DE3243139A1

DE3243139A1 - Einscheiben-reibungskupplung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3243139A1
Application number: DE19823243139
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) 6501 Gau-Bischofsheim Haubrichs; Ralf 6000 Frankfurt Reisse
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Deutschland Holdings GmbH
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1982-11-22
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE3243139C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einscheiben-Reibungskupplung für
Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbeläge tragenden, axial verschieblichen Kupplungsscheibe, die an ihrer Nabe durch eine Keilverzahnung mit der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist.
Bei bekannten Kupplungen der vorbezeichneten Art besitzt die Kupplungsnabe eine Innenverzahnung, mit der sie in die Außenverzahnung der Antriebswelle eingreift. Hierbei ist ein schon aus Gründen einzuhaltender Fertigungstoleranzen unvermeidliches geringfügiges Zahnflankenspiel von etwa 0,15 mm vorgesehen. Das Zahnflankenspiel ist aber auch erforderlich, um ein einwandfreies Lösen der Kupplung zu gewährleisten.
Bedingt durch dieses unvermeidliche Spiel der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken kann es nun bei eingerückter Kupplung zu lästigen Klapper- oder Rasselgeräuschen kommen. Die Geräusche treten insbesondere in der Leerlaufphase des Motors auf, können aber auch bei Zug- und Schubbelastung des Getriebes festgestellt werden.
Verstärkend trägt hierzu noch die Tendenz bei, daß zur Verringerung des Benzinverbrauchs immer niedrigere Leerlaufdrehzahlen des Motors angestrebt werden. Durch die dabei im Leerlauf stärker hervortretende Ungleichförmigkeit der Kurbelwellendrehung schlagen die Zahnflanken der Verzahnung zwischen Kupplungsscheibe und Getriebe-Antriebswelle aufeinander. Das auftretende Geräusch wird als "Getriebeklappern" empfunden.
Zur Beseitigung bzw. Vermeidung der geschilderten Nachteile sind bereits einige Lösungen bekannt geworden, die allerdings alle wiederum den Nachteil eines vergleichsweise hohen technischen Aufwandes aufweisen. Hierzu werden beispielsweise die DE-OS'n 26 10 081 und 20 62 416 genannt.
Durch die DE-AS 1 068 568 ist ferner der Versuch bekannt geworden, Klappergeräusche und Verschleiß an einer Kupplung der in Rede stehenden Art dadurch zu beseitigen, daß unmittelbar zwischen der Getriebe-Antriebswelle und der die Kupplungsscheibe tragenden Kupplungsnabe zur drehfesten Verbindung zwischen dieser und der Getriebe-Antriebswelle elastische Mittel vorgesehen sind, wobei als elastische Mittel offenbar an einen elastischen, abscherfesten Kunststoff gedacht ist. Die bekannte Maßnahme wirkt sich jedoch im wesentlichen nur dahingehend aus, daß durch den elastischen Einsatz die Kupplungsnabe gegen ein Nichtfluchten der Getriebe-Antriebswelle unempfindlich wird und eventuell vom Motor ausgehende Torsionsschwingungen aufzunehmen vermag. Da indessen das von Haus aus erforderliche Kupplungsspiel (vgl. hierzu obige Ausführungen) nach wie vor vorhanden sein muß, um einen leichtgängigen Ein- und Ausrückvorgang der Kupplung zu gewährleisten, werden sich Klapper- und Rasselgeräusche, insbesondere im Leerlauf des Motors, nicht in befriedigender Weise vermeiden lassen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, eine nicht nur wirksame, sondern auch einfache Lösung zur Vermeidung der, insbesondere im Leerlauf auftretenden, Klapper- oder Rasselgeräusche der Kupplung zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einer Kupplung der eingangs genannten Gattung dadurch erreicht, daß an der Kupplungsnabe ein Federelement, in Axialrichtung der Getriebe-Antriebswelle federnd nachgiebig, in Drehrichtung jedoch fest, angreift und daß das Federelement - zumindest bei eingerückter Kupplung - kraftschlüssig mit der Getriebe-Antriebswelle verbunden ist.
