DE102006003088A1 - Reibelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibelement, insbesondere Kupplungsscheibe oder Bremsscheibe, mit DOLLAR A - einem scheibenförmigen und zumindest einen Reibbelag (14) tragenden oder aufweisenden Belagträger (1), der eine zentrale Öffnung aufweist, und DOLLAR A - zumindest einem Nabenteil (3) mit einer zentralen und mit einer Nabenzahnung (31) ausgebildeten Aufnahmeöffnung (3) zum Aufnehmen einer mit einer Wellenzahnung (21) ausgebildeten Welle (2), DOLLAR A - wobei das Nabenteil (3) und der Belagträger (1) zur gemeinsamen Rotation mit der Welle (2) zueinander benachbart angeordnet sind und DOLLAR A - wobei die zentrale Öffnung des Belagträgers (1) als Wellenaufnahmeöffnung (1) mit einer Belagträgerzahnung (11) zum Eingreifen in die Wellenzahnung (21) der Welle (2) ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibelement, insbesondere eine Kupplungsscheibe oder Bremsscheibe gemäß den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Ein Reibelement besteht üblicherweise aus einem z. B. eine Bremsscheibe ausbildenden Belagträger, welcher scheibenförmig ausgebildet ist und zumindest eine Reibfläche trägt oder aufweist, wobei der Belagträger eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche eine Welle geführt wird. Ein Reibelement weist außerdem zumindest ein Nabenteil mit einer zentralen Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen der Welle auf. Die Aufnahmeöffnung in dem Nabenteil ist mit einer Nabenzahnung ausgebildet, welche auf eine Wellenzahnung des Außenumfangs der Welle abgestimmt ist. Das Nabenteil sitzt im Betrieb auf der Welle so auf, dass die Nabenzahnung und die Wellenzahnung zur Kraftübertragung und gemeinsamen Rotation ineinander eingreifen. Das Nabenteil und der Belagträger sind zur gemeinsamen Rotation um die Welle zueinander benachbart angeordnet und üblicherweise rotationsfest miteinander verbunden.
• EP 0 372 118 B1 beschreibt ein solches Reibelement, wobei ein als Scheibe aufgebauter Belagträger zwischen zwei Nabenteilen angeordnet ist. Zur Scherkraft- und Drehmomentübertragung dienende Federhülsen führen spielfrei fest in einer zur Welle achsparallelen Richtung durch die Anordnung aus den beiden Nabenteilen und dem Belagträger. Die Federhülsen sind durch Befestigungselemente durchsetzt, welche die Federhülsen fixieren. Die Federhülsen sind als umbördelbare Montagehülsen ausgebildet, welche den Belagträger und die Nabenteile im umgebördelten Zustand axial zusammenhalten. Die Federhülsen sind durch einen in Längsrichtung geschlitzten zylindrischen Hülsenkörper ausgebildet, um eine Elastizität zur Kompensation von Stößen oder einer Unwucht zu bieten.
• Eine Aufnahmenöffnung des Belagträgers zum Hindurchführen einer bei Bedarf abzubremsenden Welle weist einen größeren Durchmesser auf als in den Nabenteilen ausbildete Aufnahmeöffnungen. Dadurch wird eine Berührung von Belagträger und Welle vermieden. Eine Kraftübertragung bzw. Drehmomentübertragung zwischen dem Belagträger und der Welle erfolgt ausschließlich indirekt über die Federhülsen mit den Befestigungselementen und die Nabenteile.
• Bei einer solchen Anordnung ist zum Übertragen eines bestimmten Drehmoments eine entsprechende Dimensionierung der Nabenteile in axialer Richtung vorzusehen. Auch die Befestigungselemente müssen geeignet groß dimensioniert werden und in ausreichender Anzahl vorgesehen werden, um eine Drehmomentübertragung zwischen den Nabenteilen und dem Belagträger störungs- frei zu ermöglichen. Je größer das zu übertragende Drehmoment ist, desto größer muss die Anordnung in axialer Richtung ausgebildet sein, damit die Nabenteile ausreichend Stabilität haben. Außerdem muss mit zunehmend größerem zu übertragenden Drehmoment die radiale Erstreckung zunehmen, um eine ausreichende Anzahl und Dimensionierung der Befestigungselemente zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich können zur Erzielung größerer zu übertragender Drehmomente höherwertigere Materialien zum Ausbilden der Nabenteile und der Befestigungselemente verwendet werden.