DE3206068C2

DE3206068C2 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE3206068C2
Application number: DE3206068A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Osaka Takeuchi
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE8204681U1; JPS57136025U; JPS6145375Y2; DE3206068A1; US4470494A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe, bei welcher der Nabenflansch einer Keilnabe in einen inneren Flansch mit Nabe und in einen äußeren Flansch unterteilt ist. Beide Flansche greifen über eine Verzahnung ineinander, die an den zu verbindenden Umfangsseiten der Flansche vorgesehen ist, wobei in Umfangsrichtung zwischen den Verzahnungen ein Spielraum bzw. Zwischenraum vorgesehen ist. Ferner wird eine mit dem äußeren Flansch fest verbundene Zwischenplatte eingesetzt. Eine erste Stufenfeder arbeitet zwischen der Zwischenplatte und dem inneren Flansch. Zweite und dritte Stufenfedern arbeiten zwischen dem äußeren Flansch und einer Kupplungsplatte sowie einer Halteplatte, die beidseitig des äußeren Flansches vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, die insbesondere für Kraftfahrzeuge geeignet ist.
Eine bekannte Kupplungsscheibe dieser Art — DE-OS 18 01 969 weist eine radial geteilte Nabe auf und ist im Teilungsbereich mit einer Art Verzahnung versehen, die in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Zähnen jeweils Zwischenräume aufweist, in welche unter anderem Blattfedern eingesetzt werden können. Diese Blattfedern sind gekrümmt ausgebildet und gegebenenfalls unter gewisser Vorspannung eingesetzt. Die Herstellung solcher gekrümmter Federelemente ist verhältnismäßig aufwendig. Soweit diese Federn im Ruhezustand der Kupplung unter Vorspannung stehen sollen, ist deren Einsetzen in die Zwischenräume der Verzahnung nicht einfach.

Im Leerlaufbereicli, in demjenigen Torsionsbereich also, in dem die Blattfedern aufgrund der Verformung ihres Krümmungsverlaufes arbeiten, sind keine gesondenen ReibungsgHeder vorgesehen, weshalb zu befürchten ist, daß sich Schwingungen einstellen, die im Resonanzfall zu erheblichen Störungen führen können. Insoweit ist in der Leerlaufstufe des Verdrehwinkels kein Hysteresemoment vorhanden. Über die koaxiale Halterung des äußeren Nabenteils ist nichts ausgesagt. Da an der oberfläche des äußeren Nabenteiis nicht nur die Kupplungsplatte und die Halteplatte geführt sind, sondern auch die Hauptdämpfungseinrichtung angreift, gestaltet sich die koaxiale Führung des äußeren Teils der Nabe angesichts der einwirkenden Kräfte schwierig und aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau bzw. Ausgestaltung ihrer Teile leicht zu montieren ist und einen sicheren und langlebigen Betrieb bei gezielter Hysterese auch im unteren Drehmomentbereich zu erreichen gestattet.

Ausgehend von einer Kupplungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird

so diese Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Durch die zweiteilige Ausbildung im Bereich des Nabenflansches und nicht im Bereich der Nabe wird zunächst erfindungsgemäß sichergestellt, daß die Führung der Kupplungsplatte und der Halteplatte einwandfrei und unproblematisch ist. Das Zahnflankenprofil der ineinandergreifenden Verzahnungen des inneren Flansches und des äußeren Flansches und die radialen Zwischenräume zwischen den benachbarten Zahnflanken

to sind derart gewählt, daß sich die Blattfedern in flacher und damit einfach herstellbarer Form ohne weiteres aus axialer Richtung einsetzen lassen. Im Betrieb werden die Federn durch die Zahnflankenform ohne Knickbcaufschlagung belastet, wodurch eine besondere l.anglc-

b'i bigkeit er/.icl: wird. Für diese Maßnahmen haben die Zwischenplatten besondere Bedeutung. Sie halten zunächst den äußeren Flansch konzentrisch zur Nabenachse, sie dienen tier Halterung der insoweit lose ver-