Durch das erfindungsgemäße Federelement bzw. durch die Anordnung desselben wird erreicht, daß die Kupplungsnabe bei eingerückter Kupplung gegenüber der Getriebe-Antriebswelle verspannt und somit spielfrei ist, wohingegen bei ausgerückter Kupplung der Verspannungszustand nicht vorhanden ist und somit die Kupplungsnabe das zur axialen Verschiebung auf der Getriebe-Antriebswelle erforderliche Spiel aufweist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die sich durch eine besonders einfache Herstellbarkeit und Montierfähigkeit auszeichnet, ist das Federelement als ringförmige Scheibe ausgebildet und konzentrisch zu der Getriebe-Antriebswelle, diese kraftschlüssig umschließend, angeordnet, wobei zweckmäßigerweise an das ringförmige Federelement radial nach außen ragende Haltearme angeformt sind, mittels derer das Federelement an der Kupplungsnabe drehfest fixiert ist.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung können den Unteransprüchen sowie - anhand von Ausführungsbeispielen - der Zeichnung und der nachstehenden Zeichnungsbeschreibung entnommen werden.
Es zeigt: Fig. 1 eine Einscheiben-Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugantriebes, in vertikalem Länqsschnitt (Schnitt 1-1 in Fig. 2), Fig. 2 die Kupplung nach Fig. 1 (hälftig), in Draufsicht gesehen (Pfeilrichtung A in Fig. 1 und 3), Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 111-111 in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 eine andere Ausführungsform einer Einscheiben-Reibungskupplung, in teilweiser Darstellung, (Ansicht in Pfeilrichtung B nach Fig. 6), und Fig. 6 einen Teil des Gegenstandes von Fig. 5, in Pfeilrichtung C gesehen.
Nach Fig. 1 bis 4 bezeichnet 10 die Kupplungsscheibe einer Einscheiben-Reibungskupplung. Am äußeren Rand der Kupplungsscheibe 10 sind beidseitig Reibbeläge 11, 12 befestigt, die einerseits mit dem Kupplungsgehäuse (nicht gezeigt), andererseits mit dem Schwungrad 13 einer Verbrennungskraftmaschine, z. B. eines Kraftfahrzeuges, zusammenwirken.
Radial innen ist die Kupplungsscheibe 10 mit einer Kupplungsnabe 14 verbunden. Zur Drehmomentübertragung von der Kupplungsscheibe 10 auf die Kupplungsnabe 14 dienen in bekannter Weise Schraubendruckfedern 15 (siehe hierzu insbesondere Fig. 1). Weiterhin dienen zur Kraftübertragung von der Kupplungsscheibe 10 auf die Kupplungsnabe 14 in Umfangsrichtung Bolzen 16, die zugleich als Anschläge das durch die Schraubendruckfedern 15 in Umfangsrichtung der Kupplungsscheibe 10 gegebene Spiel begrenzen. Wie insbesondere Fig. 1 und 3 verdeutlichen, greifen die Bolzen 16 einerseits an der Kupplungsscheibe 10, andererseits an einer Haltescheibe 17 an, welche durch eine Tellerfeder 18 und Scheiben 19, 20 gehalten bzw. axial gegen die Kupplunasnabe 14 gedruckt wird.
Wie insbesondere aus Fig. 2, 3 und 4 ersichtlich ist, besitzt die Kupplungsnabe 14 an ihrem Innenumfang eine Innen-Keilverzahnung 21, die mit einer entsprechenden Außen-Keilverzahnung 22 einer Getriebe-Antriebswelle 23 in bekannter Weise zusammenwirkt. Die gemeinsame Längs-Mittelachse der Getriebe-Antriebswelle 23 und der Kupplung ist mit 24 beziffert.
Wie insbesondere Fig. 1 bis 3 weiterhin zeigen, ist an der Kupplungsnabe 14, die Getriebe-Antriebswelle 23 konzentrisch umschließend, ein als ringförmige Scheibe ausgebildetes Federelement 25 angeordnet. Das ringförmige Federelement 25 besitzt insgesamt vier in gleichmäßigen Winkelabständen von 900 zueinander angeordnete, radial nach außen ragende Haltearme 26. Mittels der Haltearme 26 ist das Federelement 25 an der Kupplungsnabe 14 drehfest fixiert, wobei die Haltearme 26 jeweils an ihren äußersten Enden von einem Haltebolzen 27 durchsetzt sind, der an der Kupplungsnabe 14 befestigt ist. Wie Fig. 2 erkennen läßt, durchsetzen die Haltebolzen 27 jeweils eine Langlochführung 28 in der Kupplungsscheibe 10, um das zwischen Kupplungsscheibe 10 und Kupplungsnabe 14 vorgesehene Spiel in Umfangsrichtung (vgl.
