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Die
Erfindung betrifft Mitnehmerscheiben für Reibungskupplungen und insbesondere
Mitnehmerscheiben für
Reibungskupplungen in Kraftfahrzeugen.
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Bekannte
Mitnehmerscheiben für
Reibungskupplungen weisen eine zentrale Nabe zwecks Verbindung mit
einer welle und ein äußeres ringförmiges Scheibenteil,
das ein Reibungsbelagmittel trägt,
auf, wobei das Scheibenteil konzentrisch um die Nabe herum angeordnet
und antriebsmäßig mit
der Nabe verbunden ist. Solche bekannte Mitnehmerscheiben werden
im folgenden als Mitnehmerscheiben des beschriebenen Typs bezeichnet.
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Mitnehmerscheiben
des beschriebenen Typs werden in Reibungskupplungen für Kraftfahrzeuge oft
dazu verwendet, Antriebsleistung von einem Schwungrad, das an der
Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors befestigt sein kann, selektiv
auf eine Antriebswelle des Fahrzeuggetriebes zu übertragen. Solche bekannte
Reibungskupplungen umfassen typischerweise eine Kupplungsdeckelbaugruppe,
die an dem Schwungrad befestigt ist, wobei die Mitnehmerscheibe
zwischen der Kupplungsdeckelbaugruppe und dem Schwungrad angeordnet
ist. Die Kupplungsdeckelbaugruppe umfasst eine Druckscheibe, die
axial in Richtung auf das Schwungrad vorgespannt ist, wenn die Kupplung
eingerückt
ist, um das Reibungsbelagmittel der Mitnehmerscheibe zwischen die
Druckscheibe und das Schwungrad zu klemmen, so dass Antriebsleistung
von dem Schwungrad auf die Mitnehmerscheibe und dann über die
Nabe auf die Getriebeantriebswelle übertragen wird.
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Es
ist bei Mitnehmerscheiben des beschriebenen Typs bekannt, das äußere ringförmige Scheibenteil
antriebsmäßig mit
der Nabe mittels ineinandergreifender Antriebsgebilde zu verbinden,
die ein begrenztes Radial- und Umfangsrichtungsspiel haben, um dem
Scheibenteil zu gestatten, sich radial und in Umfangsrichtung relativ
zu der Nabe um ein begrenztes Maß zu bewegen. Solche Mitnehmerscheiben
können
einen Drehdämpfer
zum Schützen des
Antriebsstranges vor in dem Motor erzeugten Schwingungen enthalten.
Es ist auch bekannt, dass solche Mitnehmerscheiben einen Vordämpfer oder ein
Leerlaufzentrum zwischen dem äußeren Scheibenteil
und der zentralen Nabe haben, um den Antriebsstrang vor Schwingungen
geringer Amplitude, die auftreten, wenn der Motor im Leerlauf ist
oder mit relativ geringer Drehzahl läuft, zu schützen.
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Als
Alternative dazu, können
Mitnehmerscheiben des beschriebenen Typs vom starren Typ sein, bei
dem kein Drehdämpfer
vorgesehen ist und das äußere Scheibenteil
drehfest an der zentralen Nabe befestigt oder einstückig mit
der zentralen Nabe ausgeführt
ist. Solche starren Mitnehmerscheiben werden oft in Verbindung mit
Zweimassenschwungrädern
verwendet, die einen Drehdämpfer aufweisen,
um den Antriebsstrang vor Schwingungen zu schützen, die von dem Motor erzeugt
werden.
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Aufgrund
von Herstellungstoleranzen usw. ist es nicht immer möglich, sicherzustellen,
dass, wenn ein Fahrzeugmotor und der Antriebsstrang zusammengebaut
werden, die Achsen der Kurbelwelle- und der Getriebeantriebswelle
im Winkel genau fluchten. Wenn zwischen diesen Achsen ein geringer Fluchtungsfehler
im Winkel ist, neigt das Reibungsbelagmittel der Mitnehmerscheibe,
das an das Schwungrad geklemmt ist, sich um die Achse der Kurbelwelle
oder des Schwungrades zu drehen, während die Nabe der Mitnehmerscheibe
gezwungen ist, sich um die Achse der Getriebeantriebswelle zu drehen.
