DE19830498A1

DE19830498A1 - Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE19830498A1
Application number: DE19830498A
Authority: DE
Inventors: Erwin Wack
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: DE19830498B4; US6152278A

Abstract

Eine Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere für mit Verbrennungsmotoren zusammenwirkenden umlaufenden Kupplungsscheiben (20), mit zwei koaxialen Deckblechen (7, 12), die innerhalb eines festgelegten Winkelbereichs gegenüber einem innenliegenden Teil (Zwischenscheibe 2, Seitenscheibe 3, Feder 4, Mitnehmerscheibe 5, Mitnehmerscheibe 14 oder Seitenscheibe 15) verdrehbar sind und zwischen sich eine Anzahl in Umfangsrichtung wirkender Torsionsfedern (16) aufnehmen, wobei die Deckbleche (7, 12) in axialer Richtung mittels Federkraft in entgegengesetzter Richtung belastet und über axiale Abstandsstücke (13), die beidseitig mit je einem Deckblech (7, 12) verbunden sind, fixiert werden, und wobei die Deckbleche (7, 12) und der innenliegende Teil (2) auf einer mit einer Verzahnung (1') versehenen Nabe (1) oder dergleichen angeordnet sind, zeichnet sich dadurch aus, daß an der Nabe (1) mindestens eine Anschlagfläche (1c) ausgebildet ist, gegen die sich zur axialen Sicherung der Nabe (1) der innenliegende Teil (Zwischenscheibe 2, Seitenscheibe 3, Feder 4, Mitnehmerscheibe 5, Mitnehmerscheibe 14 oder Seitenscheibe 15) in axialer Richtung abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Torsionsschwingungsdämpfungseinrich tung, insbesondere für mit Verbrennungsmotoren zusammenwirkende umlaufende Kupplungsscheiben, mit zwei koaxialen Deckblechen, die innerhalb eines festgelegten Winkelbereichs gegenüber einem innenliegenden Teil verdrehbar sind und zwischen sich eine An zahl in Umfangsrichtung wirkender Torsionsfedern aufnehmen, wo bei die Deckbleche in axialer Richtung mittels Federkraft in entgegengesetzter Richtung belastet und über axiale Abstands stücke, die beidseitig mit je einem Deckblech verbunden sind, fixiert werden, und wobei die Deckbleche und der innenliegende Teil auf einer mit einer Verzahnung versehenen Nabe oder der gleichen angeordnet sind.

In fast allen Antriebssträngen entstehen Schwingungen infolge innerer oder äußerer Anregungen. Insbesondere in Verbindung mit Verbrennungsmotoren führen die prinzipbedingten Schwingungen zu unerwünschten Erscheinungen. Neben Festigkeitsproblemen verursa chen sie hauptsächlich Geräusche, die sich im Getriebe als Ge trieberasseln und als Ruckeln im Antriebsstrang bemerkbar machen können. Deshalb werden Kupplungsscheiben und beispielsweise auch Zweimassenschwungräder mit Torsionsschwingungsdämpfungseinrich tungen versehen, die im wesentlichen dadurch wirken, daß eine zwischen zwei Deckblechen koaxial angeordnete Nabenscheibe in einem gewissen Winkelbereich gegen die Kraft der Torsionsfedern relativ verschiebbar ist.

