DE3638938A1 - Haltekonstruktion fuer die federn einer daempfungsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltekonstruktion für die Federn einer Dämpfungsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Bei einigen Dämpfungsscheiben nach älterer Vorstellung, wie sie in modifizierter Form zum Beispiel in dem US- Patent 44 85 907 oder der entsprechenden japanischen Patentanmeldung 55-1 33 812 beschrieben sind, sind die Flansche von Naben, welche Ausgangsteile bilden, in Umfangsrichtung mit Seitenplatten verbunden, welche Eingangsteile bilden, und zwar durch drei Arten von Federn bzw. erste, zweite und dritte Federn. Wenn bei Dämpfungsscheiben dieser Art die Seitenplatten relativ zu dem Flansch nicht verdreht sind, das heißt sich im Ausgangszustand befinden, greifen die ersten Federn in Öffnungen, die in dem Flansch und den Seitenplatten ausgebildet sind, während die zweiten und dritten Fe­ dern in die Öffnungen in dem Flansch oder den Seiten­ platten greifen und dort gehalten sind. Die erste(n) Feder(n) wird (werden) über den gesamten Torsionsvor­ gang hinweg zusammengedrückt. Wenn der Torsionswinkel zwischen den Seitenplatten und dem Flansch über einen ersten vorgegebenen Wert hinaus anwächst, dann werden die zweiten Federn zusammengedrückt, während die drit­ ten Federn zusammengedrückt werden, wenn der Torsions­ winkel größer wird als ein zweiter vorgegebener Wert. Auf diese Weise ändert sich die Torsions- bzw. Dämp­ fungscharakteristik zweimal und verfügt über drei Stu­ fen innerhalb eines Vorgangs in positiver Richtung. Dadurch lassen sich Drehmomentstöße wirksam dämpfen.

Bei der vorstehend geschilderten Ausführung greifen sämtliche zweiten und dritten Federn allerdings nur an den Kanten der Öffnungen in dem Flansch oder den Seitenplatten an und sind im torsionsfreien Zustand in Umfangsrichtung von den Kanten der Öffnungen in den Seitenplatten oder dem Flansch beabstandet. Wenn nun die zweiten und dritten Federn so gestaltet sind, daß sie im torsionsfreien Zustand durch die Kanten der Öffnungen in dem Flansch gehalten werden, so müssen in den Seitenplatten Öffnungen mit großer Umfangslänge ausgebildet werden, damit die zweiten und dritten Fe­ dern im torsionsfreien Zustand bzw. Ausgangszustand nicht an den Kanten dieser Öffnungen angreifen können. Durch diese mit großer Umfangslänge bemessenen Öffnun­ gen verringert sich der in Umfangsrichtung vorgesehene Abstand zwischen den jeweils benachbarten Öffnungen ebenso wie der Abstand zwischen den Öffnungen und An­ schlagbolzen, die zur Begrenzung des maximalen Tor­ sionswinkels an den Seitenplatten befestigt sind. Die Folge davon ist eine geringere Festigkeit der Seiten­ platten. Das bedeutet mit anderen Worten, daß, will man die Seitenplatten mit genügend hoher Festigkeit ausstatten, die Ausbildung der Öffnungen mit großer Umfangslänge ein Problem bereitet und damit auch die Bemessung eines für die effektive Dämpfung von Dreh­ momentstößen genügend großen maximalen Torsionswinkels.