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Reibelement mit einem alternativen Aufbau vorzuschlagen, welcher vorzugsweise eine geringere Baugröße in axialer und/oder radialer Richtung und/oder die Verwendung von weniger hochwertigen Materialien ermöglicht, um ein bestimmtes Drehmoment übertragen zu können.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Reibelement, insbesondere eine Kupplungsscheibe oder Bremsscheibe, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
• Bevorzugt wird demgemäss ein Reibelement, insbesondere eine Kupplungsscheibe oder Bremsscheibe, mit einem scheibenförmigen und zumindest einen Reibbelag tragenden oder aufweisenden Be1agträger, der eine zentrale Öffnung aufweist, und mit zumindest einem Nabenteil mit einer zentralen und mit einer Nabenzahnung ausgebildeten Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen einer mit einer Wellenzahnung ausgebildeten Welle. Das Nabenteil und der Belagträger sind dabei zur gemeinsamen Rotation mit der Welle zueinander benachbart angeordnet, wobei die zentrale Öffnung des Belagträgers als Wellenaufnahmeöffnung mit einer Belagträgerzahnung zum Eingreifen in die Wellenzahnung der Welle ausgebildet ist.
• Eine Verzahnungsgeometrie der Belagträgerzahnung und der Nabenzahnung ist vorzugsweise gleich oder innerhalb einer Toleranzvorgabe zueinander gleich, so dass eine gleichmäßig Drehmomentübertragung zwischen einerseits der Welle und andererseits dem Belagträger und dem Nabenteil ermöglicht wird. Ein Innendurchmesser der Wellenaufnahmeöffnung des Belagträgers ist bevorzugt kleiner, gleich oder innerhalb eines Toleranzbereichs gleich einem Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung des Nabenteils ausgebildet, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen dem Belagträger und der Welle direkt oder zumindest zu einem gewünschten Betrag direkt zwischen diesen erfolgt. Zwischen Welle und Belagträger ist dadurch ein Drehmoment auf direktem Weg ganz oder teilweise übertragbar.
• Das Nabenteil ist gemäß einer Ausführungsform hinsichtlich Material und/oder Dimension ausgelegt zum seitlichen Stützen des Belagträgers ohne Drehmomentübertragung zwischen dem Belagträger und der Welle über das Nabenteil, so dass das Nabenteil lediglich als stützendes Element zu dimensionieren bzw. hinsichtlich des Materials auszuwählen ist.
• Der Belagträger und das Nabenteil sind gemäß einer weiteren oder kombinierten Ausführungsform von der zentralen Wellenaufnahmeöffnung bzw. von der Aufnahmeöffnung beabstandet miteinander fest verbunden. Dabei kann auf für sich bewährte Befestigungsverfahren zurückgegriffen werden. Je nach Dimensionierung findet dabei auch eine Drehmomentübertragung von der Welle über das Nabenteil auf den Belagträger statt, so dass die Belagträgerzahnung entlastet wird und auch ein dünnes oder entsprechend weniger hochwertiges Material des Belagträgers einsetzbar ist.
• Bevorzugt wird dabei die Verbindung des Belagträgers und des Nabenteils mittels zumindest eines durch diese achsparallel zur Wellenaufnahmeöffnung und Aufnahmeöffnung geführten Befestigungselements insbesondere in Form einer Nietverbindung ausgebildet. Bevorzugt ist ein zentraler Abschnitt des Belagträgers zwischen zwei solchen Nabenteilen aufgenommen. Dies bietet eine verbesserte Führung und einen verbesserten Halt für den Belagträger und im Fall einer festen Verbindung über Befestigungselemente eine verbesserte Drehmomentübertragung auch über die Nabenteile auf den äußeren Umfangsbereich des Belagträgers.