Wenn somit sich der Reibungsbelag und die Nabe um getrennte, im
Winkel nicht fluchtende Achsen drehen, werden periodische Spannungen
in der Mitnehmerscheibe erzeugt.
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Außerdem,
wenn das Schwungrad an einem Verbrennungsmotor befestigt ist, können die
auf die Kurbelwelle des Motors wirkenden Kräfte das Schwungrad dazu bringen,
um die Achse der Kurbelwelle herum zu taumeln oder zu schleudern.
Wenn die Kupplung eingerückt
ist, neigt das Reibungsbelagmittel der Mitnehmer scheibe dazu, der
Bewegung des Schwungrades zu folgen und so um die Nabe zu taumeln
oder zu schleudern, die gezwungen ist, sich um die Achse der Getriebeantriebswelle
zu drehen. Dies erzeugt wieder periodische Spannungen in der Mitnehmerscheibe.
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Wenn
periodische Spannungen in der Mitnehmerscheibe erzeugt werden, kann
dies zu einem Ermüdungsbruch
im Werkstoff der Mitnehmerscheibe führen. Dies ist ein besonderes
Problem bei Mitnehmerscheiben des starren Typs, bei dem die Reibungsbeläge an relativ
dünnen
Federsegmenten montiert sind. In solchen Fällen wird der größte Teil der
Relativbewegung zwischen den Reibungsbelägen und der Zentralnabe von
den Federsegmenten absorbiert, die im Vergleich zum Rest der Mitnehmerscheibe
flexibel sind. Als Folge davon werden die Segmente einer periodischen
Beanspruchung unterworfen und in extremen Fällen kann der Werkstoff der Segmente
aufgrund von Ermüdung
versagen. Auch bei Mitnehmerscheiben des beschriebenen Typs, die einen
Vordämpfer
oder ein Leerlaufzentrum haben, können Probleme auftreten. Bei
diesem Typ von Mitnehmerscheiben kann die Relativbewegung zwischen
dem Reibungsbelagmittel und der Nabe in dem Vordämpfer absorbiert werden, der
als Folge davon nicht mehr in der Lage ist, richtig zu funktionieren.
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Eine
aus dem Stand der Technik bekannte Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 ist aus der FR-A-2 724 995 bekannt.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte
Mitnehmerscheibe des beschriebenen Typs bereitzustellen, die die
Probleme der bekannten Mitnehmerscheibe überwindet oder mindestens abschwächt.
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Somit
wird gemäß der Erfindung
eine Kupplungsmitnehmerscheibe bereitgestellt, die folgendes aufweist:
Eine
Kupplungsmitnehmerscheibe mit
- – einem
zentralen Nabenteil,
- – einem äußeren ringförmigen Scheibenteil,
das Reibungsbelagmittel trägt,
wobei das Scheibenteil ein radiales Umfangsteil hat, das relativ
zu dem Rest des Scheibenteiles axial versetzt ist und damit durch
ein axial gekröpftes
Teil des Scheibenteiles verbunden ist, das sich in einem Winkel zu
dem radial inneren Umfangsteil erstreckt,
- – radial
sich erstreckenden Antriebsgebilden an der Nabe, die mit entsprechenden
Antriebsgebilden an dem radial inneren Umfangsteil des äußeren Scheibenteiles
in Eingriff sind, und
- – einem
von dem Scheibenteil getragenen Federmittel, das wirkt, um zu versuchen,
das radial innere Umfangsteil in Kontakt mit einer Seite der radial
sich erstreckenden Antriebsgebilde zu halten,
- – wobei
die Mitnehmerscheibe dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebsgebilde
an dem radial inneren Umfangsteil der äußeren Scheibe vollständig umschlossene,
in dem gekröpften
Teil des Scheibenteiles gebildete Öffnungen/Fenster aufweisen,
in die die radial sich erstreckenden Antriebsgebilde an der Nabe
eingreifen, um dem Scheibenteil und damit den Reibungsbelagmitteln ein
begrenztes Kippen relativ zu dem Nabenteil während des Gebrauchs der Mitnehmerscheibe zu
gestatten.