Eine eingangs erläuterte Torsionsdämpfungseinrichtung ist bei spielsweise aus der DE 196 13 574 A1 bekannt. Der darin vorge schlagene Drehschwingungsdämpfer weist wenigstens drei für un terschiedliche Drehmomentbereiche des zwischen einer Eingangs komponente und einer Ausgangskomponente zu übertragenden Drehmo ments bemessene Federstufen auf, die in zugeordneten Bereichen des Relativdrehwinkels zwischen der Eingangskomponente und der Ausgangskomponente gestaffelt wirksam sind. Er umfaßt somit ei nen für den Leerlaufbetrieb bemessenen Vordämpfer, einen für langsame Fahrt bemessenen Kriechfahrtdämpfer und einen für den Lastbetrieb bemessenen Lastdämpfer. Die Federstufe des Kriech fahrtdämpfers hat ein Anfangsdrehmoment, das kleiner ist als das Enddrehmoment des Vordämpfers, und der Lastdämpfer hat gleich falls ein Anfangsdrehmoment, das kleiner ist als das Enddrehmo ment des Kriechfahrtdämpfers. Der Vordämpfer und der Kriech fahrtdämpfer sind über Verzahnungen in die Dämpferfedern führen den Scheibenteile axial beweglich, jedoch mit den Arbeitsberei chen der Dämpfer entsprechendem Drehspiel mit dem Ausgangsteil verbunden. Zwischen den einzelnen Scheibenteilen können dem ein zelnen Dämpferstufen zugeordnete Reibeinrichtungen untergebracht sein. Die Nabe, die auf die Eingangswelle eines Getriebes aufge setzt werden kann, ist mit einer in radialer Richtung wirkenden Verzahnung versehen, auf die der innere Teil der Torsionsschwin gungsdämpfungseinrichtung aufgesetzt ist. Die beiden Deckbleche sind beidseitig zu der Verzahnung auf die Nabe aufgesetzt und stützen sich gegen die Verzahnung ab. Hierzu sind koaxial zwi schen den beiden Deckblechen Mitnehmerscheiben vorgesehen, gegen die sich die Deckbleche abstützen, wobei zwischen der einen Mit nehmerscheibe und dem einen Deckblech eine Tellerfeder und zwi schen der anderen Mitnehmerscheibe und dem anderen Deckblech ein Reibring vorgesehen ist. Die in radiale innerer Richtung über die Verzahnung der Nabe hinausreichenden Deckbleche stützen sich axial gegen die Zähne der Nabe ab und übernehmen somit die axia le Sicherung der Nabe.

Zur Unterbringung der Tellerfeder und des Reibringes wird in axialer Richtung entsprechender Bauraum benötigt, so daß die Kupplungsscheibe, die die Torsionsschwingungsdämpfungseinrich tung enthält, entsprechend breit baut. Da die Tellerfeder sich zwischen dem Deckblech und der Mitnehmerscheibe abstützt, liegen außerdem nicht immer reproduzierbare Reibverhältnisse vor, da Stahl/Stahl bekanntlich eine kritische Reibpaarung darstellt.

Moderne Fahrzeuge werden zunehmend mit drehmomentstarken Motoren ausgerüstet, so daß, um das entsprechende Drehmoment übertragen zu können, die Kupplungsscheibe entsprechend groß dimensioniert sein muß. Gleichzeitig bringt es aber die zunehmende Fahrzeugop timierung mit der einhergehenden steigenden Ausstattungsvielfalt mit sich, daß im Motorraum eines Kraftfahrzeuges immer weniger Platz für die einzelnen Bauteile zur Verfügung steht. An moderne Fahrzeugaggregate wird deshalb die Forderung nach möglichst kom pakter Bauweise gestellt. Die bekannte Torsionsschwingungs dämpfungseinrichtung, die im radial inneren Bereich recht breit baut, kann vielfach die geforderte Funktionalität nicht mehr erfüllen.

Von dieser Problemstellung ausgehend soll die eingangs erläuter te Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung so fortgebildet wer den, daß sie bei gleicher oder verbesserter Leistung in axialer Richtung schmaler baut.

Zur Problemlösung zeichnet sich die gattungsgemäße Torsions schwingungsdämpfungseinrichtung dadurch aus, daß an der Nabe mindestens eine Anschlagfläche ausgebildet ist, gegen die sich zur axialen Sicherung der Nabe der innenliegende Teil in axialer Richtung abstützt. Als innenliegender Teil, an dem die Nabe ge sichert ist, kommen entweder die Zwischenscheibe, eine der Sei tenscheiben, eine der Mitnehmerscheiben oder die Tellerfeder in Frage. Zur Abstützung wird selbstverständlich nur eines der Bau teile herangezogen.