• Bevorzugt wird auch ein derartiges Reibelement, bei dem der Belagträger zumindest eine Befestigungsöffnung zum Hindurchführen eines Befestigungselements aufweist, wobei die Befestigungsöffnungen in insbesondere radialer Richtung einen größeren Innendurchmesser aufweisen als ein Außendurchmesser der Befestigungselemente, so dass Unwucht- oder Stoßausgleich geboten wird und dadurch eine höhere Lebensdauer ermöglicht wird, wobei auf für sich bekannte Anordnungen zurückgegriffen werden kann.
• Insbesondere auch ein Belagträger in Art eines Trägerblechs soll eine Belagträgerzahnung gleich einer Nabenzahnung aufweisen. Dadurch kann bei gleicher Verzahnungsgröße ein insgesamt größeres Drehmoment übertragen werden. Falls das zu übertra gende Drehmoment gleich bleibt und ein höheres Drehmoment nicht gefordert wird, kann alternativ oder zusätzlich ein weniger hochwertiges und damit billigeres Material für die Nabe verwendet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das von dem verzahnten Belagträger übertragene Drehmoment nicht vollständig von den Befestigungselementen in Form insbesondere der Nietverbindungen übertragen werden muss.
• Insbesondere wird auch ein Reibelement mit einer Spannbuchsenverbindung gemäß EP 0 372 118 B1 durch eine zusätzlich Verzahnung in Form der Belagträgerzahnung, welche in die Wellenzahnung eingreift, verbessert. Die Verbesserung ist dadurch begründet, dass die zusätzliche Verzahnung es ermöglicht, höhere Drehmomente zu übertragen ohne dass axial mehr Einbauraum benötigt wird. Vorteilhafterweise muss das durch die zusätzliche Verzahnung übertragene Drehmoment nicht oder nicht vollständig von den als Nieten ausgebildeten Befestigungselementen abgestützt werden. Zweckmäßigerweise wird die Verzahnungsgeometrie der beiden Nabenteile und des Belagträgers identisch ausgebildet, wobei eine lagegerechte Montage vorgesehen wird.
• Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Schnittansicht eines Ausschnittes aus einem Reibelement in seitlicher Ansicht und
• 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein solches Reibelement.
• Wie aus 1 und 2 ersichtlich, weist ein Reibelement, insbesondere ein Reibelement zum Ausbilden einer Kupplungsscheibe oder Bremsscheibe, einen zentralen Belagträger 1 auf, welcher im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend notwendig, weist der Belagträger 1 einen kreisförmigen Außenumfang auf. In dem Belagträger 1 ist eine zentrale Wellenaufnahmeöffnung 10 durch diesen hindurchführend ausgebildet. Die Wellenaufnahmeöffnung 10 dient zum axialen Aufschieben des Belagträgers 1 auf ein Welle 2. Die Welle 2 weist an ihrem Außenumfang eine nicht kreisrunde Kontur auf, vorzugsweise Vorsprünge in Form von einem oder mehreren Zähnen. Dadurch wird am Außenumfang der Welle eine Wellenzahnung 21 aus zumindest einem Vorsprung oder Zahn ausgebildet. Die Kontur des Innenumfangs der Wellenaufnahmeöffnung 10 des Belagträgers 1 ist an die außenseitige Kontur der Welle 2 angepasst, so dass eine Rotation der Welle 2 zwangsweise auf den Belagträger 1 bzw. umgekehrt eine Rotation des Belagträgers 1 auf die Welle 2 übertragen wird. Entsprechend werden auch Änderungen der Rotation in Form von positiven und negativen Beschleunigungen in Form von Drehmomenten vom Belagträger 1 auf die Welle 2 bzw. in ungekehrter Richtung von der Welle 2 auf den Belagträger 1 übertragen. Vorzugsweise ist die Wellenaufnahmeöffnung des Belagträgers 1 hinsichtlich ihrer Kontur nicht nur passend sondern spiegelbildlich zu der Außenkontur der Welle 2 ausgebildet und weist eine entsprechende Belagträgerzahnung 11 auf.
