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- Kupplungsscheibe
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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
mit zwei begrenzt relativ zueinander verdrehbaren Baugruppen, von denen-die erste
die Nabe und die zweite die auf der Belagträgerscheibe befestigten Reibbeläge enthält
und wobei zwischen den Baugruppen zumindest zwei im Verdrehbereich nacheinander
ansprechende Reibeinrichtungen mit unterschiedlichem Reibniveau wirksam sind.
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Derartige Kupplungsscheiben sind beispielsweise durch die DE-PS 2
430 160 vorgeschlagen worden. Dabei sind, um eine mehrstufige Drehelastizität zwischen
den Baugruppen zu erhalten, mehrere Federn bzw. Federsätze zwischen den Baugruppen
angeordnet sowie diesen Federn bzw. Federsätzen zugeordnete Reibungsdämpfungseinrichtungen,
von denen eine über einen ersten Verdrehwinkelbereich - den sogenannten Leerlaufbereich
- wirksam ist und eine andere über einen zweiten Verdrehwinkelbereich - den sogenannten
Last- bzw. Betriebsbereich -.
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Bei solchen Kupplungsscheiben ist die im zweiten Verdrehwinkelbereich
wirksame Reibungsdämpfungseinrichtung relativ aufwendig, da sie mindestens ein Steuerblech
erfordert, welches über Arme, Lappen oder dergleichen zur Steuerung in Fenstern
eines der Bauteile eingreifen
sowie mit Federn zusammenwirken muß.
Ein weiterer Nachteil derartiger Reibungsdämpfungseinrichtungen besteht darin, daß
sie lediglich eine konstante Reibungsdämpfung über den Verdrehwinkelbereich, in
dem sie wirksam sind, erzeugen können.
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe
zu schaffen, die gegenüber den bisher bekannt gewordenen Kupplungsscheiben der eingangs
genannten Art eine verbesserte Funktion aufweist, indem insbesondere - über den
Verdrehwinkel zwischen den beiden Baugruppen betrachtet - eine bessere Anpassung
der Reibungsdämpfung an die jeweils vorherrschenden Betriebsbedingungen ermöglicht
wird, weiterhin ein erweitertes Einsatzgebiet durch einfache Anpassung an den jeweiligen
Anwendungsfall und eine kostengünstige Herstellung sicherstellt.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Kupplungsscheibe der eingangs
genannten Art dadurch erreicht, daß die eine Reibeinrichtung mit höherem Reibniveau
an der einen der Baugruppe festgelegte Reib- oder Gleitbereiche mit über einen kreisringförmigen
Bereich vorgesehenen, in Achsrichtung zueinander versetzten, erhabenen und versenkten
Abschnitten enthält und die andere der Baugruppen Reib- oder Gleitbereiche mit ebenfalls,
über einen kreisringförmigen Bereich vorgesehenen, in Achsrichtung zueinander versetzten,
versenkten und erhabenen Abschnit ten, wobei über einen Verdrebereich, über den
die Reibeinrichtung unwirksam ist, die erhabenen Abschnitte der einen Baugruppe
axial innerhalb der versenkten Abschnitte der anderen Baugruppe - und umgekehrt
- ohne Berührung miteinander verlagerbar sind, wobei die
versenkten
und erhabenen Abschnitte einen axialen Abstand aufweisen, die Abschnitte weiterhin
unter der Wirkung eines sie in Achsrichtung aufeinander zu verspannenden Kraftspeichers
stehen und über einen weiteren Verdrehbereich, über den die Reibeinrichtung wirksam
ist, die jeweils aufeinander zu gerichteten erhabenen Abschnitte aneinander auflaufen
und in Reibverbindung stehen, während die andere Reibeinrichtung mit niedrigerem
Reibniveau zumindest über diejenigen Verdrehbereiche wirksam ist, über die die erste
Reibeinrichtung unwirksam ist. Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine optimale Anpassung
der Kupplungsscheibe an den jeweiligen Einsatzfall, da durch entsprechende Formgebung
der ineinandergreifenden erhabenen und versenkten Abschnitte sowie der Federcharakteristik
des sie aufeinander zu verspannenden Kraftspeichers das über den reTativ-en V.erdrehwinkel
der beiden Baugruppen erzeugte Reibmoment variiert werden kann. Besonders zweckmäßig
kann es dabei sein, wenn die erhabenen und/oder versenkten Abschnitte keilförmige
Bereiche aufweisen, welche Auflauframpen bilden, über die die erhabenen und versenkten
Abschnitte der Gleit- bzw. Reibbereiche axial zueinander verlagert werden können
sowie die Vorspannung des diese Bereiche aufeinander zu verspannenden Kraftspeichers
verändert werden kann.