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Das
Federmittel kann ein scheibenähnliches Federteil
mit radial nach innen ragenden Federfingern umfassen, die an einem
Seitenteil des Nabenteils anliegen, um zu versuchen, den besagten
Kontakt aufrecht zu erhalten und dabei das Kippen zu gestatten.
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Es
kann ein Spalt zwischen einem Teil der Federfinger und einem angrenzenden
Teil des Nabenteils vorgesehen sein, wobei der Spalt dazu neigt, sich
zu schließen,
wenn das Scheibenteil relativ zu der Nabe kippt, so dass die Nabe
schließlich
die Federfinger fern von ihren Endteilen berührt, um einen höheren Widerstand
gegen weiteres Kippen zu schaffen.
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Die
radial sich erstreckenden Antriebsgebilde können an der Nabe gebildete
Zähne umfassen, die
in Öffnungen/Fenster
in dem gekröpften
Teil des Scheibenteiles eingreifen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung liegen die Zwischenräume zwischen zusammenpassenden
Teilen der radial sich erstreckenden Antriebsgebilde und der Öffnungen/Fenster
in dem als normale Gleittoleranzen klassifizierten Bereich (d.h.
typischerweise 0,05 mm auf jeder Seite oder 0,1 mm insgesamt), so
dass nur ein begrenztes Kippen des Scheibenteiles relativ zu dem
Nabenteil möglich ist.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel sind
die radialen und in Umfangsrichtung vorhandenen Zwischenräume zwischen
den zusammenpassenden Teilen der Antriebsgebilde und der Öffnungen/Fenster über die
normalen Gleittoleranzen hinaus vergrößert, um einige Grad an Drehbewegung, typischerweise ± 5°, zu geben,
und sind weitere Federmittel vorgesehen, die dazu neigen, das Scheibenteil
relativ zu dem Nabenteil zu zentrieren.
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Dieses
weitere Federmittel kann eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten
(in Umfangsrichtung wirkenden) Druckfedern umfassen, die zwischen
dem Nabenteil und dem Scheibenteil wirken.
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Das
Reibungsbelagmittel kann eine axiale Federung beinhalten. Diese
Federung kann von axial wirkenden Metallfedern (z.B. Federsegmente),
die zwischen dem Scheibenteil und dem Reibungsbelagmittel wirken,
bereitgestellt sein. Als Alternative dazu kann ein elastomeres Federmittel
zwischen dem Scheibenteil und dem Belagmittel angeordnet sein, um
die axiale Federung bereitzustellen. Siehe zum Beispiel die elastomeren
Federungsanord nungen, die in den später unten genannten Patenten
offenbart sind.
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Es
wird nun ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung nur anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Mitnehmerscheibe;
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2 einen
vergrößerten radialen
Schnitt an der Linie X-X von 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht der Mitnehmerscheibe von 1;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Teiles einer Federsegment-Reibungsbelag-Befestigungsanordnung,
die bei der Mitnehmerscheibe von 1 verwendet
wird;
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5 eine
Seitenansicht eines scheibenähnlichen
Federteiles, das bei der Mitnehmerscheibe von 1 verwendet
wird;
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6 eine
Seitenansicht eines Teiles eines inneren Abschnittes eines äußeren ringförmigen Scheibenteiles,
das bei der Mitnehmerscheibe von 1 verwendet
wird;
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7 eine
Seitenansicht eines Nabenteiles, das bei der Mitnehmerscheibe von 1 verwendet wird;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
des Teiles der 2, der bei Y eingekreist ist;
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9 eine
zu der in 8 gezeigten Konstruktion alternative
Konstruktion;
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10 und 11 perspektivische
Ansichten einer alternativen Form einer erfindungsgemäßen Mitnehmerscheibe,
die in Umfangsrichtung wirkende Druckfedern enthält, und
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12 eine
alternative Reibungsbelag-Befestigungsanordnung zur Verwendung bei
der Mitnehmerscheibe von 1.
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Es
wird auf die 1 bis 7 Bezug
genommen. Die Mitnehmerscheibe 10 umfasst eine zentrale
Nabe 11 und ein äußeres ringförmiges Scheibenteil 12,
das einen radial inneren Teil 13 und einen radial äußeren Teil 14 in
Form von in Umfangsrichtung beabstandeten Federmetallsegmenten 14a (siehe 4)
umfasst. Die Segmente 14a tragen ringförmige Reibungsbeläge 15a und 15b auf
ihren entgegengesetzten Seiten. Diese Beläge sind an die entgegengesetzten
Seiten der Segmente 14a durch zwei Nietreihen 16 bzw. 17 genietet.
