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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5, wie beispielsweise aus den Druckschriften
DE 10 2007 048 375 A1 oder
DE 10 2007 050 413 A1 bekannt.
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HINTERGRUND
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Drehmomentübertragende Vorrichtungen wie beispielsweise Kupplungen oder Bremsen werden überall in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet. Zum Beispiel verwenden Fahrzeuggetriebe zahlreiche Kupplungen, um die einzelnen Gänge des Getriebes einzurücken und auszurücken, um Vorwärts- und Rückwärts-Übersetzungsverhältnisse zu schaffen.
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Im Allgemeinen umfasst eine Kupplung eine Reibscheibe und eine Gegendruckscheibe. Die Reibscheibe weist eine Schicht aus Reibbelagwerkstoff auf, welche an jener Oberfläche angebracht ist, die der Gegendruckscheibe gegenüberliegt. Herkömmliche Reibbelagwerkstoffe sind (a) Cellulose/Kevlar/Harz-basierte Werkstoffe; (b) Reibbelagwerkstoffe aus gesinterten Metallfasern; und (c) Reibbelagwerkstoffe aus Kohlenstofffasergewebe.
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Cellulose/Kevlar/Harz-basierte Werkstoffe sind kostengünstig, weisen eine hohe Drehmomentkapazität auf, sind porös, bieten eine elastische Struktur, sind zu einer vorzüglichen Lastverteilung fähig, ohne an Permeabilität zu verlieren, solange die lokale Last sich unterhalb der Elastizitätsgrenzen befindet. Bei einer Nasskupplungsanwendung führt eine lokale Überbelastung jedoch zu einer eingeschränkten Fluidzufuhr durch die poröse Struktur zu der Oberfläche, und zwar als Folge von plastischer Verformung, Porenverschluss, Permeabilitätsverlust; und da der Reibbelagwerkstoff mehr als Wärmeisolierstoff wirkt, führen solche Bedingungen zu lokaler Übererwärmung, Zittern, Zusetzen, Materialbeschädigung an dem Reibbelagwerkstoff, Ausbildung von Überhitzungsstellen und zu einem Rütteln. Durch eine extensive Zuhilfenahme von reibungsmodifizierenden Zusatzstoffen, um ein Ruck-/Gleit-Verhalten (Zittern) zu vermeiden, wird nur vorübergehend der gewünschte Effekt erzielt. Während beispielsweise die Konzentration an reibungsmodifizierendem Zusatzstoff infolge von Entleerung unter einen kritischen Füllstand fällt, erhöht sich das Ausmaß des Zitterns.
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Sintermetall-Reibbelagwerkstoffe weisen ein viel besseres Wärmeübertragungsvermögen und eine viel bessere Wärmebeständigkeit auf und sind in der Lage, eine hohe Überbelastung aufzunehmen, ohne dass es zu einer Materialbeschädigung kommt. Darüber hinaus wird durch Reibabnutzung eine optimierte Lastverteilung erzielt. Sintermetall-Reibbelagwerkstoffe sind jedoch weniger kostengünstig, da die aufgewendete Lastverteilung bei jedem Einrücken geringfügig unterschiedlich ist. Die Reibabnutzung ist, verglichen mit der elastischen Verformung, viel weniger effektiv, um eine lokale Überbelastung zu vermeiden. Da in einer Nasskupplungsanwendung Fluid zwischen zwei Festkörpern zusammengedrückt wird, führt ein viel höherer, lokaler Fluiddruck (harte EHL vs. weiche EHL) zu einer viel höheren Wärmeentwicklung infolge der Fluid-Scherkraft, sodass selbst eine bessere Wärmeleitfähigkeit nicht ausreichend sein mag, um dem Film standzuhalten, und es kann ein Fluid mit höherer kinematischer Viskosität erforderlich sein (verbunden mit einem zusätzlichen Effizienzverlust), was eine geringere Drehmomentkapazität zur Folge hat.
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Kohlenstofffasergewebe-Reibbelagwerkstoffe weisen Vor- und Nachteile auf, die etwa in der Mitte zwischen Cellulose/Kevlar/Harz-basierten und gesinterten Reibbelagwerkstoffen liegen.