Durch diese Ausbildung werden nicht mehr beide Deckbleche zur axialen Sicherung der Nabe benötigt, so daß eines der Deckbleche im radial inneren Bereich freigeschnitten sein kann, wodurch bei gleichen funktionalen Forderungen die Kupplungsscheibe axial schmaler baut. Das heißt, es ist möglich, den axialen Bauraumge winn zur Erhöhung der Momentenübertragungsfähigkeit durch größe re Materialstärken zu nutzen, um beispielsweise die Kupplung an die gestiegene Motorleistung anzupassen, wenn ansonsten ausrei chend Bauraum zur Verfügung steht.

Vorzugsweise weist mindestens ein Zahn der Nabenverzahnung einen sich nach radial außen erstreckenden Absatz auf, an dem die An schlagfläche ausgebildet ist.

Vorzugsweise sind koaxial zwischen den beiden Deckblechen minde stens zwei Mitnehmerscheiben angeordnet, die in die Verzahnung der Nabe eingreifen, und zwischen dem einen Deckblech und einem Lagerring ist eine Feder vorgesehen.

Durch diese Ausbildung erfolgt der Kraftfluß der Hauptdämpfer- Reibeinrichtung, in dem sich die Tellerfeder am Lagering, der einen Mitnehmerscheibe, der anderen Mitnehmerscheibe, dem Reib ring, dem einen Deckblech, den Abstandsstücken und dem anderen Deckblech abstützt.

Insbesondere vorzugsweise ist zwischen dem Lagering und der Ver zahnung der Nabe eine weitere Feder vorgesehen.

Durch die Abstützung der Feder an der Verzahnung, der Nabe, der Zwischenscheibe, der Seitenscheibe, der Feder des innenliegenden Teils, der Mitnehmerscheibe, dem Reibring, dem einen Deckblech, den Abstandsstücken, dem anderen Deckblech und dem Lagering er folgt der Kraftfluß durch die Vordämpfer-Reibeinrichtung.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Lagering und das Deck blech in Drehrichtung fest und gegen die Feder lose, also axial beweglich ausgeführt sind. Durch die Anordnung der Feder zwischen dem Deckblech und dem Lagering ist die Feder kein Reib partner mehr. Zwischen der Feder und der Verzahnung kann eine Stahlscheibe zwischengelegt sein, um die Anlagefläche zu vergrö ßern.

Eine günstige Reibpaarung wird erreicht, wenn der Reibring aus Kunststoff besteht. Anstatt einen Reibring vorzusehen, kann je doch auch ein in axialer Richtung wirkender, umlaufender Ansatz an der einen Mitnehmerscheibe oder dem Deckblech vorgesehen sein, und die Reibverbindung über diesen Ansatz erfolgt. Zum vereinfachten Aufbau sind die Deckbleche und die Mitnehmerschei ben über die Abstandsstücke miteinander verbunden.

Zur Verwendung der Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung in einer Reibungskupplung ist vorzugsweise das eine Deckblech mit einer radial außen Reibbeläge aufweisenden Reibscheibe verbun den.

Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfin dung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine Kupplungsscheibe;

Fig. 2 den Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 die mit Pfeil III angezeigte vergrößerte Darstellung aus Fig. 2;

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Fig. 3 ent sprechenden Darstellung.

Der grundsätzliche Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers ist in der DE 196 13 574 eingehend beschrieben, so daß auf deren Inhalt verwiesen wird und die nachfolgende Erläuterung knapp gehalten werden kann.