Die Federsegmente 14a des Scheibenteiles 12 sind
an den inneren Teil 13 durch eine weitere Nietreihe 18 genietet und
stellen eine axiale Federung der Beläge auf bekannte Art und Weise
bereit.
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Erfindungsgemäß hat die
Nabe 11 eine Reihe von sich radial erstreckenden Antriebsgebilden
in Form von Zähnen 19 (siehe 7)
und inneren Keilen 20 für
den Eingriff mit einer zugehörigen
Getriebeantriebswelle (nicht gezeigt).
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Der
innere Teil 13 des Scheibenteiles 12 (siehe 6)
hat einen inneren Umfangsteil 21, der axial relativ zu
dem Rest des inneren Teiles 13 durch einen axial gekröpften Teil 22 versetzt
ist. Der gekröpfte
Teil 22 ist selbst mit Öffnungen/Fenstern 23 versehen,
in die sich die radial verlaufenden Zähne erstrecken. Die Abstände zwischen
den Zähnen 19 und
den Öffnungen 23 sind
normale technische Gleitspielräume (d.h.
typischerweise 0,05 mm auf jeder Seite oder 0,1 mm insgesamt).
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Der
innere Umfangsteil 21 des Scheibenteiles 12 wird
von einem scheibenähnlichen
Federteil 24, das in 5 näher gezeigt
ist, mit der rechten Stirnfläche 19a des
Nabenteiles in Kontakt gehalten. Dieses Federteil ist an den inneren
Teil 13 des Scheibenteiles 12 mit den gleichen
Nieten 18 wie der äußere Scheibenteil 14 genietet
und hat radial nach innen vorstehende Federfinger 25, die
an der gestuften linken Seite 19b des Nabenteiles 11 anliegen,
um den inneren Umfangsteil 21 des inneren Scheibenteiles 13 im
Kontakt mit der rechten Stirnfläche 19a der Nabe
zu halten. Dies ist in einem größeren Maßstab in 8 gezeigt,
wo der Spalt 19c zwischen den Federfingern 25 und
dem äußeren Teil
der Zähne 19, der
durch die Stufe 19b verursacht wird, gesehen werden kann.
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Wie
man zu schätzen
wissen wird, kann das ringförmige
Scheibenteil 12 relativ zu dem Nabenteil 11 als
Folge der Biegung des scheibenähnlichen
Teiles 14, das dazu neigt, das Scheibenteil 12 in
die in 2 gezeigte zentrierte Lage zurückzuführen, kippen, wie durch den
Pfeil Z in 2 gezeigt ist. Wenn das Kippen
des scheibenähnlichen
Teiles 14 einen vorbestimmten Winkel übersteigt, wird der Spalt 19c geschlossen
und berühren
die Zähne 19 die
Finger 25 in deren Bereich 25x (siehe 8),
so dass ein weiterer Widerstand gegen das Kippen aufgebracht wird.
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Somit
kann die Mitnehmerscheibe eine Fehlausrichtung zwischen der Drehachse
eines zugehörigen
Schwungrades (nicht gezeigt), an das die Reibungsbeläge 15a und 15b geklemmt
sind, wenn die Kupplung eingerückt
ist, und der zugehörigen
Getriebeantriebswelle (auch nicht gezeigt), die mit den Keilen 20 in
Eingriff ist, kompensieren.
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9 zeigt
eine alternative Form von Fingern 25, bei denen der Spalt 19c ohne
Abstufen der linken Seite 19b der Finger 19 geschaffen
wird, indem die radial inneren Teile 25a der Finger 25 nach rechts,
wie in 9 ersichtlich, gebogen werden.
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Dies
vereinfacht die Herstellung der Nabe 11, die durch andere
Maßnahmen,
wie Herstellen der radial nach innen ragenden Finger 10 an
einem von dem inneren Hülsenteil
der Nabe separaten Bauteil, noch weiter vereinfacht und wirtschaftlicher
gemacht werden kann.