hierzu obige Ausführungen) nicht zu beeinträchtigen. Am Innenumfang des ringförmigen Federelements 25 sind insgesamt vier in gleichmäßigen Winkelabständen von 900 zueinander liegende axial ausgestellte Lappen 29 angeformt. Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, sind die vier Lappen 29 jeweils zwischen zwei benachbarten Haltearmen 26 angeordnet.
Die Lappen 29 stehen mit der Getriebe-Antriebswelle 23 - am Außenumfang der Zähne 22 - federnd kraftschlüssig in Anlage. Bei der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Lappen 29 und der Getriebe-Antriebswelle 23 handelt es sich um einen Reibschluß. Aus Fig. 1 bis 3 geht weiterhin hervor, daß das ringförmige Federelement 25 an seinem Innenumfang Ausnehmungen aufweist, die jeweils von einem mit der Kupplungsnabe 14 verbundenen Schraubenbolzen 30 durchsetzt sind.
Die mit 31 bezifferten Köpfe der Schraubenbolzen 30 dienen hierbei als Anschläge für das Federelement 25, bestimmen also den axialen Federweg desselben (vgl. hierzu strichpunktierte Linien in Fig. 3). Der in Fig. 3 mit a bezeichnete Federweg des Federelements 25 entspricht etwa der Strecke, die die Kupplungsscheibe zu ihrer axialen Bewegung beim Ein- und Auskuppeln benötigt.
Durch das Federelement 25 ist somit die Kupplungsnabe 14 in Drehrichtung gegenüber der Getriebe-Antriebswelle 23 spielfrei festgelegt, wohingegen sie aufgrund des nach wie vor vorhandenen Zahnflankenspiels sowie der oben geschilderten axialen Nachgiebigkeit des Federelements 25 in Axialrichtung ungehindert auf der Getriebe- Antriebswelle 23 hin und her bewegt werden kann. Das Federelement 25 verhindert somit wirksam die lästigen Klappergeräusche, beeinträchtigt aber in keiner Weise den Ein- und Auskuppelvorgang.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 bezeichnet wiederum 23 die Getriebe-Antriebswelle. Von der hier mit 14a bezeichneten Kupplungsnabe ist in Fig. 5 nur ein Teilstück dargestellt. Die nicht gezeigten Teile der Kupplungsnabe bzw. Kupplung können in ihrer Anordnung und Ausbildung den entsprechenden, aus Fig. 1 bis 4 ersichtlichen Kupplungsteilen gleichen.
Wie Fig. 5 erkennen läßt, ist auf der Verzahnung 22 der Getriebe- Antriebswelle 23 eine Haltescheibe 32 drehfest und axial unverschieblich angeordnet, vorzugsweise aufgeschrumpft. An der der Kupplungsnabe 14a zugewandten Stirnseite der ringförmigen Haltescheibe 32 sind, in diametralem Abstand voneinander, zwei blattfederartig ausgebildete Federelemente 33, 34 befestigt. Die in Richtung der Kupplungsnabe 14a abgebogenen Federelemente 33, 34 sind jeweils an einem Ende mittels eines Hohlniets 35 an der Haltescheibe 32 befestigt.
Wie Fig. 5 zeigt, sind an der der Haltescheibe 32 zugewandten Stirnfläche der Kupplungsnabe 14a zwei Aussparungen 36 vorgesehen, in die jeweils eines der blattfederartigen Federelemente - bei der Darstellung nach Fig. 5 das Federelement 33 - hineinragt.