Den Figuren ist eine Kupplungsscheibe einer Kraftfahrzeug-Rei bungskupplung mit einer Nabe 1, die über eine Innenverzahnung 1'' drehfest, aber axial beweglich auf eine hier nicht näher dargestellte Eingangswelle eines Getriebes zentrisch aufsetzbar ist, entnehmbar. Über die beidseitig mit Reibbelägen 17, 18 ver sehene Reibscheibe mit Belagfedern 19 wird das Drehmoment auf die Kupplungsscheibe übertragen und in die Torsionsschwingungs dämpfungseinrichtung eingeleitet. Zur Torsionsdämpfung sind ein in Umfangsrichtung angeordneter, Torsionsfedern 16 aufweisender Hauptdämpfer und ein radial weiter innen liegender, in Umfangs richtung ebenfalls Torsionsfedern 21 aufweisender Leerlaufdämp fer (Vordämpfer) vorgesehen. Die Nabe 1 ist mit einer radialen Außenverzahnung 1' versehen, die durch einzelne Zähne 1b gebil det wird. An den Zähnen 1b ist eine axiale Anschlagfläche 1c ausgebildet. Beidseitig zu der Verzahnung 1' ist je ein Deck blech 7, 12 vorgesehen, die drehfest über Abstandsstücke 13 mit einander verbunden sind.

Koaxial zwischen den Deckblechen 7, 12 sind zwei Mitnehmerschei ben 5, 14, zwei Seitenscheiben 3, 2 und ein koaxial zwischen den Seitenscheiben 3, 15 angeordneter innerer Teil 2 vorgesehen. Der innere Teil 2 bildet die Zwischenscheibe. In den Mitnehmerschei ben 5, 14 sowie den Seitenscheiben 3, 5 und der Zwischenscheibe 2 sind Fenster 22 vorgesehen, innerhalb derer die Torsionsfedern 21 angeordnet sind. Die Deckbleche 5, 12 weisen ebenfalls Fen ster 23 zur Aufnahme der Torsionsfedern 16 auf. Die Zähne 1b der Nabe 1 sind mit Absätzen/Höckern 1a versehen, die nach radial außen hervorragen und eine axiale Anschlagfläche für den radial inneren Teil der Zwischenscheibe 2 bilden. Wie Fig. 4 zeigt, können die Zähne 1b auch abgestuft ausgebildet sein.

Mit dem auf der Nabe 1 angeordneten Lagerring B, der sich über eine Ringfeder 10 und eine Stahlscheibe 11 an der Verzahnung 1' axial abstützt, ist das Deckblech 12 beispielsweise über eine Verzahnung 26 drehfest aber axial lose verbunden. Zwischen dem Lagerring 8 und dem Deckblech 12 ist eine als Tellerfeder ausge bildete Feder 9 vorgesehen, die eine in axialer Richtung wirken de Kraft aufbringt. Die Mitnehmerscheiben 5, 14, die Seiten scheiben 3, 15 und die Zwischenscheibe 2 sind über eine Innen verzahnung mit der Verzahnung 1' der Nabe 1 drehfest mit Spiel verbunden. Zwischen der Mitnehmerscheibe 5 und der Seitenscheibe 3 ist eine Tellerfeder 4 mit einzelnen nach radial außen und axial ausgestellten Federzungen 4' vorgesehen. Über die Kraft dieser Tellerfeder 4 drückt die Seitenscheibe 3 die Zwischen scheibe 2 axial gegen den Höcker 1a der Zähne 1b. Zwischen der Mitnehmerscheibe 5 und dem Deckblech 7 ist ein Reibring 6 aus Kunststoff vorgesehen, dessen Wirkradius größer ist als der Wirkradius der Federn 4, 9. Das Deckblech 7 überdeckt nach radi al innen den Reibring 6 ein kurzes Stück und endet dann, so daß zwischen der Nabe 1 und dem Deckblech 7 in radialer Richtung ein Freiraum 25 verbleibt. Die axiale Sicherung der Nabe 1 übernimmt die gegen den Höcker 1a anliegende Zwischenscheibe 2, so daß durch den zwischen dem Deckblech 7 und der Nabe 1 erhaltenen freien Ringraum 25 ein axialer Freiraum geschaffen wird. Der Freiraum 25 reicht in radialer Richtung über die Torsionsfedern 21 des Vordämpfers hinaus.

Da sich die für den Hauptdämpfer benötigte Tellerfeder 9 am Deckblech 12 und am Lagerring 8 abstützt, erfolgt der Kraftfluß der Hauptdämpfer-Reibeinrichtung über den Lagering 8, die Mit nehmerscheibe 14, die Mitnehmerscheibe 5, den Reibring 6, das Deckblech 7, die Abstandsstücke 13 und das Deckblech 12.

