DE19610699A1 - Kupplungsscheibe einer Einscheiben-Trockenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe einer Einscheiben-Trocken­ kupplung für ein Kraftfahrzeug mit beidseitig vorgesehenen Reibbelägen. In ihrer einfachsten Ausführungsform kann diese Kupplungsscheibe ein einfa­ ches Nabenteil besitzen, auf welches bevorzugt unter Zwischenschaltung sog. Belagfederbleche die Reibbeläge aufgebracht sind, wobei eine derar­ tige einfache Kupplungsscheibe insbesondere in Verbindung mit dem Fach­ mann bekannten Zweimassen-Schwungrädern Verwendung findet. Irgend­ welche Dämpfungsmaßnahmen gegen Schwingungen in Richtung des zu übertragenden Drehmomentes sind in dieser einfachen Kupplungsscheibe somit nicht enthalten.

Diese Einscheiben-Trockenkupplung wirkt einerseits mit dem Schwungrad, insbesondere Zweimassen-Schwungrad, und andererseits mit einer Druck­ platte zusammen. Durch Geometriefehler an diesen einzelnen Bauteilen kann es bei Differenzdrehzahlen von Kupplungsscheibe und Kupplungs-Druck­ platte, die bei jedem Einkuppelvorgang bzw. Anfahrvorgang des Kraftfahrzeuges auftreten, zu Drehmomentschwankungen kommen, die sich über die Kupplungsscheibe in die Eingangswelle des sich daran an­ schließenden Schaltgetriebes fortpflanzen. Ist ein dominanter geometrischer Fehler vorhanden, so entspricht die Anregungsfrequenz dieser Drehmo­ mentschwankungen hauptsächlich der sog. ersten Motorordnung, wenn - wie bei Kraftfahrzeugen üblich - das Schwungrad am Motor bzw. an der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges befestigt ist. Liegt nun die Eigen­ frequenz des gesamten Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges ebenfalls im Bereich dieser ersten Motorordnung, so führen diese Drehmomentschwan­ kungen zu Resonanzen des gesamten Antriebsstranges, die sich als sog. bekanntes "Rupfen" während des Einkuppelvorganges äußern.

Vermieden werden kann dieses "Rupfen" dann, wenn kein geometrischer Fehler oder dgl. vorliegt, der die besagten Drehmomentschwankungen wäh­ rend des Kuppelvorganges hervorruft. Eine absolute Fehlerfreiheit, d. h. völ­ lig plane und zueinander parallele Kontaktflächen von Schwungrad, Druck­ platte und Kupplungsscheibe sind jedoch in der Praxis nicht möglich. Eine einfache Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik, d. h. gegen das "Rupfen" aufzuzeigen, ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Reibbelag asymmetrisch über den Scheibenumfang verteilt angeordnete Störstellen aufweist. Vorteil­ hafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß werden gezielte Änderungen der anregenden Frequenz, d. h. der Momentenschwankungen in der Kupplung vorgenommen, die dann zu Anregungen außerhalb der Resonanzfrequenz führen. Erreicht werden kann diese Frequenzänderung durch gezieltes Einbringen von Störungen auf der Kupplungsscheibe bzw. auf deren Belag, welche die anregende Fre­ quenz derart verändern, daß es nicht mehr zu einer Anregung des Antriebs­ stranges in seiner Eigenfrequenz kommen kann. Bevorzugt muß die Kupp­ lungsscheibe dabei so verändert werden, daß eine pulsierende Momenten­ übertragung erfolgt, deren Frequenz größer ist als die zweite Motorordnung. Dabei sollte die Störmaßnahme nur im Bereich des Anfahrens des Kraftfahr­ zeuges, d. h. beim Einkuppeln wirksam sein, bei höheren zu übertragenden Momenten - wenn die Kupplung nahezu oder vollständig geschlossen ist - sollte diese Störmaßnahme nicht wirken.