Die Darstellung nach Fig. 5 entspricht dem ausgerückten Zustand der Kupplung. Haltescheibe 32 und Kupplungsnabe 14a liegen hierbei im axialen Abstand a voneinander entfernt. Das blattfederartige Federelement 33 greift aber auch in diesem Zustand bereits in die Ausnehmung 36 der Kupplungsnabe 14a ein. Fig. 5 macht deutlich, daß jedoch in diesem Zustand ein geringfügiges Spiel zwischen dem blattfederartigen Federelement 33 und der Ausnehmung 36 besteht. Aufgrund dessen kann die Kupplungsnabe 14a unter Ausnutzung ihres Zahnflankenspiels gegenüber der Getriebe-Antriebswelle 23 ungehindert axial auf dieser verschoben werden. Wird die Kupplung eingerückt, so verschiebt sich die Kupplungsnabe 14a auf der Getriebe-Antriebswelle 23 in Pfeilrichtung C auf die Haltescheibe 32 zu. Die blattfederartigen Federelemente 33, 34 bleiben hierbei mit der jeweiligen Ausnehmung 36 der Kupplungsnabe 14a in Eingriff. Bei dem genannten Verschiebevorgang der Kupplungsnabe 14a während des Einrückens der Kupplung kommt es aber aufgrund der Bewegungscharakteristik der blattfederartigen Federelemente 33, 34 zu einer Längung derselben und damit zunächst zu einem Spielausgleich und danach zu einem Verspannen der Federelemente 33, 34 gegenüber der Kupplungsnabe 14a. Auf diese Weise ist die Kupplungsnabe 14a im eingerückten Zustand der Kupplung mit der Haltescheibe 32 verspannt, und das Verzahnungsspiel zwischen Kupplungsnabe 14a und Getriebe-Antriebs- welle 23 kann in diesem Zustand nicht mehr wirksam werden. Damit entfallen auch die lästigen Klappergeräusche.
Beim Auskuppeln der Kupplung kann sich die Kupplungsscheibe und die mit ihr verbundene Kupplungsnabe 14a von dem Schwungrad (siehe hierzu Fig. 3) lösen und auf diese Weise den Kraftschluß zwischen Motor und Getriebe unterbrechen. Dieser notwendiae Lösungsvorgang der Kupplungsscheibe von dem Schwungrad wird im vorliegenden Fall durch die Federwirkung der blattfederartigen Federelemente 33, 34 unterstützt (Servoeffekt). Die Federelemente 33, 34 haben nämlich das Bestreben, die Kupplungsnabe 14a in die aus Fig. 5 ersichtliche Position zu drücken. Hierbei löst sich der Verspannungszustand zwischen Federelementen 33, 34 und Kupplungsnabe 14a allmählich, bis zwischen diesen Teilen wieder das für eine ungehinderte Verschiebbarkeit der Kupplungsnabe 14a auf der Getriebe-Antriebswelle 23 erforderliche Spiel vorhanden ist.
Der im Vorstehenden beschriebene: axiale Bewegungsvorgang der Kupplungsnabe 14a gegenüber der mit der Getriebe-Antriebswelle 23 fest verbundenen Haltescheibe 32 wird begünstigt durch zwei diametral zueinander angeordnete, in die Kupplungsnabe 14a eingeschraubte Führungsbolzen 37, 38. Die Führungsbolzen 37, 38 durchsetzen hierbei die Haltescheibe 32 in Bohrungen 39, 40. Damit dient die Haltescheibe 32 zusammen mit den Führungsbolzen 37, 38 zugleich zur axialen Führung der Kupplungsnabe 14a auf der Getriebe-Antriebswelle 23. Durch die Führungsbolzen 37, 38 ist der Verschiebewea genau definiert und erreicht - bedingt durch die als axiale Anschläge dienenden Schraubenkopfe 41 der Führungsbolzen 37, 38 - den in Fig. 5 mit a bezeichneten Maximalwert.
Abschließend sei noch bemerkt, daß sowohl das ringförmige Federelement 25 (Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4) wie auch die blattfederartigen Federelemente 33, 34 (Ausführungsform nach Fig. 5 und 6) jeweils als Stanzteile ausgebildet sein können, woraus sich eine sehr einfache Herstellbarkeit der Federelemente ergibt.
