Unterschied zwischen der dämpfung von torsionsdämpfer in der kupplungsscheibe

Torsionsdämpfer haben eine wichtige Funktion in der Kupplung: Modelle mit mehrstufiger Dämpfwirkung werden zum Reduzieren von Schwingungen im Antriebsstrang eingesetzt.

Häufige Fehleinschätzung bei Kupplungen mit permanentem Nebenabtrieb

Beim Einbau von Kupplungen mit permanentem Nebenabtrieb kommt es häufig zu Missverständnissen, da die Federn des Torsionsdämpfers konstruktionsbedingt locker in den Federfenstern liegen. Dies stellt keinen Mangel dar, der Torsionsdämpfer ist also nicht defekt.

Resonanzschwingungen reduzieren

Auftretende Schwingungen und Vibrationen im Antriebsstrang und im angetriebenen Aggregat (z.B. Hydraulikpumpe) verursachen Geräusche und erhöhen den Verschleiß der umliegenden Komponenten. Um Resonanzschwingungen aus überlagerten Schwingungen von Antriebsstrang und angetriebenem Aggregat zu reduzieren, werden Torsionsdämpfer mit mehrstufiger Dämpfwirkung eingesetzt.

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Torsionsdämpfer mit mehrstufiger Dämpfwirkung

Geräusche im ausgebauten Zustand sind kein Mangel

Schraubenfedern mit unterschiedlichen Dimensionen (Länge, Materialstärke und Anzahl der Windungen) werden paarweise gegenüberliegend in den Torsionsdämpfer eingesetzt. Die Federn haben wegen unterschiedlicher Dimensionen entsprechend Spiel im Federfenster. Die Federn der ersten Stufe sitzen passend im Fenster, die Federn der jeweils nächsten Dämpfungsstufe sind etwas kürzer und haben dementsprechend mehr Spiel. Bei ausgebauter Kupplung bewegen sich die Federn deshalb im Federfenster der Trägerplatte und verursachen durch das große Spiel eventuell Klappergeräusche. Dies ist konstruktionsbedingt und stellt keinen Mangel dar.

Hervorragende Dämpfung bei hoher Belastbarkeit

Im Betrieb ist ein Klappern der Federn ausgeschlossen, da sie durch die Rotationskräfte an einem Ende des Federfensters anliegen. Abhängig vom Verdrehwinkel zwischen Torsionsdämpfer und Kupplungsscheibe greifen nacheinander die Federpaare der entsprechenden Dämpfungsstufe, wodurch eine mehrstufige Dämpfwirkung erreicht wird. Auf diese Weise konstruierte Modelle von Nebenabtriebskupplungen gewährleisten hohe Geräusch- und Vibrationsdämpfung bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit.

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Weitere Informationen

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer Nabe und einem Scheibenkörper sowie zwischen diesen Teilen liegenden Schwingungsdämpfern mit in LJmfangsrichtung nachgiebigen Federn, wobei der Federsatz mindestens eines Schwingungsdämpfers Schraubenfedern aufweist, deren Achse sich tangential zu einem um die Scheibenachse liegenden Kreis erstreckt und die Schwingungsdämpfer unterschiedlich für verschiedene Betriebsbereiche, nämlich Leerlauf- und Normalbereich, ausgebildet sind, wobei der erste Schwingungsdämpfer bei Übergang vom Leerlauf- in den Normalbereich überbrückt wird. Durch eine solche Ausbildung der Kupplungsscheibe soll neben der Dämpfung der Drehschwingungen im Normalbereich auch eine Dämpfung im Leerlaufbereich vorgenommen werden, um die Entstehung von Geräuschen in dieser Betriebsphase zu verhindern.

Eine Kupplungsscheibe der vorbeschriebenen Gatlung ist durch die französische Patentschrift 1 389 604 bekannt. Diese Ausführung ist kompliziert im Aufbau und befriedigt bisher in der Praxis wenig.