Zwei bevorzugte Möglichkeiten für eine derartige Störmaßnahme bzw. für diese Störstellen werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, wobei Fig. 1 die Aufsicht und Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfin­ dungsgemäße Kupplungsscheibe zeigt.

Die dargestellte Kupplungsscheibe besitzt ein Nabenteil 1, an dessen Rand­ bereich umfangsseitig mehrere Belagfederbleche 2 angebracht sind. Diese Belagfederbleche 2 tragen die beiden Reibbeläge 3, wobei jeweils ein Reib­ belag 3 auf der Vorderseite und Rückseite über als Nieten ausgebildete Be­ festigungsmittel 4 an den - hier acht - Belagfederblechen befestigt sind. Wie dem Fachmann bekannt, sind die Belagfederbleche 2 wellblechartig ausge­ bildet, so daß sich die beiden Reibbeläge 3 geringfügig aufeinander zu be­ wegen können.

In jedem ringförmigen Reibbelag 3 sind bereichsweise Vertiefungen 5 vorge­ sehen. Das heißt im Bereich jeder Vertiefung 5 besitzt der Reibbelag 3 eine geringfügig geringere Dicke d (vgl. Fig. 2) als außerhalb dieser vertieften Be­ reiche. Wie ersichtlich sind mehrere derartige vertiefte Bereiche 5 bzw. Ver­ tiefungen 5 vorgesehen, wobei sich diese vertieften Bereiche in radialer Richtung jeweils über die gesamte Länge l des Reibbelages 3 erstrecken, während die in Umfangsrichtung der Kupplungsscheibe gemessene Breite b dieser einzelnen Vertiefungen 5 unterschiedlich sein kann.

Diese Vertiefungen 5 wirken als Störstellen beim Kuppelvorgang, d. h. wenn die Kupplungsscheibe am Schwungrad einerseits und an der Druckplatte andererseits zum Anliegen kommt, wobei zwischen diesen genannten Ele­ menten eine Relativbewegung stattfindet. Die Wirkung als Störstelle bedeu­ tet, daß durch diese Vertiefungen 5 künstlich Drehmomentschwankungen erzeugt werden. Nun sind aber - wie ersichtlich - diese als Störstellen wir­ kenden Vertiefungen 5 über den Scheibenumfang asymmetrisch verteilt an­ geordnet. Dies hat zur Folge, daß mit Sicherheit nur relativ hochfrequente Schwingungen hervorgerufen werden können, deren Frequenz auf alle Fälle wesentlich oberhalb der Eigenfrequenz des sich an die Kupplungsscheibe anschließenden Antriebsstranges liegt. Die eingangs genannten Reso­ nanzerscheinungen können somit nicht auftreten.

Die jeweilige optimale Anordnung der Störstellen bzw. Vertiefungen 5, d. h. deren asymmetrische Verteilung über den Scheibenumfang sowie die jeweils günstigste Breite b der Vertiefungen kann in einer einfachen Versuchsreihe für den jeweiligen Antriebsstrang ermittelt werden. Es empfiehlt sich jedoch, die Störstellen, d. h. die Vertiefungen 5 auf der Scheiben-Vorderseite und auf der Scheiben-Rückseite zueinander symmetrisch vorzusehen. In ande­ ren Worten heißt dies, daß die beiden Reibbeläge 3 spiegelbildlich zueinan­ der liegende Vertiefungen 5 aufweisen.

