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Die vorliegende Erfindung betrifft Kupplungen in der
Ausführung mit einer sogenannten starren
Reibungskupplungsscheibe, die in Kraftfahrzeugen
üblicherweise mit einem Dämpfungsschwungrad verbunden sind, das
zwei im Verhältnis zueinander beweglich entgegen
einer elastischen Dämpfungsvorrichtung gelagerte
koaxiale Massen umfaßt. Insoweit ein solches Schwungrad
in der Lage ist, die Dämpfung der unerwünschten
Schwingungen des Motors vor der
Reibungskupplungsscheibe zu bewirken, das heißt vor der Reibbeläge
tragenden Scheibe, die ihrerseits mit der Nabe der
Kupplung verbunden ist, konnte auf den Einbau von
elastischen Dämpfungsmitteln zur Dämpfung der
Schwingungen in dieser Verbindung verzichtet werden, was
zur Anwendung von starren Reibungskupplungsscheiben
geführt hat.
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Es bleibt jedoch der Umstand bestehen, daß die
Fehlausrichtungen oder Versetzungen der Getriebewelle im
Verhältnis zur Antriebswelle Geräusch- oder
Ver
schleißprobleme in den Fahrzeugen verursachen. Für
dieses Problem konnten Lösungen im Rahmen von
Reibungskupplungsscheiben gefunden werden, die mit
Dämpfungsmitteln ausgerüstet sind (konische
Auflageflächen, elastische Lager usw.), wohingegen man sich im
Falle von starren Reibungskupplungsscheiben
anscheinend nicht mit diesem Problem befaßt hat.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Mittel bereitzustellen, um bei einer starren
Reibungskupplungsscheibe diese Probleme zu lösen, die
sich aus den unvermeidlichen Toleranzen hinsichtlich
der Fehlausrichtung zwischen Getriebewelle und
Antriebswelle bei Kraftfahrzeugen ergeben.
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Dazu ist bereits, insbesondere in der FR-A-2 724 995,
die zwischen Kupplungsscheibe und Nabe vorgesehene
Anordnung eines vorbestimmten Spiels in Abhängigkeit
von den Fehlausrichtungstoleranzen Motor - Getriebe
mit einem elastischen System zur Kontrolle der
Nachstellung dieses Spiels durch die Entwicklung von
Dämpfungskräften in axialer Richtung und in radialer
Richtung mit Hysteresewirkung bis zur Aufhebung der
Fehlausrichtung vorgeschlagen worden.
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Die Anordnung des Spiels konnte beispielsweise bei
der Befestigung der belagtragenden Scheibe an der
Zwischenscheibe der Nabe oder in einer Verbindung der
Zwischenscheibe mit der Nabe zum Einsatz kommen, und
das elastische System zur Kontrolle der
Spielnachstellbedingungen konnte unterschiedliche Formen
annehmen, sofern die folgenden Voraussetzungen erfüllt
sind:
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- eine radiale Dämpfung;
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- eine axiale Dämpfung;
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- eine Hysterese; und
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- die Übertragung des Drehmoments.
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Im Lichte der FR-A-2 724 995 kann in Betracht gezogen
werden, das elastische System seitlich im Verhältnis
zu dem besagten Eingriffsbereich einzusetzen. Es kann
beispielsweise eine Scheibe an der Zwischenscheibe
befestigt werden, und das elastische System kann
zwischen der besagten Scheibe und der langgestreckten
Zahnung der Nabe zum Einsatz kommen, wie dies in der
DE-A-43 22 578 gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
beschrieben wird.
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Eine solche Lösung ist mit einem axialen
Bauraumbedarf verbunden und erhöht den Materialverbrauch für
die Nabe.
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Diese verschiedenen Anordnungen zwischen den Scheiben
und der Nabe boten zwar insgesamt zufriedenstellende
Lösungen für die vorgegebene Aufgabenstellung, aber
auf Kosten von Änderungen der Herstellungs- und
Montagebedingungen der belagtragenden Scheibe, was bei
bestimmten Anwendungen vermieden werden sollte.