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Es besteht ein Bedarf an einer neuen und verbesserten drehmomentübertragenden Vorrichtung, die sich die Vorteile der oben angegebenen Reibbelagwerkstoffe zunutze macht, die deren Nachteile in Grenzen hält und die sich unter geringem Material- und Arbeitsaufwand herstellen lässt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird mit einer drehmomentübertragenden Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 aufweist.
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplung geschaffen. Die Kupplung weist eine Gegendruckscheibe, eine Reibscheibe und zumindest ein druckbegrenzendes Element auf. Die Gegendruckscheibe weist eine Andruckfläche auf, die eine Druckkraft ausübt. Die Reibscheibe ist benachbart zu der Gegendruckscheibe angeordnet, um mit der Gegendruckscheibe in reibschlüssigen Eingriff zu treten und ein Antriebs-Drehmoment zwischen der Gegendruckscheibe und der Reibscheibe zu übertragen, wenn die Druckkraft angewendet wird. Die Reibbelagschicht ist an der Reibscheibe angebracht und der Andruckfläche gegenüberliegend angeordnet. Die Reibbelagschicht weist einen Reibungskoeffizienten auf, der ausreichend ist, um eine relative Rotation der Gegendruckscheibe und der Reibscheibe zueinander zu verhindern, wenn die Reibbelagschicht von der Gegendruckscheibe komprimiert wird. Die Reibbelagschicht weist zumindest eine Rille auf. Das zumindest eine druckbegrenzende Element ist in der zumindest einen Rille angeordnet, um eine weitere Kompression der Reibbelagschicht durch die Gegendruckscheibe zu verhindern, ohne dabei mit der Reibscheibe in Kontakt zu stehen.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Reibscheibe und das zumindest eine druckbegrenzende Element zumindest eine Öffnung, um es dem Fluid-Schmierstoff zu erlauben, durch die Reibscheibe und das zumindest eine druckbegrenzende Element hindurch zu gelangen und mit der Gegendruckscheibe in Kontakt zu treten.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das zumindest eine druckbegrenzende Element primär aus Metall gefertigt.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Reibbelagschicht primär aus einem porösen Werkstoff gefertigt, der es dem Schmierfluid erlaubt, durch die Reibbelagschicht hindurch zu treten.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Reibbelagschicht um einen komprimierbaren, federnden Werkstoff, der die ursprüngliche Höhe der Reibbelagschicht vor deren Kompression durch die Gegendruckscheibe wieder annimmt.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Reibbelagschicht im Wesentlichen aus einem Kohlenstofffasergewebe gefertigt.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das zumindest eine druckbegrenzende Element eine Höhe auf, welche geringer ist als eine Dicke der Reibbelagschicht, bevor die Reibbelagschicht durch die Gegendruckscheibe komprimiert wird.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das zumindest eine druckbegrenzende Element eine vorbestimmte Höhe auf, die verhindert, dass die Reibbelagschicht plastisch verformt wird.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das zumindest eine druckbegrenzende Element eine vorbestimmte Höhe auf, welche im Wesentlichen gleich der Dicke der Reibbelagwerkstoffschicht ist, nachdem die Reibbelagschicht komprimiert worden ist, wenn die Kupplung sich in einem Gleitbetriebszustand bei hoher Drehzahl befindet.
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In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das zumindest eine druckbegrenzende Element eine vorbestimmte Höhe auf, welche größer als die Dicke der Reibbelagwerkstoffschicht ist, nachdem die Reibbelagschicht komprimiert worden ist, wenn sich die Kupplung in einem Gleitbetriebszustand bei niedriger Drehzahl befindet.
