Reibkraft und auf die Gleichmäßigkeit der Reibkraft Probleme aufwirft und andererseits werden separate Ringscheiben lose zwischengelegt, die aus anderem Material hergestellt sind und somit andere Reibwerte aufweisen, wobei keine eindeutig wirksame Reibfläche festgelegt ist. Es ist ohne weiteres möglich, daß hier während des Betriebs ein Wechsel der Reibfläche stattfinden kann, wodurch unkontrollierte Sprünge in der Reibkrafterzeugung nicht zu vermeiden sind.

Aus der DE 34 12 908 ist eine Kupplungsscheibe ohne Leerlaufdämpfer bekannt, bei welcher die Reibkraft im einfachsten Fall von einem Kunststoffelement erzeugt wird, welches drehfest mit einem Deckblech verbunden ist und infolge seiner Eigenelastizität gleichzeitig die Anpreßkraft zur Erzeugung der Reibkraft aufbringt. Das Kunststoffele­ ment ist mit etwa in Achsrichtung weisenden Zungen in entsprechende Öffnungen des Deckbleches eingehängt. Weiterhin ist es aus der DE 39 18 222 A1 bekannt, bei einer Kupplungsscheibe mit Leerlaufdämpfer und Lastdämpfer ein Kunststofführungselement vorzusehen, welches mit dem einen Deckblech verbunden ist, sowie einer Einrichtung zur Erzeugung der Grundreibung, welche am anderen Deckblech axial abgestützt und drehfest fixiert ist und aus einem axial wirkenden Federelement besteht, sowie einem Reibring, der sich axial an der Außenverzahnung der Nabe abstützt. In beiden Fällen sind Einrichtungen zur drehfesten Verbindung von axialkrafterzeugenden Bauteilen in den Deckblechen vorgesehen, welche speziell für diesen Zweck benötigt werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik mit vertretbarem Aufwand zu beheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst. Durch die Anordnung eines Reibringes zwischen der Stirnseite des Außenverzahnung der Nabe und dem Deckblech, der aus Kunststoff besteht, der einteilig angeformte, im wesentlichen axial verlaufende Ausbuchtungen zur Erzeugung der Axialkraft beim Einbau mit axialer Eigenspannung aufweist und der drehfest mit der Nabe verbunden ist, indem einteilig am Reibring angeordnete Vorsprünge in die Zahn­ lücken der Außenverzahnung der Nabe eingreifen, ist es möglich, die Reibkraft durch die Wahl des Kunststoffes und durch die Wahl der axialen Einspannung in großem Um­ fang zu variieren, um die Abstimmung auf die jeweiligen Betriebszustände zu ermögli­ chen. Dabei ist die zur Wirkung kommende Reibfläche exakt vorgegeben und die dreh­ feste Mitnahme wird durch die bereits vorhandenen Zahnlücken der Außenverzahnung der Nabe sichergestellt.

Die Ausbuchtungen können dabei durch im wesentlichen in Umfangsrichtung verlau­ fende Lappen gebildet sein, die durch radiale und umfangsmäßige Teilschnitte freige­ stellt sind. Bei einer solchen Ausbildung sind vor allem im Hinblick auf niedrige Reibkräf­ te die Abstimmungsmöglichkeiten in großem Umfang gegeben.

Die Ausbuchtungen können jedoch auch von einer umfangsmäßigen, gewellten Bauform des Reibringes gebildet sein. Die gewellte Bauform kann dabei jedoch auch radial gerichtet sein. In beiden Fällen ist eine besonders einfache Form des Reibringes mit entsprechend preiswerter Herstellung gewährleistet.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Reibring in seinem an der Innenseite des Deckblechs anliegenden Bereich Unterbrechungen aufweist, in die - zumindest in der Neutralstellung der Kupplungsscheibe - örtliche Eindrückungen des Deckblechs mit Spiel in Umfangsrichtung eingreifen. Auf diese Weise kann die Abstimmung der Reibkraft zusätzlich drehwinkelabhängig nach Aufbrauch des Spiels gezielt erhöht werden. Es ist damit möglich, auch mit einem einzigen Reibring eine mehrstufige Reibkrafterzeugung durchzuführen. Die Größe des Spiels ist dabei ein Maß für den Verdrehwinkel, nach welchem die erhöhte Reibung einsetzt. Es ist dabei möglich, ausgehend von der Ruhe­ stellung der Kupplungsscheibe, dieses Spiel für beide Drehrichtungen vorzusehen und es ist auch möglich, dieses Spiel unterschiedlich groß auszubilden.