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Die vorliegende Erfindung schlägt dazu ein Mittel
vor, um die gleichen Probleme zu lösen, die sich aus
den Fehlausrichtungen zwischen Getriebewelle und
Schwungrad ergeben, ohne dazu die Herstellungs- und
Montagebedingungen der belagtragenden Scheibe der
Kupplung verändern zu müssen und ohne den
Material
verbrauch für die Nabe sowie den axialen
Bauraumbedarf zu vergrößern.
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Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil der
Erfindung gelöst.
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Dank der Erfindung ist die Kupplungsscheibe axial an
ihrem inneren Umfang in Höhe des vorgenannten
Eingriffsbereichs besonders kompakt ausgeführt.
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In einer Ausführungsform sind die in wenigstens zwei
diametral gegenüberliegenden Positionen des besagten
Eingriffsbereichs eingearbeiteten Ausnehmungen mit
Blöcken oder Plättchen aus Elastomer versehen.
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Bei einer solchen Anordnung entwickeln die Blöcke
oder Plättchen aus Elastomer die elastischen
Rückwirkungen, die für die Dämpfung der durch die
Fehlausrichtung bedingten Schwingungen erforderlich sind.
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Zur Herbeiführung der Hysteresewirkung bis zum
Ausgleich oder bis zur Aufhebung der Fehlausrichtung ist
die Anordnung einer Sicherungsscheibe auf wenigstens
einer Seite des Eingriffsbereichs vorgesehen.
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Nach einer anderen Anordnung der Erfindung ist der
Eingriffsbereich vorteilhafterweise durch
Begrenzungsflansche eingefaßt, die entweder an der
Zwischenscheibe oder an der Nabe angebracht sind.
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In einer Ausführungsvariante ist eine Auskleidung des
Spiels zwischen den Zahnungen des Eingriffsbereichs
mit Elastomermaterial vorgesehen, und nach einer
Wei
terentwicklung dieser Variante ist eine
Haftverbindung der Einheit der Elastomerauskleidung vorgesehen.
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Es stellt sich heraus, daß im Falle einer solchen
Weiterentwicklung die durch die Sicherungsscheiben
gebildeten Reibungsmittel sowie die durch die
vorgenannten Flansche gebildeten Begrenzungsmittel
entfallen können, insoweit die erforderliche
Hysteresewirkung in diesem Fall durch das spezifische Verhalten
des Elastomermaterials, insbesondere in den
Auskleidungsbereichen des Spiels zwischen den Zahnungen,
herbeigeführt werden kann.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
im übrigen aus der nachstehenden Beschreibung
verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen im
einzelnen:
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- Fig. 1 eine im Axialschnitt ausgeführte
schematische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Kupplung in
Verbindung mit einem Dämpfungsschwungrad;
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- Fig. 2 eine im Aufriß ausgeführte Detailansicht
der Nabe der Kupplung;
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- Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der radialen
Ebene III von Fig. 2;
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- Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der
Ebene IV-IV von
Fig. 2;
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- Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, die sich
jedoch auf eine Variante bezieht;
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- Fig. 6 eine Detailschnittansicht entlang der
radialen Ebene VI von Fig. 5;
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- Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie die Fig. 2 und
5 zur Darstellung einer anderen Variante;
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- Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der radialen
Ebene VIII von Fig. 7;
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- Fig. 9 eine Axialschnittansicht zu einer weiteren
Variante.
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Nach der ausgewählten und in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform kommt die Erfindung bei einer
Kupplung zur Anwendung, die mit einem Dämpfungsschwungrad
verbunden ist, das zwei koaxiale Massen 1, 2 umfaßt,
die im Verhältnis zueinander beweglich entgegen
elastischen Mitteln 3 gelagert sind, die zu einer
elastischen Dämpfungsvorrichtung gehören, die hier
umfangsmäßig wirksame Federn enthält. Als Variante
können die Federn radial wirken.