• Das Reibelement weist außerdem zusätzlich ein oder zwei Nabenteile 3 auf, welche bei der besonders bevorzugten dargestellten Ausführungsform beidseitig seitlich eines zentralen Abschnitts des Belagträgers 1 angeordnet sind. Die Nabenteile weisen jeweils eine zentrale Aufnahmeöffnung 30 zum Durchführen der Welle 2 auf. Die Aufnahmeöffnungen 30 der Nabenteile 3 weisen vorzugsweise eine Kontur entsprechend bzw. spiegelbildlich der Außenkontur der Welle 2 auf, um Drehmomente von der Welle auf die Nabenteile 3 bzw. umgekehrt von den Nabenteilen 3 auf die Welle 2 zu übertragen. Entsprechend sind eines oder beide der Nabenteile 3 mit einer Nabenzahnung 31 ausgebildet, welche im auf die Welle 2 aufgesetzten Zustand in die Wellenzahnung 21 eingreift.
• Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform besteht die Möglichkeit, die Nabenteile 3 lediglich als seitliche Stützelemente auszugestalten und mit dem Belagträger 1 nicht fest zu verbinden. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der eines oder beide solcher Nabenteile 3 mit dem Belagträger 1 mittels eines oder vorzugsweise mehrerer Befestigungselemente fest verbunden sind. Als Befestigungselemente 4 dienen vorzugsweise Nieten oder Hülsen mit einem umgebördelten Hülsenrand 40, welche durch entsprechende Befestigungsöffnungen 12, 32 in dem Belagträger 1 bzw. in den Nabenteilen 3 hindurchführen. Die Befestigungsöffnungen 12, 32 sind dabei vorzugsweise achsparallel zu einer zentralen Achse X der Welle 2 bzw. der Wellenaufnahmeöffnung 10 und der Aufnahmeöffnungen 30 und beabstandet von der Wellenaufnahmeöffnung 10 und den Aufnahmeöffnungen 30 angeordnet. In radialer Richtung erstrecken sich die Nabenteile 3 vorzugsweise nur ein ausreichend Halt gebendes Stück über die Befestigungsöffnungen 32 für das Befestigungselement 4 hinaus.
• Der Belagträger 1 kann zwischen seinem zentralen Abschnitt 13 und einem außenseitigen Abschnitt, an dem Reibbeläge 14 ausgebildet oder befestigt sind, Ausnehmungen oder Durchgangsöffnungen 15 aufweisen, welche vorzugsweise zur Materialeinsparung dienen. Diese Durchgangsöffnungen 15 sind bevorzugt in einem Bereich radial hinter den seitlich benachbarten Nabenteilen 3 angeordnet.
• Vorteilhaft ausgestaltbar sind dazu alternative Ausführungsformen, wobei als wesentliches Element stets der Belagträger 1 mit der Wellenaufnahmeöffnung 10 und der Belagträgerzahnung 11 umgesetzt ist. Entsprechend können insbesondere Modifikationen hinsichtlich eines oder mehrerer Nabenteile 3 und deren Materialauswahl und/oder Materialstärke in axialer Richtung ausgestaltet werden. Abhängig von den zu übertragenden Drehmomenten können auch die Materialauswahl und die Materialstärke in axialer Richtung des Belagträgers 1 angepasst werden. Insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen eine teilweise Drehmomentübertragung unterstützend über das oder die Nabenteile 3 erfolgt, ist eine fest Befestigung des Belagträgers 1 und des oder der Nabenteile 3 mittels Befestigungselementen vorteil haft. Möglich ist auch eine Umsetzung alternativer Ausführungsform unter Einsatz von Befestigungselementen 4 in Art geschlitzter Federhülsen gemäß beispielsweise EP 0 372 118 B1 , wobei im Rahmen solcher Ausführungsformen gegebenenfalls nicht identisch geformte Zahnungen der Belagträgerzahnung 11 und der Nabenzahnung 31 ausgebildet werden. Vorteilhaft aber nicht zwingend weisen die Wellenaufnahmeöffnung 10 des Belagträgers 1 und die Aufnahmeöffnungen 30 der Nabenteile 3 jedoch einen gleichen Innenumfang auf.