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Für manche Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn - betrachtet
von einer neutralen Stellung der beiden Baugruppen aus - bei einer Verdrehung dieser
Baugruppen zueinander zuerst die andere Reibeinrichtung mit niedrigerem und danach
die eine Reibeinrichtung mit höherem Reibniveau wirksam ist. Durch einen derartigen
Aufbau der Kupplungsscheibe kann über einen ersten Verdrehwinkelbereich zwischen
den
beiden Baugruppen eine für den Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine erforderliche
geringe Reibung sichergestellt werden.
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Für andere Anwendungsfälle kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn
- betrachtet von einer neutralen Stellung aus - bei einer Verdrehung der beiden
Baugruppen zueinander zuerst die eine Reibeinrichtung mit höherem und danach die
andere Reibeinrichtung mit niedrigerem Reibniveau wirksam ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es angebracht sein,
wenn die andere Reibeinrichtung mit niedrigerem Reibniveau aus einer Reibverbindung
zwischen den beiden zueinander verdrehbaren Baugruppen besteht und ebenfalls einen
die beiden Baugruppen gegeneinander verspannenden Kraftspeicher, z. B. in Form einer
Tellerfeder oder eines gewellten Ringes,enthält.
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In vorteilhafter Weise können die Reib- oder Gleitbereiche der ersten
Reibeinrichtung durch einen an einer der Baugruppenverdrehfest festgelegten Reib-
oder Gleitbelag mit über einen kreisringförmigen Bereich vorgesehen axialen Erhebungen
und Versenkungen gebildet sein. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn zwischen den
beiden Baugruppen zwei über die ineinandergreifenden axialen Erhebungen und Versenkungen
zusammenwirkende Reib- oder Gleitbeläge vorhanden sind, wobei diese Reib- oder Gleitbeläge
jeweils an einer anderen Baugruppe gegen Verdrehung festgelegt sind.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es vorteilhaft sein,
wenn die Reib- oder Gleitbereiche der anderen Reibeinrichtung, das heißt der Reibeinrichtung
mit niedrigerem Reibniveau,ebenfalls durch den Reib- oder Gl ei belag der einen
Reibeinrichtung mit höherem Reibniveau gebildet sind.
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Weiterhin kann es angebracht sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen
Kupplungsscheibe der Reib- oder Gleitbelag der anderen Reibeinrichtung durch einen
kreisringförmigen Bereich gebildet ist, der sich radial innerhalb des die Erhebungen.und
Versenkungen aufweisenden Reib- oder Gleitbelages der ersten Reibeinrichtung befindet.
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Insbesondere bei Kupplungsscheiben, bei denen die eine Baugruppe den
mit der Nabe drehfesten Nabenflansch enthält und die zweite Baugruppe die diesen
Flansch zwischen sich einschließenden Mitnehmer-und Gegenscheiben kann es besonders
vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Flansch und der einen der Scheiben der am Flansch
verdrehfest festgelegte Reibbelag für die eine Reibeinrichtung mitden in Achsrichtung
und in Richtung der einen Scheibe weisenden Erhebungen und den in die andere Achsrichtung
weisenden Versenkungen vorgesehen ist, während ein unter der Wirkung eines Kraftspeichers
stehendes Reibteil mit axialen Versenkungen und Erhebungen verdrehfest an der einen
Scheibe und ebenfalls zwischen dieser und dem Flansch festgelegt ist, derart, daß
über den Winkelbereich, über den die eine Reibeinrichtung unwirksam ist, die Erhebungen
des Reibbelages mit den Versenkungen des Reibteiles sich in axialem Abstand befinden.