Wenn dagegen die Öffnungen in den Seitenplatten zur Halterung der zweiten und dritten Federn dienen sol­ len, so müßten die mit langer Umfangslänge bemessenen Öffnungen in dem Flansch ausgebildet werden, und zwar derart, daß im torsionsfreien Zustand bzw. Ausgangszu­ stand zwischen den Öffnungskanten und den zweiten und dritten Federn Lücken bzw. Zwischenräume vorhanden sind. Durch die kurzen Abstände, die dann zwischen den jeweils benachbarten Öffnungen sowie zwischen den Öff­ nungen und Aussparungen für die Hindurchführung der Anschlagbolzen verblieben, würde der Flansch ähnlich wie die Seitenplatten im vorstehend genannten Fall an Festigkeit verlieren, und auch hier würde es Schwierig­ keiten bereiten, den Torsionswinkel für die effektive Dämpfung von Drehmomentstößen genügend groß zu bemes­ sen, wenn gleichzeitig für höhere Festigkeit des Flan­ sches gesorgt werden soll.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Haltekonstruktion für die Federn einer Dämpfungsschei­ be derart auszubilden, daß die Öffnungen zum Erreichen eines für die wirksame Dämpfung von Drehmomentstößen genügend großen maximalen Torsionswinkels ohne gleich­ zeitigen Verlust an Festigkeit des Flansches und/oder der Seitenplatten mit ausreichender Länge bemessen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu ist die erfindungsgemäße Haltekonstruktion für die Federn einer Dämpfungsscheibe wie folgt ausgebil­ det, nämlich mit einem ringförmigen Ausgangsteil, mit einem Paar ringförmiger Eingangsteile auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Ausgangsteils, mit er­ sten, zweiten und dritten Federeingriffseinrichtungen, die voneinander beabstandet und in den Eingangsteilen sowie in dem Ausgangsteil vorgesehen sind, und mit er­ sten, zweiten und dritten Federmechanismen, die je­ weils in den ersten, zweiten und dritten Federein­ griffseinrichtungen vorgesehen sind und die Eingangs­ teile mit dem Ausgangsteil in Umfangsrichtung ela­ stisch verbinden, wobei die Eingriffseinrichtungen der­ art ausgebildet sind, daß im torsionsfreien Zustand bzw. im Ausgangszustand der erste Federmechanismus durch die erste Eingriffseinrichtung in den Eingangs­ und Ausgangsteilen, der zweite Federmechanismus nur durch die zweite Eingriffseinrichtung in den Eingangs­ teilen und der dritte Federmechanismus nur durch die Eingriffseinrichtung in dem Ausgangsteil gehalten wird.

Wenn bei dieser Ausbildung ein Drehmoment von den Ein­ gangsteilen auf das Ausgangsteil übertragen wird, so werden der erste, zweite und dritte Federmechanismus zusammengedrückt, wodurch sich das Eingangsteil rela­ tiv zu dem Ausgangsteil verdreht.

Solange der Torsionswinkel kleiner ist als der vorge­ gebene erste Wert, wird nur der erste Federmechanismus zusammengedrückt. Deshalb findet eine starke Änderung des Torsionswinkels gegenüber einer schwachen Änderung des Drehmoments statt.

Wenn der Torsionswinkel über den zweiten vorgegebenen Wert ansteigt, so greift der zweite Federmechanismus, der nur durch die Eingriffseinrichtung in dem Eingangs­ teil gehalten wurde, nunmehr in die Eingriffseinrich­ tung in dem Ausgangsteil und wird zusammengedrückt. Deshalb verkleinert sich die Änderungsrate des Tor­ sionswinkels gegenüber der Änderungsrate des Drehmo­ ments.

Übersteigt der Torsionswinkel den vorgegebenen zweiten Wert, so greift der dritte Federmechanismus, der nur durch die Eingriffseinrichtung in dem Ausgangsteil ge­ halten wurde, nunmehr in die Eingriffseinrichtung in dem Eingangsteil und wird zusammengedrückt. Dadurch kommt es zu einer noch weiteren Verkleinerung der Än­ derungsrate des Torsionswinkels gegenüber der Ände­ rungsrate des Drehmoments.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Dämpfungsscheibe als Kupplungsscheibe in zum Teil abgeschnittener Darstellung;

Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie II-II in Fig. 1.

Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Ausgangswelle 1 (wovon nur die Mittellinie dargestellt ist) auf eine Nabe 2 auf­ gekeilt, die mit einem Ringflansch 3 versehen ist. Die Nabe 2 und der Ringflansch 3 bilden ein Ausgangsteil. Auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Flan­ sches 3 ist ein Paar ringförmiger Seitenplatten 5 an­ geordnet. Ein Reibbelag 7 ist über Pufferplatten 6 mit einem radial äußeren Bereich einer der Seitenplatten 5 verbunden. Ringförmige Zwischenplatten 8 sind je­ weils zwischen dem Flansch 3 und den Seitenplatten 5 angeordnet. Die Seitenplatten 5 und die Zwischenplat­ ten 8 bilden ein Eingangsteil.

Ein mit geringer Reibkraft bemessenes Reibungselement 10 ist zwischen den radial inneren Bereichen jeder Zwischenplatte 8 und dem Flansch 3 angeordnet, während ein mit großer Reibkraft bemessenes Reibungselement 11 zwischen den radial inneren Bereichen jeder Zwi­ schenplatte 8 und der diesen benachbarten Seitenplat­ te 5 vorgesehen ist. Die Reibelemente 10 und 11 sind zum Beispiel in Form von Reibplatten, Reibscheiben und /oder gewellten Federn vorgesehen. Eine zylinderförmige Muffe 12 umschließt die äußere Peripherie des in Fig. 2 linken Abschnitts der Nabe 2 und ist in die innere Peripherie der Seitenplatte 5, der Zwischenplatte 8 und der Reibelemente 10 und 11 eingesetzt bzw. einge­ paßt.