1

Belagträger

10

Wellenaufnahmeöffnung

11

Belagträgerzahnung

12

Befestigungsöffnung

13

zentraler Abschnitt von 1

14

Reibbelag

15

Durchgangsöffnung

2

Welle

21

Wellenzahnung

3

Nabenteil

30

Aufnahmeöffnung in 3

31

Nabenzahnung

32

Befestigungsöffnung

4

Befestigungselement

40

umgebördelter Hülsenrand

X

Achse der Welle

Claims (8)

1. Reibelement, insbesondere Kupplungsscheibe oder Bremsscheibe, mit – einem scheibenförmigen und zumindest einen Reibbelag (14) tragenden oder aufweisenden Belagträger (1), der eine zentrale Öffnung aufweist, und – zumindest einem Nabenteil (3) mit einer zentralen und mit einer Nabenzahnung (31) ausgebildeten Aufnahmeöffnung (3) zum Aufnehmen einer mit einer Wellenzahnung (21) ausgebildeten Welle (2), wobei das Nabenteil (3) und der Belagträger (1) zur gemeinsamen Rotation mit der Welle (2) zueinander benachbart angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die zentrale Öffnung des Belagträgers (1) als Wellenaufnahmeöffnung (1) mit einer Belagträgerzahnung (11) zum Eingreifen in die Wellenzahnung (21) der Welle (2) ausgebildet ist.
2. Reibelement nach Anspruch 1, bei dem eine Verzahnungsgeometrie der Belagträgerzahnung (11) und der Nabenzahnung (31) gleich oder innerhalb einer Toleranzvorgabe zueinander gleich ist.
3. Reibelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Innendurchmesser der Wellenaufnahmeöffnung (10) des Belagträgers (1) kleiner, gleich oder innerhalb eines Toleranzbereichs gleich einem Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung (30) des Nabenteils (3) ausgebildet ist.
4. Reibelement nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem das Nabenteil (3) hinsichtlich Material und/oder Dimension ausgelegt ist zum seitlichen Stützen des Belagträgers (1) ohne Drehmomentübertragung zwischen dem Belagträger (1) und der Welle (2) über das Nabenteil (3).
5. Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Belagträger (1) und das Nabenteil (3) von der zentralen Wel lenaufnahmeöffnung (10) bzw. von der Aufnahmeöffnung (30) beabstandet miteinander fest verbunden sind.
6. Reibelement nach Anspruch 5, bei dem die Verbindung des Belagträgers (1) und des Nabenteils (3) mittels zumindest eines durch diese achsparallel zur Wellenaufnahmeöffnung (10) und Aufnahmeöffnung (30) geführten Befestigungselements, insbesondere in Form einer Nietverbindung ausgebildet ist.
7. Reibelement nach einem vorstehenden Anspruch mit einem weiteren derartigen Nabenteil (3), wobei ein zentraler Abschnitt (13) des Belagträgers (1) zwischen den beiden Nabenteilen (3, 3) aufgenommen ist.
8. Reibelement nach Anspruch 7, bei dem der Belagträger (1) zumindest eine Befestigungsöffnung (12) zum Hindurchführen eines Befestigungselements (4) aufweist, wobei die Befestigungsöffnungen (12) in insbesondere radialer Richtung einen größeren Innendurchmesser aufweisen als ein Außendurchmesser der Befestigungselemente.