Der Kraftfluß in der Vordämpfer-Reibeinrichtung erfolgt durch die Ringfeder 10, die sich an der Scheibe 11, der Nabe 1, der Zwischenscheibe 2, der Seitenscheibe 3, der Tellerfeder 4, der Mitnehmerscheibe 5, den Reibring 6, dem Deckblech 7, den Abstandsstücken 13, dem Deckblech 12 und dem Lagering 8 ab stützt.

Bezugszeichenliste

1

Nabe

1

' Verzahnung

1

'' Innenverzahnung

1

a Höcker/Absatz

1

b Zahn

1

c Anschlagfläche

2

Zwischenscheibe

3

Seitenscheibe

4

Tellerfeder/Feder

4

' Federzunge

5

Mitnehmerscheibe

6

Reibring

7

Deckblech

8

Lagerring

9

Feder/Tellerfeder

10

Ringfeder

11

Scheibe/Stahlscheibe

12

Deckblech

13

Abstandsstück

14

Mitnehmerscheibe

15

Seitenscheibe

16

Torsionsfeder

17

Reibbelag

18

Reibbelag

19

Belagfeder

20

Kupplungsscheibe

21

Torsionsfeder

22

Fenster

23

Fenster

25

Freiraum/Ringraum

26

Verzahnung

Claims

1. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere für mit Verbrennungsmotoren zusammenwirkende umlaufende Kupp lungsscheiben (20), mit zwei koaxialen Deckblechen (7, 12), die innerhalb eines festgelegten Winkelbereichs gegenüber einem innenliegenden Teil (Zwischenscheibe 2, Seitenscheibe 3, Feder 4, Mitnehmerscheibe 5, Mitnehmerscheibe 14 oder Seitenscheibe 15) verdrehbar sind und zwischen sich eine Anzahl in Umfangsrichtung wirkender Torsionsfedern (16) aufnehmen, wobei die Deckbleche (7, 12) in axialer Richtung mittels Federkraft in entgegengesetzte Richtung belastet werden und untereinander verbunden und auf Abstand gehalten sind und wobei die Deckbleche (7, 12) und der innenliegende Teil (2) auf einer mit einer Verzahnung (1') versehenen Nabe (1) oder dergleichen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Nabe (1) mindestens eine Anschlagfläche (1c) ausgebildet ist, gegen die sich zur axialen Sicherung der Nabe (1) der innenliegende Teil (Zwischenscheibe 2, Seiten scheibe 3, Feder 4, Mitnehmerscheibe 5, Mitnehmerscheibe 14 oder Seitenscheibe 15) in axialer Richtung abstützt.

2. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Zahn (1b) der Verzahnung (1') einen sich radial nach außen erstreckenden Absatz (1a) aufweist, an dem die Anschlagfläche (1c) ausge bildet ist.

3. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zwischen den Deckblechen (7, 12) mindestens zwei Mitnehmerscheiben (5, 14) angeordnet sind, die in die Verzahnung (1') der Nabe (1) eingreifen, und daß eine Feder (9) zwischen dem einen Deckblech (12) und einem Lagering (8) vorgesehen ist.

4. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagering (8) und der Verzahnung (1') der Nabe (1) eine Feder (10) vorgesehen ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (6) aus Kunststoff besteht.

6. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbleche (7, 12) und die Mitnehmerscheiben (5, 14) über die Abstandsstücke (13) miteinander verbunden sind.

7. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Deckblech (12) mit einer radial außen Reibbeläge (17, 18) aufweisenden Reib scheibe verbunden ist.

8. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Lagering (8) und das Deckblech (12) über eine am Lagering (8) ausgebildete Verzahnung (26) drehfest aber gegen die Feder (9) axial beweglich ausge führt sind.

9. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Deckblech (12) und der Nabe (1) ein radialer Freiraum (25) vorhanden ist.

10. Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Freiraum (25) in ra dialer Richtung über die Torsionsfedern (21) des Vordämp fers hinaus erstreckt.