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Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn der den Reibbelag und das Reibteil
axial verspannende Kraftspeicher der einen Reibeinrichtung eine zwischen Reibteil
und der mit diesem drehfesten Scheibe vorgesehene Ringfeder ist, die vorgespannt
sein kann.
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Besonders angebracht.kann es sein, wenn die Erhebungen und die Versenkungen
einen derartigen Anstieg aufweisen und/oder die Ringfeder eine derartige Ausbildung,
Einbaulage bzw. Vospannung aufweist, daß das Reibmoment der einen Reibeinrichtung
in Abhängigkeit des Verdrehwinkels zu- bzw. bei der Rückdrehung abnimmt.
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Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die andere Reibeinrichtung
mit niedrigerem Reibniveau ebenfalls eine im axialen Bauraum zwischen Nabe und der
einen Scheibe vorgesehene Ringfeder aufweist. Die Ringfedern können dabei als gewellter
Ring oder Tellerfeder ausgebildet sein. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn
zwischen der anderen Scheibe und dem Flansch ein Reib- oder Gleitbelag, wie ein
L-förmiger Belag oder Zwischenlage vorgesehen ist, welcher bzw. welche über den
gesamten Verdrehwinkelbereich zwischen den beiden Baugruppen wirksam sein kann.
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Anhand der Figuren sei die Erfindung näher erläutert.
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Dabei zeigt: Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Kupplungsscheibe, Figur 2 eine im Schnitt dargestellte Teilansicht einer Abwicklung
in Umfangsrichtung gemäß der Linie II-II der Figur 1.
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Die in Figur 1 dargestellte Kupplungsscheibe weist eine Nabe 1 auf,
die außen einen radialen Flansch 2 trägt und innen eine Verzahnung 3 aufweist, welche
auf die Außenverzahnung einer nicht näher dargestellten Getriebeeingangswelle aufschiebbar
ist.
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Beidseits des Nabenflansches 2 sind Scheiben 4, 5 angeordnet, die
über Abstandsbolzen 6 in axialem Abstand voneinander drehfest verbunden sind. Die
Scheibe 4 bildet die Belagträgerscheibe, an deren Umfang die Reibbeläge 7 befestigt
sind. In den Scheiben 4, 5 sowie im Nabenflansch 2 sind Ausnehmungen 8, 9 sowie
10 eingebracht, in denen die zwischen den beiden Scheiben 4 und 5 und dem Nabenflansch
2 in Umfangsrichtung wirksamen Schraubenfedern 11 aufgenommen sind, von denen lediglich
eine dargestellt ist. Die Ausnehmungen 8, 9 der beiden Scheiben 4, 5 und die Ausnehmungen
10 des Nabenfalnsches 2 sowie die darin vorgesehenen Schraubenfedern 11 sind,über
den Umfang der Kupplungsscheibe betrachtet, derart angeordnet und bemessen, daß
eine mehrstufige Federkennlinie vorhanden ist.
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Zwischen den beiden drehfest miteinander verbundenen Scheiben 4 und
5, welche das Ausgangsteil der Kupplungsscheibe bilden'rund dem Nabenflansch 2 der
das Eingangsteil der Kupplungsscheibe bildenden Nabe 1 ist eine über einen ersten
Verdrehwinkelbereich, der dem Leerlaufbereich entspricht, wirksame Reibeinrichtung
12 sowie eine nach diesem ersten Verdrehwinkelbereich wirksam werdende Lastreibeinrichtung
13 vorgesehen.