Beide Seitenplatten 5 sind an deren radial äußeren Be­ reichen durch Anschlagbolzen 15, die sich axial, das heißt parallel zur Ausgangswelle 1, erstrecken, fest miteinander verbunden. Der Flansch 3 weist in seinen radial äußeren Bereichen Ausnehmungen 16 auf, durch welche sich Anschlagbolzen 15 hindurcherstrecken. Bei­ de Zwischenplatten 8 sind an deren radial äußeren Be­ reichen fest bzw. verdrehfest miteinander verbunden, nämlich durch sich axial erstreckende Zwischenbolzen 17, die Ausnehmungen 18 durchgreifen, welche in dem Flansch 3 ausgebildet sind.

Erste Torsionsfedern 20 (zusammendrückbare Schrauben­ federn) sind zwischen den radial inneren Bereichen der Seitenplatten 5 angeordnet. Die Federn 20 befinden sich in Öffnungen 25, die in dem Flansch 3 ausgebildet sind, und sitzen mit ihren Enden jeweils auf Feder­ sitzen 23. Jeder Federsitz 23 weist Vorsprünge 24 auf, die in axial entgegengesetzten Richtungen in Öffnungen 26 vorspringen, die in den Zwischenplatten 8 ausgebil­ det sind.

Dritte Federn 22 (zusammendrückbare Schraubenfedern) sind zwischen den radial äußeren Bereichen der Seiten­ platten 5 angeordnet. Die Federn 22 befinden sich in Öffnungen 27, die in dem Flansch 3 ausgebildet sind. Beide Seitenplatten 5 weisen konkav geformte Bereiche bzw. Höhlungen 28 auf, in denen die Federn 22 teil­ weise aufgenommen sind.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind jeweils drei Federn 20 und 22 vorgesehen, die in tangentialer Richtung der Scheibe angeordnet sind und in Umfangsrichtung Abstän­ de zueinander aufweisen. Drei zweite Federgruppen 21 sind ebenfalls in dem radial äußeren Bereich der Schei­ be angeordnet, deren jede aus zwei koaxial angeordne­ ten zusammendrückbaren Schraubenfedern mit kleinem und großem Durchmesser besteht, die sich in tangentialer Richtung der Scheibe erstrecken. Die Federgruppen 21 und die Federn 22 sind einander abwechselnd in der Scheibe vorgesehen und weisen in Umfangsrichtung Ab­ stände zueinander auf. Der Flansch 3 und die Seiten­ platten 5 zeigen Öffnungen 29 und 30, in welchen sich jeweils die Federgruppen 21 befinden.

Im Ausgangszustand bzw. torsionsfreien Zustand der Scheibe, wie dieser in Fig. 1 dargestellt ist, grei­ fen die Federsitze 23 an beiden Enden jeder Feder 20 an den Kanten der Öffnungen 25 und 26 in dem Flansch 3 und in den Zwischenplatten 8 an.

Beide Enden jeder Feder 22 greifen nur an den Kanten der Öffnungen 27 in dem Flansch 3 an und sind in Um­ fangsrichtung durch Zwischenräume N und n, die positi­ ven und negativen zweiten Torsionswinkeln (z. B. +16,5 und -7,5°) entsprechen, von den Endwänden 31 der Höh­ lungen 28 in den Seitenplatten 5 beabstandet. Beide Enden der Federn der Federgruppen 21 greifen nur an den Kanten der Öffnungen 30 in den Seitenplatten 5 an und sind in Umfangsrichtung durch Zwischenräume M und m, die positiven und negativen ersten Torsionswinkeln (z. B. +11 und -5°) entsprechen, von den Kanten der Öffnungen 29 in dem Flansch 3 beabstandet.

Darüber hinaus ist im torsionsfreien Zustand der Schei­ be jeder Anschlagbolzen 15 durch Zwischenräume S und s, die positiven und negativen maximalen Torsionswin­ keln (z. B. +18 und -9°) entsprechen, in Umfangsrich­ tung von den Kanten der Ausnehmungen 16 beabstandet. jeder Zwischenbolzen 17 ist durch Zwischenräume Q und q, die etwas größer bemessen sind als die ersten Tor­ sionswinkel, in Umfangsrichtung von den Kanten der Ausnehmungen 18 beabstandet.