Weiterhin sind Kupplungsscheiben der oben genannten Gattung bekannt aus der französischen Patentschrift 1366 445 und aus der USA.-Patentschrift 3 101 600. Bei beiden Ausführungen sind die Federn zur Schvingungsdämpfung auf verschiedenen Durchmessern koaxial zur Nabe angeordnet und ermöglichen Federkcnnliiiien mit unterschiedlicher Steigung. Durch die Art der Anordnung der verschiedenen Federsätze benötigen diese Kupplungsscheiben jedoch in radialer Richtung viel Raum, wobei zusätzlich viele einzelne Federn Verwendung finden müssen.

Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht somit darin, ausgehend von einer Kupplungsscheibe gemäß dem eingangs genannten Gattungsbegriff, eine Anordnung zu schaffen, die eine einwandfreie Dämpfung der Drehschwingungen sowohl im Leerlauf- als auch im Normalbetricbsbereich ermöglicht, wobei Geräusche und Stöße in der Kraftübertragung vermieden werden sollen, bei möglichst einfachem Aufbau der Kupplungsscheibe.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der erste für den Leerlaufbereich bestimmte Schwingungsdämpfer in einem Vcrdrehwinkclbereich von etwa ±9"" arbeitet, eine sehr flache Federkennlinie mit einer Federkonstanten bis zu 0,5 kpm pro Grad und ein Reibmoment kleiner als etwa 0,3 kpm für PKW-Kupplungsscheiben und 1 kpm für I KW-Kupplungsscheiben aufweist und der zweite für den Normalbereich bestimmte Schwingungsdämpfer, der mit seinem Verdrehwinkelbercich an den ersten Dämpfer anschließt, einen relativ steilen Anstieg der Federkennlinie mit einer Federkonstanten zwischen 1,5 kpm pro Grad und 10 kpm pro Grad für PKW-Kupplungsscheiben und K) kpm pro Grad und 70 kpm pro Grad für LKW-Kupplungsscheiben sowie ein Reibmoment von etwa 0,5 bis 2 kpm für PKW-Kupplungsscheiben und 3 bis 20 kpm für LKW-Kupplungsschciben aufweist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine Kupplungsscheibe mit einer Schwingungsdämpferkombination, die infolge einer zunächst sehr schwach im Lecrlaufbereich und sehr stark im Normalbereich ansteigenden Kennlinie störende Geräusche und Stöße in der Kraftübertra- n\na verhindert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, daß im Anschluß an den ersten Schwingungsdämpfer nach dessen Überbrükkung ein Übergangsbereich vorgesehen ist, wobei ein der Federn des zweiten Dämpfers in der Ausgangslage von diesen entfernten Anschlägen gegenüberliegt, so daß im Übergangsbereich info'^e der nur teilweisen Federbeaufschlagung eine Federkennlinie erzielt wird, die zwischen den Kennlinien für Leerlauf- und Normalbeieich liegt. Diese Ausbildung bietet besondere Vorteile deswegen, weil der Übergang von der flachen Kennlinie für den Lee.Iaufbereich zu der steilen Kennlinie für den Normalbereich über eine Zwischenstufe erfolgt, so daß Stöße und somit Überbeanspruchungen der Übertragungsteile bzw. Geräuschbildung vermieden werden.

Weiterhin ist es im Sinne der Erfindung besonders vorteilhart, daß Anschläge des zweuen Schwingungsdämpfers Anschlägen an der Nabe mit einer Entfernung gegenüberliegen, die dem maximalen Verdrehwinkel des ersten Schwingungsdämpfers entspricht und Haltebolzen zwischen dem ersten und dem zweiten Schwingungsdämpfer mit einem demgegenüber größeren Spiel vorgesehen sind. Diese Ausbildung hat zur Folge, daß beim Übergang von dem ersten zum zweiten Schwingungsdämpfer der erste aus dem Kraftübertragungsweg ausgeschaltet wird, wodurch Drehstöße, die bei Normalbetrieb auftreten, den Leeriuufdämpfer nicht belasten, so daß dieser relativ klein dimensioniert werden kann.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Er:', idung ist darin zu sehen, daß die Anschläge zwischen zweitem Schwingungsdämpfer und Nabe aus einem Keilnutaußenprofil auf dieser Nabe und einem Keilnutinnenprofil in der Bohrung der Nabe des zweiten Schwingungsdämpfers bestehei. .;nd die Haltebolzen zwischen erstem und zweitem Schwingungsdämpfer, die an der Nabe des zweiten Schwingungsdämpfer befestigt sind, sich in LJmfangsrichtung erstreckenden Aussparungen des Flansches des ersten Schwingungsdämpfers befinden und zugleich zur Befestigung der Seitenbleche des ersten Schwingt..'^sdämpfers an der Nabe des zweiten dienen. Dies ergibt eine besonders einfache Ausbildung der Anschläge und Verbindungsmittel und damit einen besonders einfachen Aufbau der gesamten Kupplungsscheibe.