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Der Teil 1 ist eine Platte 7, die anhand von
Schrauben 4 am Ende einer (nicht detailliert dargestellten)
Kurbelwelle befestigt ist. Der ringförmige Teil 2,
der die Gegenanpreßplatte der Kupplung bildet, ist
über ein Wälzlager 6 drehbar an einer rohrförmigen
Nabe 5 des ersten Teils 1 gelagert. Die
Gegenanpreßplatte 2 trägt den Kupplungsdeckel 8, der seinerseits
üblicherweise über Zungen 9 eine Druckplatte 10 sowie
über Distanzbolzen 11 eine Membranfeder 12 trägt.
Die Membranfeder kommt am Boden des Deckels zur
Auflage, um die Druckplatte 10 in Richtung der
Gegenanpreßplatte 2 zu beaufschlagen und eine
Kupplungsscheibe 13 einzuspannen, die anhand von Nieten 14 an
der Zwischenscheibe 15 befestigt ist, die an einer
Nabe 16 angebracht ist, die durch eine
Keilnutverbindung drehfest mit der Eingangswelle mit der Achse X-X
des (nicht detailliert dargestellten) Getriebes des
Fahrzeugs verbunden ist. Eine Reihe von Langlöchern
40, die in die Zwischenscheibe 15 um die Nabe 16
herum eingearbeitet sind, ermöglichen den Zugang zu den
Befestigungsschrauben des Schwungrads.
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Die Kupplungsscheibe 13 ist üblicherweise auf beiden
Seiten ihres äußeren Umfangsbereichs mit den
Reibbelägen 18, 19 versehen, die dazu bestimmt sind, unter
der Einwirkung der Membranfeder 12 in der
normalerweise eingerückten Position der Kupplung durch die
Druckplatte 10 an die Gegenanpreßplatte 2 angedrückt
zu werden. Insoweit die veranschaulichte Kupplung
hier in gedrückter Konstruktion ausgeführt ist, wird
zum Ausrücken durch Druck in Richtung der Pfeile F
auf die Finger 12A der Membranfeder 12 anhand eines
(nicht detailliert dargestellten) Ausrücklagers
eingewirkt, das beweglich entlang der Achse X-X des
Getriebes angeordnet ist.
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In der Position mit ausgerückter Kupplung ist
festzustellen (Fig. 1), daß sich die Membranfeder 12 in
der Nähe der Kupplungsscheibe 13 befindet, die
ihrer
seits in der Nähe der Schrauben 4 angeordnet ist. Von
daher ist es wichtig, daß die Kupplungsscheibe 13 an
dieser Stelle axial kompakt ausgeführt ist.
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In diesem Kontext kommt die Erfindung zur Anwendung,
bei der es darum geht, die Zwischenscheibe 15 so
anzubringen, daß sich eine einwandfreie Funktionsweise
der Kupplung trotz einer Fehlausrichtung einstellt,
die zwischen der Achse X-X des Getriebes und der
Achse des Motors, hier der Achse der Welle
(Kurbelwelle), welche die Platte 1 des Dämpfungsschwungrads
trägt, auftreten kann. Die Folge einer solchen
Fehlausrichtung besteht dann in einem Zentrierfehler der
Kupplungsscheibe 13, bzw. genauer gesagt: ihrer
Reibbeläge 18, 19 zwischen den gegenüberliegenden Flächen
der Gegenanpreßplatte 2 und der Druckplatte 10.
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In der normalerweise eingerückten Position der
Kupplung führt ein solcher Versatz zu einer verschleiß-
und geräuscherzeugenden Störung, da die gleichmäßige
Drehantriebsbewegung der Getriebeeingangswelle über
die Nabe 16 durch periodische Beanspruchungen entlang
einer durch die Fehlausrichtung bestimmten radialen
Ausrichtung überlagert wird.
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In der Position mit ausgerückter Kupplung können die
Reibbeläge 18, 19 an der Druckplatte 10 und der
Gegenanpreßplatte 2 entlang schleifen und daher
verschleißen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen daher die
Bedingungen für eine automatische Korrektur einer
solchen Fehlausrichtung im Rahmen einer starren
Rei
bungskupplungsscheibe der eingangs erwähnten Art
herbeigeführt werden, indem in deren Struktur zwischen
der Nabe 16 und der Zwischenscheibe 15 eine innerhalb
einem vorbestimmten Spiel entsprechenden Grenzen
elastisch verformbare Verbindung entgegen
Dämpfungskräften sowohl in axialer Richtung als auch in radialer
Richtung mit einer Hysteresewirkung eingeführt wird.