Eine vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeit ergibt sich dann, wenn bei einer Kupplungs­ scheibe mit Lastdämpfer und Leerlaufdämpfer auf der einen Seite ein Führungselement zwischen Deckblech und Nabe vorgesehen wird und auf der anderen Seite die Reibring­ anordnung zwischen der Verzahnung und dem anderen Deckblech. Eine solche Anord­ nung ist hinsichtlich der einfachen Montage besonders vorteilhaft.

Durch das axiale Zurückversetzen der Nabenscheibe mit ihrer Innenverzahnung gegen­ über der Außenverzahnung der Nabe ist es in einfacher Weise möglich, die Vorsprünge des Reibringes in die axialen Lücken der Außenverzahnung der Nabe eingreifen zu lassen.

Dabei entspricht die Kontur der Vorsprünge im wesentlichen der Kontur der Verzah­ nung. Es ist damit sichergestellt, daß die Flächenpressung bei Reibmomenterzeugung auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Zur Erzielung einer besonders einfachen Montage wird vorgeschlagen, daß die Vor­ sprünge in Achsrichtung konisch verlaufen und zwar vom Reibring wegweisend schmä­ ler werdend. Die konischen Vorsprünge lassen sich leichter in die Verzahnung der Nabe einfädeln und im voll eingeschobenen Zustand sind die Vorsprünge gegenüber der Ver­ zahnung der Nabe voll tragend ausgebildet, so daß kein Spiel in Umfangsrichtung ent­ stehen kann.

Erfindungsgemäß können weitere axiale Vorsprünge vorgesehen werden, die am Um­ fang verteilt angeordnet sind, die umfangsmäßig eine geringere Ausdehnung aufweisen als die Lücken der Außenverzahnung. Diese weiteren Vorsprünge stören nicht beim Montagevorgang und können durch ihre spezielle Ausbildung auch durch Teilungsfehler keine Probleme aufgeben, sie dienen dann auch nur der Sicherheit bei eventuell auftre­ tendem Verschleiß der ersten axialen Vorsprünge als Sicherung gegen relative Verdre­ hung gegenüber der Nabe. Dabei können die Herstellungstoleranzen der weiteren Vor­ sprünge zumindest in Umfangsrichtung größer ausgebildet werden als die der anderen Vorsprünge.

Die Erfindung wird anschließend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungsscheibe;

Fig. 2-5 Ausbildung eines Reibringes mit Schnitt, Ansicht und Teilansichten;

Fig. 6 u. 7 Teilansichten unterschiedlicher Reibringe;