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Die Reibeinrichtung 12 umfaßt einen zwischen der Belagträgerscheibe
4 und dem Nabenflänsch 2 bzw. einer Schulter der Nabe 1 vorgesehenen L-förmigen
Reibring 14 sowie einen zwischen dem Nabenflansch 2 und der Scheibe 5 angeordneten
Reibring 15, welcher durch einen zwischen ihm und der Scheibe 5 verspannten gewellten
Ring 16 gegen den Flansch 2 gedrückt wird. Die durch den gewellten Ring 16 aufgebrachte
Axialkraft bewirkt, daß der radiale Flansch 14a des L-förmigen Reibringes 14 zwischen
der Belagträgerscheibe 4 und dem Nabenflansch 2 verspannt wird. Der Hülsenfönnige
Bereich 14b des L-förmigen Reibringes 14 dient zur radialen Lagerung der Belagträgerscheibe
4 gegenüber der Nabe 1. Hierfür stützt sich der hülsenförmige Bereich 14b an einer
Schulter 1a der Nabe 1 ab und ist mit der Belagträgerscheibe 4 drehfest verbunden.
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Die Lastreibeinrichtung 13 weist einen mit dem Nabenflansch 2 drehfest
verbundenen Reibbelag 17 sowie ein mit diesem zusammenwirkendes Reibteil 18 auf.
Das Reibteil 18 wird bei Verdrehung der
beiden Scheiben 4 und 5
gegenüber dem Nabenflansch 2 durch eine Tellerfeder 19 gegen Reibbereiche des Reibbelages
17 gedrückt.
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Die Scheibe 5 weist an ihrem radial inneren Bereich eine Topfung 20
auf, welche axial vom Nabenflansch 2 weg weist und das Reibteil 18 sowie die Tellerfeder
19 aufnimmt. Um das Reibteil 18 axial in Richtung des Reibbelages 17 zu beaufschlagen,
stützt sich die Tellerfeder 19 mit radial inneren Bereichen an einer Abwälzauflage
18a des Reibteils 18 und mit radial äußeren Bereichen an einer Abwälzschulter 21
der Topfung 20 ab.
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Zur Drehsicherung gegenüber dem Nabenflansch2 weist der Reibbelag
17 auf seiner Rückseite axial gerichtete Nasen 22 auf, welche in Ausnehmungen 23
des Nabenflansches 2 eingreifen. Das Reibteil 18 weist zur Drehsicherung mit der
Scheibe 5 axiale Ausleger 24 auf, die durch Ausschnitte 25 der Topfung 20 hindurchragen.
In der Tellerfeder 19 sind ebenfalls Ausschnitte 26 vorgesehen, durch welche sich
die Ausleger 24 axial hindurcherstrecken. Die Ausleger 24 hintergreifen mit einem
radial abgebogenen Bereich 24a die Topfung 20, wodurch die Tellerfeder 19 zwischen
der Scheibe 5 und dem Reibteil 18 mit einer definierten Vorspannung gehaltert wird.
Weiterhin wird dadurch sichergestellt, daß zwischen den Erhebungen 27, 29 und den
Versenkungen 28, 30 ein axialer Abstand 17a vorhanden ist, so daß über den ersten
Verdrehwinkelbereich das Reibteil 18 nicht in Eingriff mit dem Reibbelag 17 kommt
und somit die Reibeinrichtung 13 über diesen ersten Verdrehwinkelbereich unwirksam
ist.
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Wie aus Figur 2 zu entnehmen ist, besitzen der Reibbelag 17 und das
Reibteil 18 über den Umfang verteilte und axial gerichtete Profilierungen auf, die
ineinander eingreifen. Die Profilierungen des Reibbelages 17 sind durch über den
Umfang in abwechselnder Reihenfolge angeordnete Erhebungen 27 und Versenkungen 28
gebildet.
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In gleicher Weise sind die Profilierungen des Reibteils 18 durch Erhebungen
29 und Versenkungen 30 gebildet. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, greift der
Reibbelag 17 mit seinen Erhebungen 27 axial in die Versenkungen 30 des Reibteiles
18 und umgekehrt.
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Hierfür sind die Erhebungen und die Versenkungen des Reibbelages 17
und des Reibteiles 18 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt.
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Die durch die Erhebungen und Versenkungen gebildeten Profilierungen.
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des Reibbelages 17 und des Reibteiles 18 definieren Auflauframpen,
nämlich die Auflauframpen 31, 32 für den Reibbelag 17 und die Auflauframpen 33,
34 für das Reibteil 18.