Weitere vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten ergeben sich aus der Beschreibung, die zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes umfaßt. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen in

F i g. 1 einen Längsschnitt nach der Linie I-I in F i g. 2 durch eine Kupplungsscheibe mit zwei Schwingungsdämpfern,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kupplungsscheibe nach der Linie II-JI in Fig. 1,

Fig. 3 den Verlauf der Federkcnnlinien einer Schwingungsdampferkombination gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V in F i g. 4 und

Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 4.

Die in F i g. I und 2 dargestellte Kupplungsscheibe bestellt aus der Nabe 1, Jem Scheibenkörper 2, einem ersten Schwingungsdämpfer 4 und einem zweiten Schwingungsdämpfer 3. Der Scheibenkörper 2 trügt an seinem Außenrand beidseitig Reibbeläge 20 und

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is! über die Schwingungsdämpfer 3 und 4 mit der erste Dämpfer 4 ν ird überbrückt und ausschließlich Nabe 1 verbunden. der zweite Schwingungsdämpfer 3 tritt in Aktion. Der zweite Schwingungsdämpfer 3 weist eine Diese Dämpfung im Normalbereich erstreckt sich Nabe 5 auf, an der die Seitenbleche 6 und 7 befestigt beim Ausführungsbeispiel von 8 bis 12 , ist aber sind. Das Seitenblech 6 ist axial verschiebbar und 5 nicht an einen derartigen Wert gebunden. Die Keniisleht unter der Wirkung der Anpreßfedern 11, die linie in diesem Normalbereich steigt wesentlich stärziisammen mit den Seitenblechen 6 und 7 durch die ker als im Leerlauibereich und zeigt in ihrem unteren Haltebolzci* 10 mit der Nabe S verbunden sind. Das Teil einen weiteren Knick. Dieser kann dadurch er-Seitenblech 6 wird zusammen mit den vorzugsweise zielt werden, daß beim Übergang vom Leerlauf- zum aus Reibmaterial bestehenden Dämpfungsscheiben 9, 10 Normalbereich zunächst nur ein Teil der Federn 8 dem Scheibenkörper 2 und weiteren Zwischenringen am Scheibenkörper 2 bzw. an den Seitenblechen 6 gegen das Seitenblech 7 gedruckt, so daß bei einer und 7 anliegt, während bei einem anderen Teil der Verdrehung der Seitenbleche 6 und 7 und des Schei- Federn 8 hier in -Umfangsrichtung zunächst ein Spiel benkörpers 2 gegeneinander ein Reibmoment zu vorgesehen ist. Solange nur ein Teil der Federn 8 überwinden ist. i5 beaufschlagt wird, verläuft demgemäß die Kennlinie Die Seitenbleche 6 und 7 sowie die Dämpfungs- flacher und nimmt dann erst nach Einsatz sämtlicher scheiben 9, der Scheibenkörper 2 und weitere vor- Federn 8 ihre stärkste Neigung an. Es ist vorteilhaft, handene Zwischenringe sind mit Aussparungen zur einen derartigen Übergangs!·«reich vorzusehen, um Aufnahme der Federn 8 versehen, die eine federnde damit einen weichen Übergang von der Leerlauf-Verdrehung des Scheibenkörpers 2 g.genüber den 20 dämpfung zur Normaldämpfung zu erzielen.
Seitenblechen 6 und 7 zulassen. Die Nabe 5 des Die Kupplungsscheibe, wie sie in den Fig. 4, 5 /weiten Schwingungsdämpfer 3 ist drehbar auf der und 6 dargestellt ist, hat einen ganz ähnlichen Aufbau Nabe 1 der Kupplungsscheibe angeordnet, wobei die wi.· die in den Fig. 1 und 2 dargstellte. Insbesondere Außenfläche der Nabe 1 zur Lagerung und Zentrie- ist der Kennlinienverlauf hier derselbe wie er aus rung dient. 25 F i g. 3 hervorgeht. Die Kupplungsscheibe besteht Die Nabe 5 ist über das gleichfalls mit den Halte- auch hier wieder aus der Nabe I1 dem Scheibenkörbolzen 10 an ihr befestigte Seitenblech 12 mit dem per 2 und den beiden Schwingungsdämpfern 3 und 4. ersten Schwingungsdämpfer 4 verbunden. Dieser Abweichend von der Ausführung nach Fig. I Schwingungsdämpfer 4 umfaßt außer dem Seiten- und 2 ist lediglich die Verbindung der beiden Schwinblcch 12 den sich radial erstreckenden Flansch 14, 3" gungsdämpfer 3 und 4 untereinander und mit der der bei dieser Ausfiihrungsform einstückig mit der Kupplungsscheibennabe 1. So ist der radiale Flansch Nabe 1 ausgebildet ist. An der äußeren Seite des 22 des ersten Schwingungsdämpfers 4 über AnFlansches 14 ist das Seitenblech 13 vorgesehen, das schlage 24 auf der Nabe 1 befestigt, wobei diese Anmit dem Seitenblech 12 über Haltebolzen 16 verbun- schlage 24 — wie dargestellt — als Keilnutinnenden ist, wobei die beiden Seitenbleche durch die An- 35 profil am Flansch 22 und als KeilnutauHenprofil auf schlage 17 in dem gegenseitigen erforderlichen der Nabe 1 ausgebildet sind. Die Befestigung des axialen Abstand gehalten werden. Flansches 22 auf der Nabel erfolgt durch die An-