Das Spiel liegt in einem Eingriffsbereich 21, 22
zwischen der Zwischenscheibe 15 und der Nabe 16 vor.
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Im einzelnen ist nach der Ausführungsform der Fig.
1 bis 4 die Verbindung zwischen der Nabe 16 und der
Zwischenscheibe 15 dadurch ausgeführt, daß auf einem
Zahnkranz 20 mit einer Zahnung 21 mit allgemein
trapezförmigen Zähnen des radial äußeren Umfangs der
Nabe 16 eine Zahnung 22 mit dazu passender Form
eingepaßt ist, die dazu radial am radial inneren Umfang
der Zwischenscheibe 15 eingearbeitet ist, um einen
Eingriffsbereich 21, 22 zu bilden, wobei das ganze,
wie an sich bekannt, mit einem bestimmten Spiel JR in
radialer Richtung und einem anderen Spiel JT in
tangentialer Richtung erfolgt. Erfindungsgemäß sind
diese Spiele in Abhängigkeit von den zulässigen
Toleranzen hinsichtlich der radialen und winkelmäßigen
Fehlausrichtungen bestimmt.
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Nach der betrachteten Ausführungsform der Erfindung
wird in zwei diametral gegenüberliegenden Positionen
des radial inneren Umfangs der Zwischenscheibe der
Zahn 22 durch ein Angriffsteil 24 ersetzt, das aus
einem Zahn mit einem Verlauf besteht, der durch zwei
S-förmige Seitenflächen jeweils in einem bestimmten
Abstand von den zwei benachbarten Zähnen 21 der Nabe
begrenzt wird.
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Der dadurch zwischen dem Angriffsteil 24 und den
beiden benachbarten Zähnen 21 geschaffene Zwischenraum
ist durch Plättchen 25, 26 aus Elastomermaterial mit
entsprechendem Profil ausgekleidet.
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Der Eingriffsbereich der beiden Zahnungen ist auf
beiden Seiten durch Sicherungsscheiben 27, 28 aus
Reibwerkstoff eingefaßt, die ihrerseits zwischen zwei
ringförmigen Flanschen 29, 30 aufgenommen und
gehalten werden, die anhand von Nieten 31 mit dem
Zahnkranz 20 verbunden sind. Diese Sicherungsscheiben 27,
28 bewirken eine Reibung mit Hysteresewirkung bei der
relativen Bewegung zwischen der Zwischenscheibe 15
und der Nabe 16.
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Die Flansche 29, 30 sind für die Aufnahme der
Sicherungsscheiben 27, 28 örtlich ausgetieft.
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Die dadurch geschaffenen Begrenzungsbedingungen für
elastischen Plättchen 25, 26 einerseits und die
Sicherungsscheiben 27, 28 andererseits bestimmen die
Bedingungen für die Dämpfung der
Spielnachstellbewegungen bei gegebenen Eigenschaften der ausgewählten
Elastomermaterialien. Dadurch wird den Konstrukteuren
eine Möglichkeit geboten, eine große Anzahl von
Parametern zu beeinflussen, um auf verschiedene
wünschenswerte Bedingungen der herbeizuführenden
Dämpfungen einzugehen.
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Bei der in den Fig. 5 und 6 veranschaulichten
Ausführungsform (bei der jeweils die gleichen
Bezugsnummern übernommen werden, um ähnliche Elemente zu
bezeichnen) kommt die Erfindung bei einer Art von Nabe
zur Anwendung, die in zwei diametral
gegenüberliegenden Positionen ihres Zahnkranzes 20A eine allgemein
trapezförmige Aussparung 31 aufweist, die dazu
bestimmt ist, mit einer formschlüssigen Aussparung 32
der Zwischenscheibe zusammenzuwirken, wobei diese
beiden Aussparungen sich normalerweise in der
Ruheposition gegenüberliegen, um bei bestimmten
Kupplungsstrukturen eine Baugruppe mit Vordämpfungsmitteln
aufzunehmen.