Fig. 1 zeigt eine Kupplungsscheibe 1 mit der Gesamt-Einbausituation. Die Kupplungs­ scheibe ist konzentrisch zu einer Drehachse 3 angeordnet und besteht aus einer Nabe 2, auf der zwei Deckbleche 7 und 8 beispielsweise über ein am Deckblech 7 angeordnetes Führungselement 13 zumindest radial geführt sind. Beide Deckbleche 7 und 8 sind un­ tereinander drehfest verbunden und auf Abstand gehalten und das Deckblech 7 trägt radial außen die Reibbeläge 9. Axial zwischen beiden Deckblechen 7 und 8 ist eine Na­ benscheibe 4 angeordnet, die nach radial innen weist und gegenüber der Nabe drehfest über eine Verzahnung angeordnet ist. Dabei trägt die Nabe 2 eine Außenverzahnung 6 und die Nabenscheibe 4 eine Innenverzahnung 5. In Fenstern 10 der Nabenscheibe 4 sowie in Fenstern 11 der Deckbleche 7 und 8 sind Federn 12 angeordnet, die bei Drehmomentübertragung durch die Kupplungsscheibe 1 beaufschlagt werden und so eine Relativverdrehung zwischen den Deckblechen 7 und 8 mit den Reibbelägen 8 ei­ nerseits und der Nabenscheibe 4 mit der Nabe 2 andererseits zur Minderung von Dreh­ schwingungen gewährleisten. Im vorliegenden Fall ist noch eine Leerlauffedereinrich­ tung vorgesehen, die aus der Nabenscheibe 26 mit zu beiden Seiten angeordneten Deckblechen 27 und 28 besteht sowie ebenfalls aus Federn, die in Fig. 1 nicht zu sehen sind, die aber wirkungsmäßig zwischen der Nabenscheibe 26 und den Deckblechen 27 und 28 in entsprechenden Fenstern angeordnet sind. Dabei ist die Nabenscheibe 26 fest mit der Nabe 2 verbunden und die beiden Deckbleche 27 und 28 sind drehfest mit der Nabenscheibe 4 verbunden. In diesem Fall der Anordnung einer Leerlauffedereinrich­ tung ist es nötig, daß die Nabenscheibe 4 mit ihrer Verzahnung 5 umfangsmäßig ein Spiel gegenüber der Verzahnung 6 in der Nabe 2 aufweist. Innerhalb dieses umfangs­ mäßigen Spiels ist die Leerlauffedereinrichtung wirksam. Es ist jedoch auch möglich, die vorliegende Erfindung an einer Kupplungsscheibe zu verwirklichen, die keine Leerlauf­ federeinrichtung aufweist, so daß in einem solchen Fall die Verzahnungen 5 und 6 um­ fangsmäßig ohne Spiel ausgeführt sind oder ganz entfallen können. Weiterhin sind ver­ schiedene Reibeinrichtungen in der Kupplungsscheibe 1 angeordnet, und zwar einmal eine Reibeinrichtung für den Lastbereich mit der Bezugsziffer 24 und ggf. eine zusätzli­ che verschleppte Reibeinrichtung 25. Diese Reibeinrichtung 25 ist aus dem Stand der Technik bekannt und muß von ihren Aufbau her nicht weiter beschrieben werden.

Die Lastreibeinrichtung 24 besteht auf der rechten Seite aus einem Reibring 30, der zwi­ schen der Innenseite des Deckbleches 8 und dem radial inneren Bereich der Nabenschei­ be 4 angeordnet ist. Dabei ist im vorliegenden Fall die Nabenscheibe 4 auf der Außen­ verzahnung 6 der Nabenscheibe 2 axial so weit vom Deckbleche 8 weggerückt, daß auf dem dadurch entstandenen Absatz der Außenverzahnung 6 der Reibring 30 in radialer Richtung geführt werden kann. Der Reibring 30 weist eine Form auf, die in Fig. 6 noch näher beschrieben wird. Er ist in axialer Vorspannung verbaut und liegt im Bereich sei­ nes Außendurchmessers reibend an der Innenseite des Deckbleches 8 an und im Bereich seines Innendurchmessers an der Nabenscheibe 4. Die von seiner Vorspannung ausge­ hende Kraft wird über das Deckblech 8, die Verbindungselemente zwischen den Deck­ blechen 8 und 7 auf das Deckbleche 7, von hier über einen Reibring auf das Leerlauf­ deckblech 27 übertragen und dieses stützt sich axial am Leerlaufdeckblech 28 ab, wel­ ches wiederum an der Nabenscheibe 4 an liegt. Damit ist der Kraftweg in sich geschlos­ sen. Eine Einwirkung auf die Grundreibeinrichtung 15 kann somit von hier aus nicht erfolgen. Bei Relativverdrehung zwischen den beiden Deckblechen 7 und 8 einerseits und der Nabenscheibe 4 andererseits wirkt somit die Lastreibeinrichtung 24. Der Rei­ bring 30 ist aus Kunststoff hergestellt und vereinigt in sich sowohl die Reibkrafterzeu­ gung als auch die Erzeugung der Vorspannkraft für diese Reibkraft.