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Ausgehend von der in Figur 2 dargestellten Position wirkt bei einer
Relativverdrehung der beiden Scheiben 4, 5 gegenüber dem Nabenflansch 2, aufgrund
des zwischen den Profilierungen des Reibbelages 17 und des Reibteiles 18 in beiden
Drehrichtungen vorgesehenen Spiels X bzw. Y, über einen ersten Verdrehwinkelbereich
zunächst eine gleichbleibende geringe Reibungsdämpfung, die durch die Reibeinrichtung
12 erzeugt wird.
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Sobald das Spiel X bzw. Y aufgebraucht ist, kommen die miteinander
zusammenwirkenden Auflauframpen 31, 33 bzw. 32, 34 des Reibbelages 17 und des Reibteiles
18 miteinander in Berührung, so daß bei Fortsetzung der Verdrehung die zusammenwirkenden
Auflauframpen des Reibbelages 17
und des Reibteiles 18 eine relative
Gleitbewegung vollführen, wodurch der Reibbelag 17 und das Reibteil 18 axial voneinander
weg gedrückt werden. Dies bewirkt, daß mit Zunahme des Verdrehwinkels die Tellerfeder
19 verspannt wird, wodurch auch die Verspannkraft,mit der die Auflauframpen des
Reibbelages 17 und des Reibteiles 18 aufeinander zu verspannt sind, größer wird.
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Somit bewirkt eine Veränderung der Verspannung der Tellerfeder 19
eine Veränderung des zwischen den beiden Scheiben 4, 5 und der Nabe 2 wirksamen
Reibmomentes.
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Wie aus Figur 2 weiterhin zu entnehmen ist, ist der mögliche Verdrehwinkelbereich
X zwischen den Auflauframpen 31 und 33 kleiner als der mögliche Verdrehwinkelbereich
Y zwischen den Auflauframpen 32 und 34. Dies bedeutet, daß in der einen Drehrichtung
die Zunahme des Reibmomentes früher einsetzt als in die andere Drehrichtung. Weiterhin
ist ersichtlich, daß die Auflauframpen 31, 33 einen größeren Aufstellwinkel als
die Auflauframpen 32, 34 aufweisen. Dies bedeutet, daß die Auflauframpen 31, 33,über
den Verdrehwinkel betrachtet, einen schnelleren Anstieg des Reibmomentes bewirken.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt das Reibmoment, ausgehend
von der in Figur 2 dargestellten mittleren Position nach beiden Drehrichtungen nach
einem ersten Verdrehwinkelbereich X bzw. Y zu. Die Auflauframpen 31, 33 bzw. 32,
34 sowie die
Tellerfeder 19 können jedoch auch derart ausgebildet
sein, daß mit zunehmendem Verdrehwinkel eine Abnahme des Reibmomentes möglich ist.
Weiterhin können die Profilierungen, das heißt also die Erhebungen und Versenkungen
des Reibbelages 17 und des Reibteiles 18, über den Umfang betrachtet, derart verteilt
sein, daß lediglich in eine Drehrichtung eine Zunahme des Reibmomentes stattfindet,
wohingegen in die andere Drehrichtung keine Auflauframpen wirksam werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Reibring 15 der
Reibeinrichtung 12 und der Reibbelag 17 der Reibeinrichtung 13 als Einzelelemente
ausgebildet. Der Reibring 15 und der Reibbelag 17 können jedoch auch zweckmäßigerweise
als zusammenhängende Einheit hergestellt werden, wodurch sichergestellt wird, daß
auch über den Verdrehwinkelbereich X bzw. Y, in dem die Reibeinrichtung 13 unwirksam
ist, der Reibbelag 17 durch die Axialkraft des gewellten Ringes 16 gegen den Flansch
2 gedrückt wird. Somit wird der Axialabstand 17a zwischen dem Reibbelag 17 und dem
Reibteil 18 über die Verdrehwinkelbereiche X und Y aufrechterhalten,ohne daß zusätzliche
axiale Sicherungsmittel für den Reibbelag 17 erforderlich sind.
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