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Im vorliegenden Falle ist jedes durch ein
Aussparungspaar 31, 32 gebildetes Fenster mit einem
massiven Anfügungsblock 33 aus Elastomermaterial
ausgekleidet, der jeder relativen Winkelverschiebung
zwischen der Zwischenscheibe 15A und der Nabe 16A
durch eine elastische Gegenwirkung entgegenwirkt.
Außerdem sind hier wiederum die Sicherungsscheiben 27,
28 und die Begrenzungsflansche 29, 30 zu erkennen.
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Die in den Fig. 7 und 8 veranschaulichte Variante
unterscheidet sich von der vorangehenden Variante
durch den ersten in der Zeichnung erkennbaren
Umstand, daß nicht nur die Fenster 31, 32, sondern der
gesamte Raum der zwischen der Zwischenscheibe 15B und
dem Zahnkranz 20B der Nabe 16B eingearbeiteten Spiele
vollständig mit einer Auskleidung aus
Elastomermaterial gefüllt ist, sowie durch den zweiten Umstand,
daß diese Elastomerauskleidung einer Behandlung zur
Haftverbindung an den benachbarten Teilen 15B, 20B
unterzögen wird.
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Unter diesen Bedingungen ergibt sich die Möglichkeit,
auf die Reibscheiben 27, 28 sowie die
Begrenzungsflansche 29, 30 der vorangehenden Ausführungsformen
zu verzichten, was natürlich eine erhebliche
Vereinfachung der Konstruktion bedeutet. Diese Lösung ist
axial besonders kompakt.
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Die Übertragung des Drehmoments zwischen der
Zwischenscheibe und dem Zahnkranz der Nabe erfolgt hier
durch entsprechende Verformungen der gesamten
Elastomerauskleidung, wobei die Verbindung in allen
Positionen eine bestimmte Flexibilität behält, während
die für die Stabilisierung der Verbindung zwischen
der Zwischenscheibe und der Nabe in der Position mit
Ausgleich der Fehlausrichtungen erforderliche
Hysteresewirkung dank eines plastischen Verhaltens des
Elastomermaterials insbesondere in den
Auskleidungsbereichen des Spiels zwischen den Zahnungen erzielt
wird. Die Zwischenscheibe 15B nimmt eine gute
Position ein.
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Fig. 9 veranschaulicht eine Zwischenlösung, bei der
wieder zwei Begrenzungsflansche 29C, 30C vorgesehen
sind, die diesmal am radial inneren Umfang der
Zwischenscheibe 15C befestigt sind, wobei nur der auf
der Seite des Getriebes befindliche Flansch 29C dazu
dient, eine Sicherungsscheibe 27C zu halten, während
zwischen dem Flansch 30C und dem Zahnkranz 20C der
Nabe eine Reibung Metall auf Metall vorgesehen ist.
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In allen Fällen weist der Zahnkranz 20, 20A, 20B, 20C
eine geringe Dicke auf, so daß seine Zahnung 22 axial
eine geringe Länge besitzt, die etwas größer als die
Dicke der Zwischenscheibe 15 und ihrer Zahnung 21
ist, um einen guten Eingriff zwischen der
Zwischenscheibe 15 und der Nabe 16 herbeizuführen.
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Die Nabe 16 ist daher wirtschaftlich, mit einfacher
Form und geringem axialem Platzbedarf an ihrem
äußeren Umfang ausgeführt. Ihr Materialverbrauch fällt
niedrig aus. Der Eingriffsbereich zwischen der
Zwischenscheibe 15 und der Nabe 16 (ihrem Zahnkranz 20)
wird genutzt.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist zu erkennen, daß der
Zwischenraum zwischen der rohrförmigen Nabe 5 und der
Membranfeder 12 gering sein kann, wenn sich die
Membranfeder 12 in der Position mit ausgerückter
Kupplung befindet.
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Dank der Erfindung wird der axiale Bauraumbedarf der
Kupplung nicht vergrößert. Dank der
Begrenzungsflansche und der Sicherungsscheibe(n) läßt sich eine gute
Rechtwinkligkeit der Zwischenscheibe 15 erzielen.