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Die 10 und 11 zeigen
eine Ansicht einer alternativen Form des inneren Teiles 13 der
Mitnehmerscheibe, bei der eine geringere Anzahl von radial sich
erstreckenden Zähne 19 und
damit zusammenwirkenden Öffnungen 23 vorgesehen
sind und das Umfangsspiel zwischen den Flanken 19c der Zähne 19 und
der Seiten 23c der Öffnung 23 und
das Radialspiel zwischen den Spitzen 19d der Zähne 19 und
den äußeren Kanten 23d der Öffnung 23 erheblich
größer sind.
Diese vergrößerten Spielräume erlauben
es der Nabe 11, sich in Umfangsrichtung über typischerweise
5° in jeder
Richtung zu bewegen. Dieser Bewegungsfreiheit erlaubt es auch der
Nabe 11, sich radial relativ zu dem inneren Scheibenteil 13 zu bewegen.
Diese Radialbewegung würde
durch das Spiel zwischen der Bohrung 13a des inneren Teiles 13 und
dem Durchmesser der Stufe 11a an der Nabe 11,
die typischerweise 0,5 bis 1 mm ist, begrenzt werden. Diese Bewegung
zwischen den Zähnen 19 und den Öffnungen 23 wird
durch in Umfangsrichtung verlaufende und wirkende Druckfedern 26 Widerstand
geleistet, die in Taschen 27 in der Nabe 11 und Fenstern 28 in
dem inneren Teil 13 des Scheibenteiles 12 wirken.
Typischerweise gestatten es die Federn 26, diese ± 5°-Bewegung
bei einem relativ geringen Anteil des maximalen Motordrehmomentes (typischerweise
10 bis 30 %, sagen wir 20 %), je nach Anwendung, zu absorbieren,
so dass die Mitnehmerscheibe bei geringen Motordrehmomenten tatsächlich starr
wird. Die Kennziffer der Federn 26 und jede auf sie wirkende
Vorlast müssen
entworfen werden, um sicherzustellen, dass der Scheibenteil 13 bei
normalen Drehzahlen nicht aus der Mitte geschleudert wird.
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Wie
aus 11 ersichtlich ist, sind einige der Finger 25 des
scheibenähnlichen
Federteiles 24 bei 29 ausgeschnitten, um der Nabe 11 zu
gestatten, sich in Umfangsrichtung relativ zu dem Scheibenteil 13 zu
bewegen, ohne die Federn 26 zu berühren. Die zwischen den Zähnen 19 und
Fenstern 23 vorgesehenen größeren Spielräume gestatten
es dem Scheibenteil 12, nicht nur eine winkelmäßige Fehlausrichtung
des Schwungrades und der Getriebeeingangswelle zu berücksichtigen,
sondern auch ein gewisses Maß an
radialer Fehlausrichtung zu berücksichtigen, so
dass die Mitnehmerscheibe sich nicht nur selbst ausrichtet, sondern
unter der Wirkung der Druckfedern 26 auch selbst zentriert.
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Obwohl
bei den oben beschriebenen Anordnungen die Reibungsbeläge
15a und
15b auf
jeder Seite der Federsegmente
14a des Scheibenteiles
12 durch
Nieten
16 und
17 befestigt wurden, wird man es
schätzen,
dass die Reibungsbeläge
15a und
15b an
einem ringförmigen äußeren Teil
14 des
Scheibenteils
12 unter Verwendung von elastomeren abfedernden
Klebstofftropfen
15c geklebt werden können, wie in
12 gezeigt
und wie z. B. in den Patenten
EP
0 252 583 ,
EP 0 390
797 ,
EP 0 323 036 ,
EP 0 455 694 ,
EP 0 510 014 ,
EP 0 442 539 ,
EP 0 638 149 ,
GB 2 247 725 ,
GB 2 243 419 und
GB 2 272 494 beschrieben. Bei einer
noch weiteren alternativen Anordnung können die Reibungsbeläge
15a und
15b an
einem starren äußeren Teil
14 des
Scheibenteiles
12 starr befestigt sein, um eine Mitnehmerscheibe ohne
axial abfedernde Beläge
bereitzustellen.