Wic beim zweiten Schwingungsdämpfer 3 sind schlage 24 praktisch spielfrei.

auch bbim ersten in auf dem Umfang "erteilten Aus- Mit dem zweiten Schwingungsdämpfer 3 steht der sparungen des Flansches 14 und der Seitenblcche 12 40 erste Schwingungsdämpfer 4 über Hcltebolzen 26 in und 13 Federn 15 angeordnet, die eine elastische Verbindung, die die Nabe 21 dis zweiten Scliwin-Verdrchung der Seitenblcche 12 und 13 gegenüber gungsdämpfers 3 durchdringen und die Seitenblechc dem Flansch 14 zulassen. Zwischen dem Flansch 14 13 und 23 des ersten Schwingungsdämpfers 4 sowie und den Seitenblechen 12 und 13 sind Reibringe 19 die Seitenbleche 6 und 7 des zweiten Schwingungsvorgcschen, die beispielsweise durch das Seitenblech 45 dämpfers 3 und dessen Nabe 21 zusammenhalten. 13 angepreßt werden, wenn dieses Seitenblech im Der Flansch 22 weist gegenüber dem Haltebolzcn 26 Rohzustand tellerförmig ausgebildet wird, wodurch ein Spiel in Umfangsrichtung auf, da sich die Bolzen sich im eingebauten Zustand eine Vorspannung er- 26 in Aussparungen 27 des Flansches 22 befinden, gibt. Auch bei diesem ersten Schwingungsdämpfer 4 din sich in Umfangsrichtung erstrecken. Dieses Spiel ist also bei einer elastischen Verdrehung der Seiten- 50 ist größer als der Arbeitswinkelbereich für die Lcerblcche 12 und 13 gegenüber dem Flansch 14 ein laufdämpfung. um zu verhindern, daß der erste Rcibrnoment zu überwinden. Der Flansch 14 ist an Schwingungsdämpfer 4 während des Bcfiebes im seinem äußeren Umfang mit Aussparungen 18 vcr- Normalberc;ch eingeschaltet bleibt,
sehen, in denen die Anschläge 17 liegen, wodurch Die Hinschaltung des zweiten Schwingungsdämpcine Begrenzung des Verdrehweges des ersten Schwin- 55 fers 3 im Normalbercich erfolgt dadurch, daß die jningsdiimpfcrs 4 erzielt wird. Anschlage 25, die zwischen der Kupplungsscheiben-Aus diesem Aufbau und der in Fig. .1 dargestell- nabe 1 und der Nabe 21 des zweiten £chwingungsten Kennlinie ergibt sich die Arbeitsweise der beiden dämpfers 3 angeordnet sind, mit einem Spiel aus-Schwingungsdämpfer 4 und 3, Im Bereich bis etwa geführt sind, das dem gewünschten Arbeitswinkel-8n Verdrchwinkel verläuft die Kennlinie sehr flach, 6" bereich des ers'en Schwingungsdämpfers 4 entspricht, d. h., es arbeitet ausschließlich der ersle Schwin- Die