Leerseite

Claims

Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge Ansprüche 1. Einscheiben-Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer die Reibbelage tragenden, axial verschieblichen Kupplungsscheibe, die an ihrer Nabe durch eine Keilverzahnung mit der entsprechend verzahnten Antriebswelle des Schaltgetriebes drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kupplungsnabe (14, 14a) ein Federelement (25 bzw. 33, 34), in Axialrichtung der Getriebe-Antriebswelle (23) federnd nachgiebig, in Drehrichtung jedoch fest, angreift und daß das Federelement - zumindest bei eingerückter Kupplung - kraftschlüssig mit der Getriebe-Antriebswelle (23) verbunden ist.
2. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (25) als ringförmige Scheibe ausgebildet und konzentrisch zu der Getriebe-Antriebswelle (23), diese kraftschlüssig umschließend, angeordnet ist (Fig. 1-4).
3. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an das ringförmige Federelement (25) radial nach außen ragende Haltearme (26) angeformt sind, mittels derer das Federelement an der Kupplungsnabe (14) drehfest fixiert ist.
4. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Federelement (25) vier in gleichmäßigen Winkelabständen von 900 zueinander angeordnete radial nach außen ragende Haltearme (26) aufweist und daß die Haltearme, vorzugsweise jeweils am äußersten Ende, mittels je eines Haltebolzens (27) mit der Kupplungsnabe (14) verbunden sind.
5. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des ringförmigen Federelements (25) axial ausgestellte Lappen (29) angeformt sind, die federnd kraftschlüssig mit der Getriebe-Antriebswelle (23) in Anlage stehen.
6. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt vier in gleichmäßigen Winkelabständen von 900 zueinander liegende Lappen (29) vorgesehen und vorzugsweise jeweils zwischen den Ausgangspunkten zweier benachbarter Haltearme (26) angeordnet sind.
7. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (29) des ringförmigen Federelements (25) radial federnd im Reibschluß mit der Verzahnung (22) der Getriebeantriebswelle (23) stehen.
8. Einscheiben-Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Federelement (25) an seinem Innenumfang Ausnehmungen aufweist, die jeweils von einem mit der Kupplungsnabe (14) verbundenen Schraubenbolzen (30) durchsetzt sinds, und daß die Köpfe (31) der Schraubenbolzen als Anschlag für die axiale Federbewegung des ringförmigen Federelements (25) dienen.
9. Einscheiben-Reibungskupplung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (25 bzw. 33, 34) aus Federblech besteht und als Stanzteil ausgebildet ist.
10. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (33, 34) bei eingerückter und bei ausgerückter Kupplung mit der Getriebe-Antriebswelle (23) kraftschlüssig verbunden ist und daß das Federelement (33, 34) bei eingerückter Kupplung mit der Kupplungsnabe (14a) zusätzlich verspannt ist (Fig. 5 und 6).
11. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (33, 34) blattfederartig ausgebildet und an einer im axialen Abstand (a) von der Kupplungsnabe (14a) auf der Getriebeantriebswelle (23) kraftschlüssig angeordneten, vorzugsweise aufgepreßten, Haltescheibe (32) befestigt ist, und daß das freie Ende des Federelements (33, 34) in eine Aussparung (36) an der zugewandten Stirnseite der Kupplungsnabe (14a) hineinragt.
12. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement zwei in diametralem Abstand zueinander an der der Kupplungsnabe (14a) zugewandten Stirnseite der Haltescheibe 132) befestigte Blattfedern (33, 34) dienen.
13. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Eingriff des Federelements (33, 34) vorgesehene Aussparung (36) in der Kupplungsnabe (14a) so ausgebildet ist, daß bei ausgerückter Kupplung ein Spiel zwischen Federelement (33, 34) und Kupplungsnabe (14a) vorhanden ist, und daß das Spiel durch den Einrückvorgang der Kupplung aufgrund der Bewegungscharakteristik des Federelements (33, 34) ausgleichbar ist, derart, daß im eingerückten Zustand der Kupplung eine Verspannung zwischen Federelement (33, 34) und Kupplungsnabe (14a) gegeben ist.
14. Einscheiben-Reibungskupplung nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltescheibe (32) mittels in die zugewandte Stirnseite der Kupplungsnabe (14a) eingeschraubter Führungsbolzen (37, 38), welche die Haltescheibe (32) in Bohrungen (39, 40) durchsetzen, zugleich zur Führung der Kupplungsnabe (14a) entlang der Getriebe-Antriebswelle (23) dient.