Weiterhin ist eine Grundreibeinrichtung 15 vorgesehen, die sowohl im Leerlaufbereich als auch im Lastbereich wirksam ist und auf die abstimmungsmäßig besonderer Wert gelegt wird. Sie besteht im vorliegenden Fall aus einem axialgerichteten Schenke 14 des Führungselementes 13 im Deckblech 7 und aus einem Reibring 16 zwischen der Stirnsei­ te der Außenverzahnung 6 der Nabe 2 und dem Deckblech 8. Der Reibring 16 ist dabei in noch näher zu beschreibender Weise drehfest mit der Nabe 2 verbunden, um eine eindeutige Festlegung der Reibfläche gegenüber der Innenseite des Deckbleches 8 zu erzielen. Der Reibring 16 ist mit axialer Eigenspannung verbaut und seine Kraft stützt sich über das Deckblech 8, die Verbindungselemente zwischen den Deckblechen 8 und 7 auf das Deckblech 7 und über das Führungselement 13 auf der Nabenscheibe 26 der Leerlaufdämpfeinrichtung ab. Da die Nabenscheibe 26 fest mit der Nabenscheibe 2 verbunden ist, ist der Kraftweg auch hier in sich geschlossen. Dadurch sind die axialen Vorspannkräfte von Grundreibeinrichtung 15 und Lastreibeinrichtung 24 unabhängig voneinander abstimmbar.

Ein Ausführungsbeispiel des Reibringes 16 ist aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich. Der Reibring 16 ist kreisringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse 3 in der Kupplungsscheibe 1 verbaut. Er weist an wenigstens zwei am Umfang verteilten Stellen axial gerichtete erste Vorsprünge 20 auf, deren Kontur so ausgebildet ist, daß sie in die Zahnlücken der Verzahnung 6 der Nabe 2 in Achsrichtung eingreifen können und dabei in Umfangsrichtung spielfrei aufeinander abgestimmt sind. Die Anordnung von zwei axialen Vorsprüngen 20 ist insofern vorteilhaft, als dadurch keine Teilungsfehler in Um­ fangsrichtung auftreten können, die die exakte Montage des Reibringes 16 erschweren würden. Dabei sind in vorteilhafter Weise diese axialen Vorsprünge 20 des Reibringes 16 gem. Fig. 4 in Achsrichtung gesehen konisch ausgeführt, so daß bei der Montage des Reibringes 16 dieser leicht in die Verzahnung 6 der Nabe 2 eingefädelt werden kann. Dabei ist die umfangsmäßige Erstreckung dieser axialen Vorsprünge 20 - dargestellt am Maß X - derart, daß im Fußbereich, also im Bereich des Überganges der Vorsprünge 20 in- den Grundkörper 18, mit Sicherheit Spielfreiheit gegenüber den Zahnlücken der Ver­ zahnung 6 der Nabe 2 gewährleistet ist. Die umfangsmäßige Kontur dieser axialen Vor­ sprünge 20 ist auf die Kontur der Zahnlücken der Verzahnung 6 ausgerichtet. Damit wird umfangsmäßig eine geringe Flächenbelastung realisiert.

Es ist möglich, am Umfang des Reibringes 16 weitere, zweite axiale Vorsprünge 21 vor­ zusehen. Diese zweiten axialen Vorsprünge 21 sind vorzugsweise gem. Fig. 5 ausgebil­ det, d. h., sie sind umfangsmäßig durch das Maß Y festgelegt, welches kleiner ist als das Maß X gem. Fig. 4. Dadurch wird einerseits vermieden, daß Teilungsfehler zu Monta­ geschwierigkeiten des Reibringes 18 führen, andererseits ist jedoch sichergestellt, daß bei möglichem Verschleiß der ersten axialen Vorsprünge 20 in Umfangsrichtung die wei­ teren axialen Vorsprünge 21 die Kraftübertragung gewährleisten. Es ist möglich, die Toleranzen für das Maß Y der Vorsprünge 21 gröber zu halten als bei den Vorsprün­ gen 20 gem. Fig. 4.

Fig. 6 zeigt einen Reibring 18 mit einer ebenen Grundform, aus welcher im wesentli­ chen schräg nach radial außen verlaufende Lappen 33 durch Teilschnitte 34 ausgestellt sind, die zur Axialkrafterzeugung herangezogen werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Variante eines Reibringes 19, bei welcher im wesentlichen in Umfangsrichtung gerichtete Lappen 35 vorgesehen sind, die ebenfalls in Achsrichtung ausgestellt sind und dadurch die axiale Krafteinspannung bewirken. Die Lappen 35 können sowohl ein- oder zweiflügelig ausgeführt sein. Im vorliegenden Fall ist von radial außen her ein Teilschnitt 37 angebracht, der zusammen mit einem umfangsmäßig ver­ laufenden Teilschnitt 36 zwei Lappen 35 freistellt. Diese Anordnung ist wenigstens an zwei umfangsmäßigen Stellen des Reibrings 19 vorgesehen. Durch die Anzahl dieser Lappen kann die erzeugte Reibkraft variiert werden.