Der Betrieb ist wie folgt: Wenn der Belag 7 durch ei­ nen entsprechenden Mechanismus (nicht dargestellt) an ein nicht gezeigtes Schwungrad gedrückt wird, so wird ein Drehmoment über den Belag 7 von dem Schwungrad auf die Seitenplatten 5 und von dort über die Federn 20, 21 und 22 auf den Flansch 3 und schließlich über die Nabe 2 auf die Ausgangswelle 1 übertragen. Bei diesem Vorgang werden die Federn 20, 21 und 22 mit einer Kraft zusammengedrückt, die dem übertragenen Drehmo­ ment entspricht, derart, daß sich die Seitenplatten 5 und Zwischenplatten 8 relativ zu dem Flansch 3 ver­ drehen.

Wenn das übertragene Drehmoment bei dem oben beschrie­ benen Vorgang klein ist, so sind die Seitenplatten 5 und die Zwischenplatten 8 durch die Reibungskraft der Reibelemente 11 verdrehfest miteinander verbunden. Deshalb werden bei einem kleinen Drehmoment, das heißt bei einem Torsionswinkel unterhalb des vorgegebenen ersten Werts, nur die Federn 20 zwischen den Zwischen­ platten 8 und dem Flansch 3 zusammengedrückt. Demzu­ folge kommt es zu einer großen Änderung des Torsions­ winkels gegenüber einer kleinen Änderung des übertra­ genen Drehmoments. Darüber hinaus entsteht in dieser ersten Betriebsstufe eine Gleitreibung nur an den Flä­ chen der Reibelemente 10, so daß in der Verdreh- oder Dämpfungscharakteristik eine kleine Hysterese erzeugt wird.

Wenn der Torsionswinkel über den vorgegebenen ersten Wert hinaus ansteigt, nämlich in der zweiten Betriebs­ stufe, so greifen die Federn der Federgruppen 21, die bisher nur durch die Kanten der Öffnungen 30 in den Seitenplatten 5 gehalten wurden, an den Kanten der Öffnungen 29 in dem Flansch 3 an und werden zusammen­ gedrückt. Deshalb verkleinert sich die Änderungsrate des Torsionswinkels gegenüber der Änderungsrate des übertragenen Drehmoments.

Reicht der Torsionswinkel über den vorgegebenen zwei­ ten Wert hinaus, nämlich in der dritten Betriebsstufe, so greifen die Federn 22, die bisher nur durch die Kanten der Öffnungen 27 in dem Flansch 3 gehalten wur­ den, an den Endwänden der Höhlungen bzw. Vertiefungen 28 in den Seitenplatten 5 an und werden zusammenge­ drückt. Deshalb kommt es zu einer weiteren Verkleine­ rung der Änderungsrate des Torsionswinkels gegenüber der Änderungsrate des übertragenen Drehmoments.

In der zweiten und dritten Betriebsstufe gelangen die Zwischenbolzen 17 in die Ausnehmungen 18, wodurch die Zwischenplatten 8 mit dem Flansch 3 verdrehfest ver­ bunden werden. Dadurch kommt es zu einer Verdrehung der Seitenplatten 5 relativ zu den Zwischenplatten 8, und es entsteht Schlupf an den Flächen der Reibelemen­ te 11, derart, daß durch die Reibung an den Elementen 11 in der Dämpfungscharakteristik eine große Hysterese verursacht wird.

Wenn der Torsionswinkel den Maximalwert erreicht, greifen die Anschlagbolzen 15 an den Kanten der Aus­ nehmungen 16 an, und es wird jede weitere Verdrehung verhindert.

Wie vorstehend beschrieben, ist die gesamte Umfangs­ länge der Öffnungen 29 und 27 (das heißt der Federein­ griffseinrichtungen) in dem Flansch 3 für die zweiten und dritten Federn 21 und 22 erfindungsgemäß länger bemessen als die Gesamtlänge der Federn 21 und 22 im Ausgangszustand, und zwar lediglich um eine Länge, die der Summe der Längen der Zwischenräume M und m, das heißt der positiven und negativen ersten Torsionswin­ kel entspricht. Außerdem ist die gesamte Umfangslänge der Öffnungen 30 und Höhlungen bzw. Vertiefungen 28 (Federeingriffseinrichtungen) in den Seitenplatten 5 für die zweiten und dritten Federn 21 und 22 länger bemessen als die Gesamtlänge der Federn 21 und 22 im Ausgangszustand, und zwar lediglich um eine Länge, die der Summe der Länge der Zwischenräume N und n, das heißt der positiven und negativen zweiten Torsions­ winkel entspricht.