schiebbaren Blattfedern und sie ermöglichen das Einlegen eines federbelasteten Reibgliedes zwischen sich und dem inneren Flansch, wodurch es möglich wird, eine gezielte Hysteresecharakteristik auch im Leerlaufbereich sicherzustellen, die von dem durch die Torsion belasteten Federn unabhängig ist Damit erfüllen die Zwischenplatten drei Funktionen gleichzeitig, was bei an sich bekannten Zwischenplatten — beispielsweise DE-OS 14 25 .85 - nicht der Fall ist.

Aus dem Stand der Technik - DE-PS 7 49 197 sind zwar Blattfedern in entsprechender Anordnung bekannt, doch verursachen die dort vorgesehenen Zahnformen Knick- bzw. Scherbeanspruchungen (F i g. 4). die die Lebensdauer der Federn beeinträchtigen. Der Gegenstand der US-PS 28 99 038 zeigt zwar eine wellenförmige Feder zwischen zwei Verzahnungen, doch dürfte es sich hier nicht um eine Kupplungsscheibe der fraglichen Art handeln, eine Dämpfung ist nicht ersichtlich.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeicnnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine vertikale Schnittansicht der Ausführungsform der Kupplungsscheibe nach der Linie I-I in Fig. 3;

F i g. 2 eine teilweise vertikale Schnittansicht eines anderen Abschnitts der Ausführungsform nach der Linie H-II in Fig. 3;

F i g. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie HI-III in Fig. 1;

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Torsionscharakteristik;

F i g. 5 und F i g. 6 eine Draufsicht auf alternative Ausbildungen der Blattfeder der ersten Sture.

In Fig. 1 ist eine Keilnabe 1 über eine innenseitige Keilausbildung in nicht weiter dargestellter Weise verdrehfest auf eine horizontale aufgebracht und mit einem an ihr fest ausgebildeten Flansch 3 versehen. Um den inneren Flansch 3 herum ist ein äußerer Flansch 4 angeordnet, deren Breiten in etwa gleich sind, und die in derselben Vertikalebene liegen. Wie in F i g. 3 gezeigt ist, kämmt ein außen verzahntes Zahnrad 5 mit einem trapezförmigen Zahnprofil mit Evolventenverzahnung, das an der Außenseite des inneren Flansches 3 vorgesehen ist, mit einem innen verzahnten Zahnrad 5 mit einem konischen Zahnprofil mit Evolventenverzahnung, das an der Innenseite d?s äußeren Flansches 4 vorgesehen ist, wobei dazwischen in Umfangsrichtung Spielräume bzw. Abstände 7 und T eingehalten sind. Eine dünne, rechteckförmige Blattfeder 8 (erste Stufenfeder) ist in radialer Richtung verteilt in jedem Spielraum bzw. Zwischenraum 7 und ?' angeordnet, wobei das innere Ende der Blattfeder, das der Scheibenmitte zugewandt ist, frei gleitbar in eine Nut bzw. Auskerbung 9 eingepaßt ist, die an der Wurzel des außen verzahnten Zahnrads 5 vorgesehen ist, während das äußere Ende der Blattfeder gleitbar in eine Nut 10 eingepaßt ist, die an der Wurzel des innen verzahnten Zahnrads 6 ausgebildet ist. In nicht eingebautem bzw. unbelastetem Zustand ist die Blattfeder 8 flach.

Ein kleiner radialer Freiraum zwischen der Zahnspitze des außen verzahnten Zahnrads 5 und dem äußeren Flansch 4, und ein kleiner radialer Freiraum zwischen der Zahnspitze des innen verzahnten Zahnrads 6 und dem inneren Flansch 3 werden mittels eines Paars von Zwischenplatten 13 und 13 (F i g. 1) konstant gehalten, die mit Hilfe eines Zwischenbolzens 12 beidseitig des äußeren Flansches 4 befestigt sind. Die Zwischenplattcn 13 und 13 werden durch Blechbearbeitung ringförmig ausgebildet. Die innere Umfangsfläche 14 der Platten ist dicht an der äußeren Umfangsfläche der Nabe 1 angeordnet, so daß der äußere Flansch 4 konzentrisch mit der Keilnabe 1 festgelegt wird. Die Innenseiten der Zwischenplatten 13 und 13 werden über Wellenfedern 15 jeweils gegen beide Seiten des inneren Flansches 3 gedrückt

Gegen die äußeren Seiten der Zwischenplatten 13 und 13, dem inneren Flansch 3 gegenüberliegend, werden durch eine Halteplatte 23 und eine Kupplungsplatte 24 Reibscheiben 22 und 22 (reibungsfähiges Material)

!5 dicht angedrückt und zu noch größerer Annäherung durch Anschlagbolzen 25 zu einer integralen Einheit verbunden. Eine zweite Stufenfeder 27 wird in zusammengedrücktem Zustand in eine Federöffnung 26 eingesetzt, die en drei Stellen auf demselben Kreisumfang des aus dem äußeren Flansch 4 und de ■ -Zwischenplatte 13 kombinierten Elements in der Weise ang:ordnet ist. daß sich die Mittellinie der Feder in Umfangsrichtung erstreckt. Vorspringende Teile der Feder 27. die P us der Federöffnung 26 nach jeder Seite abragen. sind in Federöffrrungen 28 und 29 eingepaßt, die in den beiden Platten 23 und 24 ausgebildet sind. Die Endflächen 26a. 28a und 29a in Umfangsrichtung an jeder Seite der Federöffnungen 26,28 und 29 decken sich in ihrer Position, die sie in neutralem Zustand, der in Fig 3 dargestellt ist, in Umfangsrichtung einnehmen. Folglich werden beide Endflächen der zweiten Stufenfeder 27 in neutralem Zustand gegen die Endflächen 26a, 28a und 29 der Federöffnungen gedrückt.
Drei separate Federöffmingen 30 (F i g. 2) sind an drei Stellen auf demselben Kreisumfang des aus dem äußeren Flansch 4 und der Zwisehenplatte 13 kombinierten Elements ausgebildet, und eine dritte Stufenfeder 31 ist in diese Federöffnung 30 eingesetzt, wobei dazwischen in Umfangsrichtung Zwischenräume 32 und 32' vorgesehen sind (F i g. 3). Vorspringende Teile der Feder 31, die aus der Federöffnung 30 nach jeder Seite abragen, drücken gegen die Endflächen 33a und 34a der Federöffnungen 33 und 34. die in beiden Platten 23 und 24 ausgebildet sind.

Der Anschlagbolzen 25 ist mit einem Abstand in Umfangsrichtung in einer Bolzenöffnung 36 angeordnet, die in dem aus Flansch 4 und Zwischenplatte 13 kombinierten Element ausgebildet ist. Ein Belag 38 ist über eine Pufferplatte 37 am Außenumfang der Kupplungsplatte 24 befestigt und grgen ein Schwungrad an der Motorseite und eine Druckplatte an einer KupplungsgehäuE«;-seite gerichtet (Schwungrad und Druckplatte sind nicht a bgo jifdet).

Nachstehend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe näher erläutert.

Bei der Drehmomentübertragung von einem Motor zu einer Radwelie wird der Belag 38 an der Außenseite der Scheibe zur Kraftabnahme bzw. -abzweigung von der Kupplungswelle in der Keilnabe 1 gegen das Schwungrad gedrückt. Zur einfacheren Beschreibung jedoch sei bei der Kupplungsscheibe davon ausgegangen, daß der Belag 38 festgelegt ist und sich die Keilnabe 1 dreht. Dies vorausgesetzt, wird die erste Stufenfeder (Blattfeder 8) verfomt. bevor die entsprechend anderen Teile verformt werden, weil die Zwischenplatte 13 durch starke bzw. große zweite Stufenfedern 27 festgelegt ist. Ein auf die Keilnabe 1 in Pfeilrichtung A (F i g. 3) aufgebrachtes Drehmoment wird über die Blattfeder 8.

die Zwisc'nenplatte 13. die zweite Stufenfeder 27, die Kupplungsplaite 24 und die Pufferplatte bzw. Diimpfungsplatte 37 von dem inneren Flansch 3 auf den Belag 38 übertragen. Da eine genügend biegsame und dünne Feder als Blattfeder 8 der ersten Stufenfeder verwendet -5 wird, ist ein Anwachsen des Torsionsdrehmoments im Verhältnis zu dem Anwachsen des Torsionswinkels gering, wie das durch TX in F i g. 4 gezeigt ist. Des weiteren ändert sich TX wie einer quadratischen Kurve folgend, weil sich Berührungspunkte an der Blattfeder 8 mit dem außen verzahnten Zahnrad 5 und dem innen verzahnten Zahnrad 6 einander nähern (d. h der Ab-S'and dazwischen wird kleiner), während der Torsionswinkel und damit auch die Steifigkeit größer wird. Worin der Torsionswinkel 6Ί errck'ht hat. wird der Spielraum 7 \-, an dem Teilkreis zwischen dem außen verzahnten Zahnrad 5 und dem innen verzahnten Zahnrad 6 gleich Null, das Zahnrad 5 trifft durch die Blattfeder 8 auf das Zahnrad 6. und der innere Flansch 3 beginnt sich zusammen mit dem äußeren Flansch 4 und der Zwischenplatte 13 zu drehen, wodurch der Vorgang des Zusammendrükkers der zweiten Stufenfeder 27 eingeleitet wird (7~2 in F 1 g. 4). Wenn der äußere Flansch 4 sich danach um einen Grad (9> gedreht hat. wird der Spielraum 32 gleich Null, die Endflächen 30.) der Federöffnung 30 treffen auf die Endflächen der dritten Stufenfeder 31 und der Vorgang des Zusammendrückens der Feder 31 wird eingeleitet. Wenn sich der äußere Flansch 4 nach Beginn seiner Drehung um einen Grad 6>s gedreht hat. trifft der Anschlagbolzen 25 auf die Endfläche 36a der Bolzenöff- jo nung 36. wodurch die gesamte Scheibe in Drehbewegung versetzt wird und hier ihren maximalen Torsionswinkel bildet. Die Hysterese in der ersten Stufe entsteht durch Reibung zwischen der Zwischenplatte 13 und dem inneren Flansch 3. Die Hysterese in der zweiten y, und in der dritten Stufe entsteht durch Reibung zwischen der Zwischenpiatte 13 und der Kuppiungspiatte 24 und Halteplatte 23. Die Hysterese in der /weiten Stufe wird um die Startposition der zweiten Stufe 72 in der Kurve der Torsionscharakteristik gebildet. Nach- jo dem der dem maximalen Torsionswinkel entsprechende Punkt erreicht ist. ändert sich das Torsionsdrehmoment entlang der Linien TZ. T' 2 und T 1 mn abnehmendem Torsionswinkel. Da die Hysterese in der ersten Stufe bemerkenswert klein ist. werden die Drehmomentkurven TX und TX in derselben Kurve dargestellt. Die Torsionseigenschaften bei einem sich zur Minusseite hin ändernden Torsion^vvinkel sind anhand der Kurven in der linken Hälfte in F ; g. 4 dargestellt.

Wie vorstehend beschrieben, ist der Nabenflansch der Keilnabe 1 gemäß vorliegender Erfindung in einen inneren Flansch 3 mit Nabe und einen äußeren Flansch 4 unterteilt. Durch Verzahnungen, die an den zu verbindenden Umfangsseiten vorgesehen sind, greifen die Flansche 3 und 4 ineinander, wobei zwischen den Verzahnungen in Umfangsrichtung Zwischenräume vorgesehen sind. Die Blattfeder 8 ist in radialer Richtung in jedem Zwischenraum angeordnet. Die Innenwände bzw. Innenseiten der Zwischenplatten 13. die beidseitig des äußeren Flansches 4 befestigt sind, werden gegen eo beide Seiten des inneren Flansches 3 gedruckt. Die Reibelemenie 22 werden durch Verbindung der Halteplatte 23 und der Kuppiungsplatte 24 zusammengedrückt, die über die Retbelemente 22 an den Außenseiten der beiden Zwischenpiatten 13. das heißt an den dem ti Flansch 3 gegenüberliegenden Seiten, angeordnet sind. Die starken bzw. großen Torsionsfedern 27 und 31 sind in die Federöffnungen 26.28.29.30. 33 und 34 eingesetzt.

die sowohl in der Halteplatte 23 als auch der Kupplungsplatte 24 und an dem Flansch 4 ausgebildet sind, wobei die zusammengehörigen Federöffnungen jeweils einander zugewandt sind, so daß ein Entlastungsspielraum in beiden Umfangsrichtungen der Federöffnung 26 für die zweite Stufenfeder 27 überflüssig wird und die Umfangslänge der Federöffnung 26 im Vergleich zum Stand der Technik kürzer bemessen werden kann. Des weiteren können die Flinterschleifwinkel der dritten Stufenfedern 31 (die Spielräume 32 und 32') durch die Differenz (-)■_ ebenfalls verbessert werden, indem der Ausgangswinkel (·)\ der zweiten Stufe von dem Ausgangswinkc! (θ\ + θ:) der dritten Stufe subtrahiert wird. Eine Verbesserung der Hinterschleif- bzw. Freiwinkel ist auch durch die Differenz θ\ möglich, indem der Ausgangswinkcl 6Ί von einem Anschlagwinkel (θ\ + (-Ji) subtrahiert wird.

Die Länge des Innenumfangs der Federöffnungen. die in dem äußeren Flansch 4 auszubilden sind, kann erheblich verkürzt werden, um genügend Freiräume für die Federn zu schaffen. Dadurch wird dem Nabenflansch größere Festigkeit verliehen und die Kapazität für die Drehmomentübertragung erhöht. Die erste Stufenfeder (Blattfeder 8) wird nur bis zu dem Ausgangswinke! 6Ί der zweiten Feder zusammengedrückt und ist damit einer kleineren Belastung ausgesetzt, als dies beim Stand der Technik der Fall ist. Verschleiß und Ermüdung der ersten btufenfeder werden verhindert, und gleichzeitig besteht die Möglichkeit, eine Feder auszuwählen, die über optimale Eigenschaften (geringe Verdrehfestigkeit, kleine Hysterese) für einen großen Anwendungsbereich als erste Stufe verfügt. Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß gemäß vorliegender Erfindung für eine ausreichende /Anzahl von Freiräumen für die Federöffnungen gesorgt werden kann, ohne daß der Nabenflansch an Festigkeit verliert. Außerdem läßt sich der maxirnaic TurSiünswinkc! vergrößern und die Hysterese veränderlich gestalten. Die mit gleichem Teilkreis auf der gleichen Umfangsfläche verteilte Blattfeder 8 verhindert eine mögliche Unwucht der Scheibe.

In der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die dritte Stufe eingespart werden ebenso wie der Anschlagbolzen, indem die letzte Stufenfeder voll verstärkt wird. Die Auskerbung für den Anschlagbolzen kann an den Kanten der Federöffnungen 26 und 30 ausgebildet werden. Eine U-förmige Blattfeder 8' (F i g. 5) deren Federfläche eine Länge aufweist, die gleich der Länge der Wurzel ist. oder eine wie vorstehend ausgebildete, jedoch ringförmige fortgesetzte Feder 8" (F i g. 6) kann anstelle der Blattfeder 8 eingesetzt werden. Die Nuten 9 und 10 sind in diesem Fall überflüssig. In jedem Freiraum können mehr als zwei Federn 8 verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupplungsscheibe mit einem einen radial abstrebend ausgebildeten Nabenflansch aufweisenden Nabenkörper aus einem radial inneren und einem radial äußeren Nabenteil, die in ihren einander zugewandten Umfangsbereichen korrespondierende Verzahnungen aufweisen, deren Zähne jeweils mit einem Zwischenraum in Umfangsrichtung ineinandergreifen und über in diese Zwischenräume axial eingesetzte Blattfedern aneinander abgestützt sind, und mit einer Kupplungsplatte und einer Halteplatte, die den Nabenflansch zwischen sich aufnehmen und mit diesem über in axial korrespondierend angeordnete Fensteröffnungen eingesetzte Torsionsfedern und über Reibelemente begrenzt verdrehbar in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet.

daß der innere Nabenteil aus der Nabe (1) und einem inneren Flansch (3) des Nabenfiansches besteht und der äußere Nabenteil aus dem verbleibenden äußeren Flansch (4) des Nabenfiansches gebildet ist, daß die Zähne der Verzahnungen (5,6) etwa evolventenförmiges Flankenprofil aufweisen,
daß die Blattfedern (8) im nicin in die Zwischenräume eingesetzten und im unbelasteten Zustand flach sind und daß jeweils zwischen den Nabenflansch (3, 4) und das Reibelement (22) der Kupplungsplatte (24) einerseits und zwischen den Nabenflansch (3, 4) und das Reibelement (22) der Halteplatte (23) andererseits eine Zwischewplatte j/3) eingesetzt ist, wobei die Zwischenplatten /13, 13) an dem äußeren Flansch (4) festgelegt und auf <:' r Nabe (1) zentriert sind, die Zwischenräume (7) der Verzahnungen (5,6) axial abdecken und jeweils zwischen sich und dem inneren Flansch (3) ein federndes Reibglied (15) aufnehmen.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (8) jeweils einzeln in radial inneren und radial äußeren in den entsprechenden Wur/elbcreichen der Verzahnungen (J. 6) ausgebildeten Nuten (9 bzw. 10) frei gleitbar eingepaßt sind.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Blattfedern (8) als Schenkel einer U-förmigen Federausbildung (8') vorgesehen sind, deren Verbindungssteg in einen radialen Freiraum einsetzbar ist, der sich jeweils an den Zahnspitzen der Verzahnung (5) des inneren Flansches (3) und/oder der Verzahnung (6) des äußeren Flansches (4) befindet.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (8) in Umfangsrichtung ihrer Anordnung gesehen abwechselnd radial außen und radial ir. en über Verbindurigsstege zu einer ringförmig fortgesetzten Feder (8") zusammengefaßt sind, deren Verbindungsstege in Freiräume einsetzbar sind, die sich jeweils an den Zahnspit-/en der Verzahnungen (5.6) befinden.

5. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Haltcplatie (23) und die Kuppkingsplattc (24) am Außenumfang durch Anschlagbol/en (25) miteinander verbunden siml und JnB jeder Anschlagbol/cn (25) in einer UoI-/enöffniing (36) angeordnet ist die am Aulknumi;ing eines aus dem äußeren Flansch (4) und der Zwisehcnphtte (13) kombinierten Elements ausgebildet ist und zwischen diesem und dem Anschlagbolzen (25) ein Umfangsspiel (ft, 6V) vorgesehen ist.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung für den Anschlagbolzen (25) an einer Kante der Fensteröffnung ausgebildet ist.