Claims (10)

1. Torsionsschwingungsdämpfer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfas­ send ein scheibenförmiges Eingangsteil mit Reibbelägen, das konzentrisch zu einer Drehachse angeordnet ist, ein scheibenförmiges Ausgangsteil, welches ebenfalls konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und welches mit der Nabe zum drehfesten Aufsitzen auf eine Getriebewelle versehen ist, indem das Aus­ gangsteil mit einer Innenverzahnung in eine Außenverzahnung der Nabe ein­ greift, Federn in Fenstern von Eingangsteil und Ausgangsteil zum Übertragen eines Drehmomentes von einem Teil zum anderen gegen die Federkraft bei Relativverdrehung beider Teile zueinander, eine Reibringanordnung zwischen einander axial gegenüberliegenden Flächen von Eingangsteil und Ausgangsteil mit Axialkraft beaufschlagtem Reibring, der konzentrisch zur Drehachse ver­ baut ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnseite der Außenverzahnung (6) der Nabe (2) und dem Deckblech (8) ein Reibring (16, 18, 19) angeordnet ist, der aus Kunststoff be­ steht, der einteilig angeformte, im wesentlichen axial verlaufende Ausbuchtun­ gen (22, 33, 35) zur Erzeugung der Axialkraft beim Einbau mit axialer Eigen­ spannung aufweist und der drehfest mit der Nabe (2) verbunden ist, indem einteilig am Reibring (16, 18, 19) angeordnete Vorsprünge (20, 21) in die Zahnlücken der Außenverzahnung (6) der Nabe (2) eingreifen.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen durch im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Lappen (35) gebildet sind, die durch radiale und umfangsmäßige Teil­ schnitte (36, 37) freigestellt sind

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen von einer umfangsmäßig gewellten Bauform des Rei­ bringes gebildet sind.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen von einer radial, gewellten Bauform des Rei­ bringes gebildet sind (Wellenberg 22).

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring in seinem an der Innenseite des Deckblechs anliegenden Bereich Unterbrechungen aufweist, in die - zumindest in der Neutralstellung der Kupp­ lungsscheibe - örtliche Eindrückungen des Deckblechs mit Spiel in Umfangsrich­ tung eingreifen.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, wobei die Nabenscheibe mit einer Innenverzahnung in eine Außenverzahnung der Nabe mit Spiel in Umfangsrichtung drehfest eingreift, zu beiden Seiten der Nabenscheibe je ein Deckblech angeordnet ist, beide Deckbleche untereinander fest verbunden und auf Abstand gehaften sind und eines die Reibbeläge trägt, das eine Deckblech über ein Führungselement auf der Nabe gelagert ist und die­ ses Führungselement eine axiale Abstützung gegenüber einer Anlagefläche an der Nabe darstellt und im Bereich des Spiels der Verzahnung ein Leerlauf­ dämpfsystem wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Führungselement (13) gegenüberliegenden Seite der Naben­ scheibe (4) im wesentlichen zwischen der Verzahnung (5, 6) und dem anderen Deckblech (8) der Reibring (16-19) vorgesehen ist.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, wobei die Nabenscheibe mit der dem anderen Deckblech zugewandten Seite zumindest im Bereich ihrer Innen­ verzahnung axial gegenüber der Außenverzahnung der Nabe zurückversetzt an­ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Vorsprünge (20) im wesentlichen der Kontur der Außenverzahnung (6) der Nabe (2) entspricht.

8. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (20) in Achsrichtung konisch verlaufen und zwar vom Rei­ bring (16) wegweisend schmäler werdend.

9. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß weitere axiale Vorsprünge (21) vorgesehen und am Umfang verteilt ange­ ordnet sind, die umfangsmäßig eine geringere Ausdehnung (Y) aufweisen als die Lücken der Außenverzahnung (6).

10. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellungstoleranzen der einzelnen Vorsprünge (21) zumindest in Um­ fangsrichtung gröber ausgebildet sind als die der Vorsprünge (20).