Verglichen mit der herkömmlichen Ausbildung, nach wel­ cher nur der Flansch 3 oder nur die Seitenplatten 5 mit den jeweils dem ersten und zweiten Torsionswinkel entsprechenden Zwischenräumen M und m sowie N und n versehen sind, lassen sich gemäß vorliegender Erfin­ dung die Längen der Öffnungen und Vertiefungen in dem Flansch 3 und in den Seitenplatten 5 kurz ausbilden, wodurch der Flansch und die Seitenplatten über größere Festigkeit verfügen. Dennoch verfügen die Öffnungen und/oder Vertiefungen über eine Länge, die ausreichend ist, um den gewünschten maximalen Torsionswinkel ohne einen Verlust an der Festigkeit des Flansches und der Seitenplatten und damit eine effektive Dämpfung von Drehmomentstößen zu erreichen.

In der dargestellten und vorstehend beschriebenen Aus­ führungsform sind die durch den Flansch 3 gehaltenen Federn 22 so ausgelegt, daß sie nur in der dritten Be­ triebsstufe arbeiten, während die Federn der zweiten Federgruppen 21, die durch die Seitenplatten 5 gehal­ ten sind, in der zweiten Betriebsstufe zu arbeiten be­ ginnen. jedoch können die Zwischenräume M und m auch länger bemessen werden als die Zwischenräume N und n, so daß die Arbeit der dritten Federn 22 in der zweiten Betriebsstufe einsetzen kann und die Federn der zwei­ ten Federgruppen 21 nur in der dritten Betriebsstufe arbeiten können.

Claims (4)

1. Haltekonstruktion für die Federn einer Dämpfungs­ scheibe, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Ausgangsteil; ein Paar ringförmiger Ein­ gangsteile, die auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Ausgangsteils angeordnet sind; erste, zwei­ te und dritte Federangriffseinrichtung bzw. Federein­ griffseinrichtungen, die voneinander beabstandet und in den Eingangs- und Ausgangsteilen ausgebildet sind;, und erste, zweite und dritte Federmechanismen, die je­ weils in den ersten, zweiten und dritten Angriffs- bzw. Eingriffseinrichtungen angeordnet sind und Eingangs­ und Ausgangsteile in Umfangsrichtung elastisch mitein­ ander verbinden, wobei die Federangriffseinrichtungen bzw. Federeingriffseinrichtungen derart ausgelegt sind, daß die ersten Federmechanismen durch die erste An­ griffs- bzw. Eingriffseinrichtung in den Eingangs- und Ausgangsteilen gehalten bzw. gestützt werden kann, daß der zweite Federmechanismus nur durch die zweite An­ griffseinrichtung in dem Eingangsteilen gehalten wer­ den kann und daß der dritte Federmechanismus nur durch die Angriffseinrichtung in dem Ausgangsteil gehalten werden kann, und zwar im Ausgangszustand bzw. tor­ sionsfreien Zustand der Scheibe.

2. Haltekonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Federme­ chanismen gebildet werden durch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten ersten Fe­ dern (20), die in den radial inneren Bereichen der Eingangs- und Ausgangsteile (5, 8; 2, 3) angeordnet sind, und daß die zweiten und dritten Federmechanismen ge­ bildet sind durch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Federn (21, 22), die in den radial äußeren Bereichen der Eingangs- und Ausgangs­ teile (5, 8; 2, 3) angeordnet sind.

3. Haltekonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsteil ei­ nen Radialflansch (3) aufweist, der an einer mit einer Ausgangswelle (1) verbundenen Nabe (2) ausgebildet ist und daß die Eingangsteile ein Paar Seitenplatten (5) aufweisen, die auf den einander gegenüberliegenden Sei­ ten des Flansches (3) angeordnet sind, sowie Zwischen­ platten (8), die mit den Seitenplatten (5) reibschlüs­ sig verbunden und jeweils zwischen dem Flansch (3) und den Seitenplatten (5) angeordnet sind.

4. Haltekonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Angriffs­ bzw. Eingriffseinrichtung der Eingangsteile durch Öff­ nungen (26) gebildet ist, die in den Zwischenplatten (8) ausgebildet sind, daß die zweite Angriffseinrichtung in den Eingangsteilen durch Öffnungen (30) gebildet ist, die in den Sei­ tenplatten (5) ausgebildet sind, daß die dritte Angriffseinrich­ tung durch Höhlungen bzw. Vertiefungen (28) gebildet ist, die in den Seitenplatten (5) ausgebildet sind, und daß die erste, zwei­ te und dritte Angriffseinrichtung in dem Ausgangsteil durch Öff­ nungen (25, 27, 29) gebildet sind, die in dem Flansch (3) ausgebil­ det sind.