Eine andere Maßnahme zur Erzielung des gleichen Effektes, d. h. zur Erzie­ lung von über dem Scheibenumfang verteilt angeordneten Störstellen be­ steht darin, die Federkennlinien zumindest einzelner Belagfederbleche 2 voneinander unterschiedlich auszubilden. Diese Maßnahme ist besonders wirksam, wenn zusätzlich die Höhe h der Befestigungsmittel 4 - an diese unterschiedlichen Federkennlinien angepaßt - unterschiedlich ist. Wenn dann beim Einkuppelvorgang die beiden Reibbeläge 3 gegen die Kraft der Belagfederscheiben 2 aufeinander zubewegt werden, so geschieht dies an unterschiedlichen Stellen über dem Umfang in unterschiedlicher Weise bzw. Intensität. Dort wo die Federkennlinie des Belagfederbleches 2 weicher und somit die Federkonstante kleiner ist, werden die Reibbeläge 3 um ein stärke­ res Maß gegeneinander bewegt, als dort, wo die Federkennlinie härter und die Federkonstante somit größer ist. Hierdurch ergibt sich während des Ein­ kuppelvorganges eine gewisse Welligkeit der Reibbeläge 3, wobei die abso­ lute Höhe dieser Welligkeit im Bereich von einigen Zehntel mm liegt. Auch diese durch unterschiedliches Federverhalten der Belagfederbleche 2 her­ vorgerufene Welligkeit bildet Störstellen. Sind diese Störstellen nun bei ent­ sprechender Auswahl und Anordnung der Belagfederbleche 2 über dem Umfang der Kupplungsscheibe asymmetrisch verteilt angeordnet, so kann abermals mit Sicherheit eine Schwingung oder Drehmomentschwankung erzeugt werden, deren Frequenz deutlich höher liegt als die Eigenfrequenz des Antriebsstranges. Dabei ist dadurch, daß die Störstelle von den zwi­ schen den Reibbelägen 3 vorgesehenen Belagfederblechen 2 ausgeht, automatisch sichergestellt, daß diese Störstellen auf der Scheiben-Vorder­ seite und auf der Scheiben-Rückseite zueinander symmetrisch liegen. Darauf zu achten ist noch bei der Auswahl der jeweiligen unterschiedlichen Federkennlinien der einzelnen Belagfederbleche 2, daß diese Störmaß­ nahme nur im Bereich des Anfahrens des Kraftfahrzeuges wirksam ist, also wenn die Kupplung sich am Beginn des Schließvorganges befindet, nicht jedoch bei höheren übertragenen Momenten, wenn der Schließvorgang bereits nahezu abgeschlossen ist.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von verteilt angeordneten Störstel­ len über dem Scheibenumfang einer Kupplungsscheibe nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 kann eine deutliche Verbesserung des Anfahrkomforts des Kraftfahrzeuges erzielt werden, da kein Rupfen mehr auftritt. Ferner er­ übrigt sich die Feinbearbeitung der Reibflächen von Schwungrad und Druckplatte, da es nunmehr unerheblich ist, wenn ein oder mehrere der ein­ gangs zitierten Geometriefehler vorliegen, da durch die erfindungsgemäßen Störstellen gezielte Maßnahmen ergriffen sind, um die Frequenz von hieraus resultierenden Schwingungen in einen Bereich zu legen, der mit Sicherheit unkritisch ist, da er weit außerhalb der Eigenfrequenz des Antriebsstranges liegt. Dabei können selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (6)

1. Kupplungsscheibe einer Einscheiben-Trockenkupplung für ein Kraft­ fahrzeug mit beidseitig vorgesehenen Reibbelägen (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (3) asymmetrisch über dem Scheibenumfang verteilt angeordnete Störstellen aufweist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellen auf der Scheiben-Vor­ derseite und auf der Scheiben-Rückseite zueinander symmetrisch vorgesehen sind.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellen als bereichsweise Vertie­ fungen (5) im Reibbelag (3) ausgebildet sind.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (5) mit den Reibbe­ lag-Vertiefungen unterschiedlich breit (b) sind.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 mit mehreren umfangsmäßig zwischen den Reibbelägen (3) vorgesehenen Belagfederblechen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellen durch sich voneinander unterscheidende Federkennlinien einzelner Belagfederbleche (2) ge­ bildet sind.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungsmittel (4) für die Reibbe­ läge (3) an den Belagfederblechen (2) unterschiedlich hoch (h) aus­ gebildet sind.