Anschläge 25 bestehen beim Ausführungsbeigungsdämpfer4, während sich in dieser Phase der spiel aus einem Keilnutaußenprofil auf der Nabel zweite Schwingungsdämpfer 3 wie eine starre Scheibe und einem Keilnutinnenprofil in der Nabe 21, wobei verhält. Dieser Bereich dient beispielsweise zur diese Profile so ausgeführt sind, daß sie gegenein-Dämpfung der im Leerlaufbereich einer Brennkraft- 65 ander ein Spiel in Umfangsrichtung aufweisen (siehe maschine auftretenden Drehschwingungen. Naclh F i g. 5). Aus der F i g. 6 ist dabei zu ersehen, daß die einem Verdrehwinkcl von 8° kommen die Anschläge Anschlüge 24 zwischen Flansch 22 und Nabe I spiel-17 in den Aussparungen 18 zur Anlage, el. h., der frei ausgeführt sind.

Auch in der Wirkungsweise entspricht eine Kupplungsscheibe, wie sie in den F i g. 4 bis 6 dargestellt ist. im wesentlichen einer Kupplungsscheibe gemäß Fig. I und 2. Ein Unterschied besteht nur insofern, als — wie schon erwähnt — der erste Schwingungsdämpfer 4 bei der Ausführung nach den F i g. 4 bis 6 beim Übergang in den Normalbereich nicht im Kraft-RuB verbleibt und somit entlastet ist. Die Verbindung zwischen der Nabe 1 und dem zweiten Schwingungsdämpfer 3 erfolgt nach Ausnutzung des Spieles in den Anschlägen 25 direkt über die Anschläge 25.

Zur Erzielung der abgeknickten Kennlinie im Normalbereich, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist, ist auch bei der Kupplungsscheibe nach den F i g. 4 bis 6 die gleiche Maßnahme vorgesehen wie bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2. Aus Fig. 5 und 6 geht hervor, daß drei der Federn 8 des zweiten Schwingungsdämpfers 3 zunächst ausgeschaltet bleiben, da die Aussparung mit den Anschlägen 28 im Scheibenkörper 2 größer als in den Seitenblechen 6 und 7 ist, so daß diese Federn 8 erst nach Überwindung dieses Spiels zur Wirkung kommen.

Aus dem in der Beschreibungseinleitung dargelegten Stand der Technik ist eine Lehre zur Abstimmung der einzelnen Federsätze sowie der Reibeinrichtungen as der Schwingungsdämpfer einer Kupplungsscheibe gemäß dem Oberbegriff nicht zu entnehmen. Dabei gilt der Anspruch 2, dessen Merkmal durch die französische Patentschrift 1 366 445 an sich bekannt ist, als reiner Unteranspruch nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch.