DE3213748C2

DE3213748C2 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE3213748C2
Application number: DE3213748A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Higashi-Osaka Osaka Takeuchi
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1981-04-20
Filing date: 1982-04-14
Publication date: 1984-07-26
Also published as: DE8210555U1; GB2097099B; US4467905A; GB2097099A; DE3213748A1; JPS57173620A; JPS6256364B2

Abstract

Eine geräuschgedämpfte Kupplungsscheibe wird im Sinne eines möglichst großen Verdrehwinkels an ihrer Nabe mit einem Nockenflansch versehen, an deren Nockenflächen Rollkörper od.dgl. angreifen, die an dem einen Ende von Hebeln gelagert sind, welche nach Art von Kniehebeln an der Kupplungsscheibe angelenkt, mit ihrem anderen Ende an sich in Umfangsrichtung der Scheibe erstreckenden Federn angreifen. Je nach Ausbildung der Nockenflächen lassen sich verschiedene Drehmoment-Verdrehwinkel-Charakteristiken erzielen, wobei durch eine entsprechend geringe Anzahl von Kurvenflächen ein großer Verdrehwinkel erreicht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches I.

Um die Fahrgeräusche bei einem Fahrzeug zu verringern, wurde versucht, einen maximalen Verdrehwinkel bei Kupplungsscheiben zu vergrößern. In einen das Verhältnis zwischen Last und Verdrehwinkel darstellenden Diagramm, in welchem die Y Achse die Last und die Λ'-Achse den Vordrem ^;nkel darstellt, muß der Anstieg der Kennlinie klein sein, während sich der Winkel von Null auf einen vorher festgelegten Wert vergrößert. Mit anderen Worten, die Anstiegsrate der Last sollte im Verhältnis zur Vergrößerungsrate des Winkels klein sein. Dann, wenn der Vcrdrehwinkelbertich über dem vorher festgelegten Wert liegt, sollte sich die Anstiegs rate, vergleichbar mit einer gebogenen Linie, einmal oder zweimal vergrößern. Deshalb sollten Nabenflansch, Kupplungspiatte und Halteplatte bei einer herkömmlichen Konstruktion mit in Umlaufrichtung verlaufenden Längsöffnungen versehen sein, in welche Torsionsfedern eingreifen. Bei einer solchen Konstruktion hat jedoch die Menge der Öffnungen für die Aufnahme der Federn bereits annähernd die Obergrenze erreicht, wenn die Drehmomentkapazität und der auf der Scheibe zur Verfügung stehende Raum für die Ausbildung dieser Öffnungen berücksichtigt werden.

Auch wenn man nach bekannter Vorstellung mit Hebeln arbeitet, die die Verbindung zwischen der Nabe und den Torsionsfedern der Kupplungsplatte herstellen, ergeben sich praktisch keine anderen Verhältnisse.

Bei einer bekannten Kupplungsscheibe der eingangs genannten Art — US-PS 22 20 564 — werden die radial inneren Hebelenden direkt durch die Verdrehung der Nabe gegenüber der Kupplungs- und der Haltescheibe mitgenommen. Die Obersetzung zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Hebelende eines jeden Hebels ist ca. 1 :1. Bei vier Hebeln bzw. Hebelpaaren mit je einem Hebel für jede der beiden Verdrehrichtungen und entsprechend vier Torsionsfedern, von denen je eine einem Hebelpaar zugeordnet ist, ergibt sich ein verhältnismäßig kleiner Verdrehwinkel bei radial großem Raumbedarf. Es werden pro Verdrehrichtung nur vier Hebel gegen die Kraft der ihr jeweils zugeordneten Torsionsfedern wirksam, weshalb die Torsionsfedern verhältnismäßig steif und damit groß ausgebildet werden müssen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsscheibe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der unter Platz sparender Bauweise ein größerer

j5 maximaler Verdrehwinkel ermöglicht ist und deren erwünschte Verdrehmomentcharakteristik vielfältig ausbildbar ist, wobei die vorhandenen Bauteile jeweils für beide Verdrehrichtungen zugleich ausgenutzt werden soilen.

Ausgehend von einer Kupplungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches i wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäß angeordneten, doppelt wirkenden Hebel, die in beiden Verdrehrichtungen die jeweils zugeordneten Torsionsfedern beidseitig zusammendrücken, und die in Umfangsrichtung entsprechend langwegig ausgebildeter Nockenflächen, an denen die Hebel über paarweise gemeinsame Rollkörper angreifen, wird es möglich, einen verhältnismäßig großen Verdrehwinkel — bei vier Nockenflächen und entsprechend vier Hebelpaaren bis annähernd 45° — zur Verfügung zu stellen. Durch die beidseitig auf die Torsionsfedern wirkenden Hebel ist die Baugröße der Kupplungsscheibe entsprechend reduziert, und die Funktionsweise der Hebel ist in beiden Verdrehrichtungen gleichermaßen vorhanden. Durch die unterschiedliche Ausbildungsmöglichkeit der Nockenilächen lasvn sich jeweils wünschenswerte Verdrehmomentchar.ikteristiken erreichen.

In bevorzugter Ausbildung ist der Nockenflansch irn wesentlichen quadratisch ausgebildet und weist vier Nockenflächen auf. an deren jeder ein Rollkörper anliegt.

Federn mit Hilfe eines Rollkörpers an einer Nockenfläche angreifen /u lassen, ist für sich gesehen aus der US-PS 28 37 902 bekannt.

In weiterhin bevorzugter Ausführung sind beide En-

den einer jeden Torsionsfeder an Federkappen gehalten, die bei maximalem Verdrehwinkei einander berühren und als Endanschläge dienen.

Derartige topfförmige Federkappen sind an sich aus der DE-PS 7 30 205 bekannt.

In weitergehender Ausbildung der Erfindung kann die Nockenoberfläche des Nockenflansches mit Scheiteln derart versehen sein, daß die Rollkörper bei Überschreiten eines vorgegebenen maximalen zu übertragenden Drehmoments bzw. eines maximalen Drucks auf die Torsionsfedern hinwegbewegbar sind.

Darüber hinaus kann jede Nockenfläche im Mittelbereich ihrer Umfangserstreckung ihren kürzesten radialen Abstand von der Scheibenmitte aus gesehen aufweisen, und von dort aus in radialer Richtung bogenförmig nach außen verlaufend ausgebildet sein, wobei die jeweils benachbarten Nockenflächen durch runde Scheitel durchgehend ausgebildet sind.

Eine solche Nockenscheibenausbildung ist für sich gesehen aus der CH-PS 1 87 205 bekannt.

In der Zeichnung ist ein bevorzugte:· Ausführungsbeispiel wiedergegeben, dessen nachstehende Beschreibung die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie !1-II von Fig. 1;

F i g. 3 eine Teilperspektive eines Rollkörpers gemäß Fig. 2;

Fig.4 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen Last und Verdrehwinkel.

In F i g. ! weist eine Keilnabe 1 eine an eine nicht abgebildete Ausgangswelle gekeilte Innenverzahnung 2 und einen damit integral ausgebildeten Nockenflansch 3 am Außenumfang auf. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist der Nockenflansch 3 in etwa rechteckförmig mit runden Ecken ausgebildet. In Fig. 1 sind eine ringförmige Kupplungsplattc 5 und eine ringförmige Halteplatte 6 mit dazwischen vorgesehenen Reibscheiben 4 beidseitig des Flanschen 3 angeordnet. Die beiden Platten 5 und 6 sind mittels vier Hebelstiften 7, die mit gleichen Abständen zueinander auf einer Kreislinie angeordnet sind, miteinander verbunden und werden mit relativ kleinem Druck über die Reibscheiben 4 an beide Seitenflächen des Nockenflansches 3 gedruckt. Eine Vielzahl von Pufferplatten 9 ist mit Hilfe von Nieter 8 an einem radial äußeren Bereich der Kupplungsplatte 5 befestigt. Beidseitig der Pufferplatten 9 ist mittels Nieten 11 ein Paar Reibbeläge 10 befestigt.

Die Kupplungsplatte 5 und die Halteplatte 6 weisen je vier Öffnungen 13 und 14 auf, die in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen zueinander auf einer Kreislinie angeordnet sind, jedes Paar der Öffnungen 13 und 14 fluchtet in axialer Richtung. Jede der öffnungen 13 und 14 ist im wesentlichen rechteckförmig, erstreckt sich der Länge nach in Umfangsrichtung der Scheibe und wird mit Hilfe einer Presse hergestellt. Zusammengedrückte Torsionsfedern 16 sind zwischen Federkappenpaaren 15 angeordnet, deren Unterseiten 15a die in Umfangsrichtung äußeren Kanten bzw. Endkanten der Öffnungen 13 und 14 berühren oder diesen zugewandt sind.

Rollen 19 berühren Nockenflächen 18, die durch die Außenfläche des Nockenflansches 3 gebildet werden. Jede Rolle 19 trägt über ein Nadellager 20 einen Bolzen bzw. Zapfen 2l (Fig. 3). Beide Enden eines jeden Zaptens 21 ragen von der Rolle bzw. dem Rollkörper 19 ab und greifen in bogenförmige Aussparungen 24, die jeweils an einem Ende von Hebeln 22 und 23 ausgebildet sind. Jede Aussparung 24 ist zur Scheibenmhte hin offen und weist einen Krümmungsradius auf, der größer ist als der der Zapfen 21, so daß die Aussparung 24 und oer Zapfen 21 während der Betätigung der Hebel 22 und 23 einander so wenig wie möglich stören.

Die Hebel 22 und 23 sind identisch, nämlich im wesentlichen L-förmig bzw. kniehebelförmig ausgebildet. Der Hebelstift 7 ist drehbar in Öffnungen 25 eingepaßt, die in einem mittleren Abschnitt der Hebel 22 und 23 ausgebildet sind. An dem einen Ende weisen die Hebel 22 und 23 die Aussparungen 24 und an dem anderen Ende bogenförmige Seitenflächen 26 auf, die gegen die Unterseiten 15a der Federkappen 15 gedruckt werden oder diese berühren. Durch eine geringfügig zunehmende Umfangslänge der Öffnungen 13 und 14 vergrößert sich der Druck der bogenförmigen Seiten 26 gegen die Federteller-Unterseiten 15a. Bei jedem von einem Stift 7 getragenen Hebelpaar 22 und 23 liegen die zwei bogenförmigen Flächen 26 jeweils auf den Unterseiten 15a zweier benachbarter Federteller 15, und die zwei Rollen 19 liegen auf zwei benachbarten b: v- aneinandergrenzenden bogenförmigen Nockenflächen 73(Fig. 2). Jede Nockenfläche 18 öffnet sich in bezug auf die Scheibenmitte in radialer Richtung bogenförmig nach außen, und der Abstand von der Scheibenmitte zur Fläche 18 (Nokkenhub) ist an dem in Umfangsrichtung in der Mitte gelegenen Abschnitt der Fläche 18 am kürzesten. Die benachbarten Nockenflächen 18 sind durch runde Oberseiten Pdurchgehend ausgebildet.

Wenn bei Betrieb die an dem äußeren Bereich der Scheibe angeordneten Reibbeläge 10 in einem Kupplungsgehäuse durch eine nicht abgebildete Druckplatte an das Schwungrad eines Motors gedrückt werden, wird Drehkraft auf die Reibbeläge 10 und dann durch die Pufferplatten 9 auf die Kupplungsplatte 5 und die Halteplatte 6 übertragen, woraufhin die Platten 5 und 6 beginnen, sich in Pfeilrichtung A in F i g. 2 zu drehen. Da die an den Platten 5 und 6 befestigten Hebelstifte 7 sich ebenfalls in Richtung des Pfeils A drehen, bewegen sich auch die Rollen 19 auf den jeweiligen Nockenflächen 18 in Pfeilrichtung A, so daß die Hebel 22 und 23 durch die Flächen 18 angehoben werden und infolgedessen die Torsionsfedern 16 über die bogenförmigen Endflächen 26 und die Unterseiten 15a der Federkappsn zusammendrücken. Dadurch werden die Rollen 19 fest an die Nockenflächen 18 gedruckt und übertragen die Drehkraft auf den Nockenflansch 3. Da die dargestellten Nockenflächen 18 eine sich in radialer Richtung nach außen öffnende Bogenform aufweisen, ändert sich die auf die Federn 16 auftreffende Last, wie anhand der Kurve 51 in F i g. 4 gezeigt, gegenüber einem größer werdenden relativen Verdrehwinkel zwischen dem Nockenflansch 3 und den Platten 5 und 6. Wenn sich die P'attt.ii 5 und 6 gegenüber dem Flansch 3 verdrehen, erzeugen die Reibscheiben 4 eine Hysterese (nicht dargestellt) in der Kuive 51 in Fig.4. Der charakteristische Verlauf der Kurve 51 wird durch die Form der Nockenflächen 18 bestimmt (Nockendiagramm). Durch Änderung der Nockenform lassen sich also verschiedene Merkmale bzw. Eigenschaften erreichen, wie z. B. anhand der Kurven 52 und 53 in Fig.4 dargestellt. Wenn ein maximaler Verdrehwinkel erreicht ist, berühren sich die Federkappenpaare gegenseitig, so daß die Torsionsfedern 16 nicht mehr zusammengedrückt werden. Dadurch werden der Nockenflansch 3 und die Platten 5 und 6 ohne weitere Torsion miteinander verbunden. Wie aus vorstehender Beschreibung hervorgeht, übernehmen die Federkappen 15 die Funktion eines

Endanschlags, und eine Lücke L 1 zwischen einem Federkappenpaar, genauer zwischen deren einander zugewandten Abschlußrändern, entspricht in Neutralposition einem Anschlagwinkel O 1 (F i g. 4).

Wie vorstehend bereits erwähnt, weist die Kupplungsscheibe eine Keilnabe 1 mit einem im wesentlichen polygonalen Nockenflansch 3, eine Kupplungsplatte 5 und eine Halteplatte 6 mit dem dazwischen angeordneten Nockenflansch 3, eine Vielzahl von auf einer Kreislinie angeordneten, die Platten 5 und 6 mit einem Zwischenraum verbindenden Hebelstiften 7, Hebel 22 und 23, deren mittlerer Bereich jeweils durch die Stifte 7 gehalten wird. Rollen 19, die jeweils an einem Ende der Hebel 22 und 23 befestigt sind, und Torsionsfedern 16 auf. die jeweils an dem anderen Ende der Hebel 22 und ι > 23 angreifen und jeweils gegen das Hebelendc drücken, so daß die Rollen 19 gegen die Nockenflächen 18 des Nockenflansches 3 gedrückt werden können. Damit entspricht der maximale Verdrehwinkel im wesentlichen der Länge jeder Nockenfläche 18 und läßt sich vergrö-Bern. Das bedeutet, daß gemäß der dargestellten Ausführungsform, nach welcher der Nockenflansch 3 quadratisch mit vier gleich ausgebildeten Nockenflächen 18 ausgebildet ist, theoretisch ein großer Verdrehwinkel von 45° in positiver und negativer Richtung und praktisch ein großer Verdrehwinkel von etwa 40° erreicht werden kann, da die dem maximalen Winkel entsprechende Lücke /. 1 durch die als Endanschläge dienenden Federkappen 15 geringfügig verkleinert wird. Durch die Änderung der Form der Nockenflächen 18 lassen sich jo verschiedene Verdreheigenschaften problemlos erreichen.

Nach einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung kann die Lücke L 1 auch vergrößert werden, so daß die Federkappen 15 nicht die Funktion von Endanschlagen übernehmen können. Eine in dieser Weise ausgebildete Scheibe kann als Drehmomentbegrenzer Verwendung finden. Wenn nämlich das Drehmoment einen vorher festgelegten Wert übersteigt, bewegt sich jede Rolle 19 über die runde Oberseite fund bewegt sich auf die benachbarte Nockenfläche 18, so daß überschüssige Kraft nicht auf die Nabe 1 übertragen wird.

Die Anordnung von Reibscheiben 4, durch welche eine Hysterese erzeugt wird, erübrigt sich hier, da das Hysteresedrehmoment ausschließlich durch Reibung zwischen den Rollen 19 und den Nockenflächen 18 erzeugt wird, wobei sich die bevorzugte Eigenschaft erreichen läßt, daß das Hysteresedrehmoment im wesentlichen in Übereinstimmung mit der zunehmenden Last oder dem übertragenen Drehmoment anwächst. Da in einem solchen Fall das Hysteresedrehmoment bei kleinem Verdrehwinkel sehr klein ist, lassen sich Geräusche, die durch das Aneinanderschlagen der Zähne hervorgerufen werden, insbesondere im Leerlauf, wo starke Drehmomentschwingungen hervorgerufen werden, verhindern.

Der Nockenflansch kann auch in Form eines Dreiecks ausgebildet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupplungsscheibe mit einer Keilnabe und einem an dieser vorgesehenen Nockenflansch, mit einer Kupplungsplatte und einer Halteplatte, die über Hebelstifte miteinander verbunden sind, und mit Hebeln, die in ihrem mittleren Bereich schwenkbar auf den Hebelstiften gelagert sind und deren radial äußerer Hebelarm von tangential angeordneten Torsionsfedern beaufschlagt wird, die die Enden der radial inneren Hebelarme an die Nockenflächen des Nockenflansches drücken, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei sich kreuzende Hebel (22,23) auf einem Hebeistift (7) gelagert sind, daß die inneren Hebelarme jeweils zweier auf benachbarten Hebelstiften (7) gelagerten Hebel mit einer gemeinsamen Nockenfläche (18) des Nockenflansches (3) über Roilkörper (19) zusammenwirken und daß die äußeren Hebelarme jeweils zweier auf benachbarten Hebelstiften gelagerten Hebel gemeinsam eine Torsionsfeder (16) in entgegengesetzter Richtung beaufschlagen.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenflansch (3) im wesentlichen quadratisch ausgebildet bt und vier Nokkenflächen (18) aufweist, an deren jeder ein Rollkörper (19) anliegt.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden jeder Torsionsfeder (16) an i-ederkappen (15) anliegen, die bei maximalem Verdrehwinkel als End~nschläge einander berühren.

4. Kupplungsscheibe nach einem d ·: Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenoberfläche des Flansches (3) Scheitel (P) aufweist, über welche die Rollen (19) bei Überschreiten eines vorgegeben maximalen zu übertragenden Drehmoments bzw. eines maximalen Drucks auf die Torsionsfedern (16) hinwegbewegbar sind.

5. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß jede Nockenfläche (18) im Mittelbereich ihrer Umfangserstreckung ihren kürzesten radialen Abstand von der Scheibenmitte aufweist und von dort aus in radialer Richtung bogenförmig nach außen verlaufend ausgebildet ist, wobei die jeweils benachbarten Nockenflächen (18) durch runde Scheitel (P) durchgehend ausgebildet sind.