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Weitere Anwendbarkeitsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine Seitenansicht einer drehmomentübertragenden Vorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Verbindung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle bildet;
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1B ist eine Seitenansicht einer anderen drehmomentübertragenden Vorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Verbindung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle bildet;
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2 ist eine teilweise Schnittansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Querschnittsansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung aus 1A an einer in 2 gezeigten Stelle und in einem anfänglichen Eingriffszustand, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine Querschnittsansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung aus 1A an einer in 2 gezeigten Stelle und in einem Gleitzustand bei hoher Drehzahl, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine Querschnittsansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung aus 1 an einer in 2 gezeigten Stelle und in einem Gleitzustand bei niedriger Drehzahl, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine teilweise Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer drehmomentübertragenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine teilweise Schnittansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung aus 6 in der Richtung des Pfeils D-D;
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8 ist eine teilweise Schnittansicht von noch einer anderen Ausführungsform einer drehmomentübertragenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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9 ist eine teilweise Schnittansicht von noch einer anderen Ausführungsform einer drehmomentübertragenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist eine teilweise Schnittansicht von noch einer anderen Ausführungsform einer drehmomentübertragenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den Zeichnungen, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Komponenten beziehen, ist in 1A eine Seitenansicht einer drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 10 wird bei Kraftfahrzeuganwendungen herkömmlicherweise als Nasskupplung oder Nassbremse bezeichnet. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 10 weist eine erste Scheibe oder Reibscheibe 12 und eine zweite Scheibe oder Gegendruckscheibe 16 auf. In der bereitgestellten Ausführungsform handelt es sich bei der drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 um eine Nasskupplung, wobei die Reibscheibe 12 durch eine Schicht aus Schmierfluid 14 von der Gegendruckscheibe 16 getrennt ist. Das zwischen der Gegendruckscheibe 16 und der Reibscheibe 12 angeordnete Schmierfluid 14 schafft eine Schmierungs-Sperrschicht zwischen den Scheiben 12, 16. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 10 bildet eine Verbindung zwischen einer Antriebswelle 28 und einer Abtriebswelle 30. Im Spezielleren ist die Reibscheibe 12 mit der Antriebswelle 28 und die Gegendruckscheibe 16 mit der Abtriebswelle 30 gekoppelt. Die Antriebswelle 28 ist typischerweise mit einer drehmomenterzeugenden Vorrichtung, wie etwa einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verbunden. Die Abtriebswelle 30 kann mit einem Planetengetriebesatz (nicht gezeigt) verbunden sein, um ein Antriebsmoment von der Maschine zu dem Planetengetriebesatz zu übertragen und so die Straßenräder eines Fahrzeugs anzutreiben. Die Reibscheibe 12 und die Gegendruckscheibe 16 sind beide planar und weisen eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt auf. Die Reibbelagwerkstoffschicht 36 ist an einer Oberfläche der Reibscheibe 12 festgeklebt. Weiterhin sind die Scheiben 12 und 16 aus Stahl oder einem ähnlichen Werkstoff gefertigt. Die Lehren der vorliegenden Erfindung können jedoch auch auf Scheiben angewendet werden, die aus anderen Materialien, wie etwa Metalllegierungen, Verbundstoffen und dergleichen gefertigt sind.
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In einer alternativen Ausführungsform kann es sich bei der drehmomentübertragenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung um eine in 1B veranschaulichte und allgemein mit 110 angegebene Trockenkupplung oder -bremse handeln. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 110 ähnelt der drehmomentübertragenden Vorrichtung 10, es ist jedoch keine Fluidschmierschicht 14 vorhanden. Statt dessen steht die Gegendruckscheibe direkt mit der Reibbelagschicht 36 und einem druckbegrenzenden Element oder Einsatzelement 40 in Kontakt, wie weiter unten beschrieben wird.
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In
2, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine teilweise Schnittansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung
10 aus
1A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei der bereitgestellten Ausführungsform als Nasskupplung sind Teile der Gegendruckscheibe
16 entfernt worden, um die Schmierfluidschicht
14 und eine Reibbelagwerkstoffschicht
36 freizulegen. Es ist festzustellen, dass die Ausführungsform der drehmomentübertragenden Vorrichtung
110 als Trockenkupplung kein Schmierfluid
14 umfasst, jedoch ansonsten der in
2 gezeigten teilweisen Schnittansicht ähnelt. Die Reibbelagwerkstoffschicht
36 ist an einer Oberfläche der Reibscheibe
12 festgeklebt. Bei der Reibbelagwerkstoffschicht
36 handelt es sich um einen aus einer Vielzahl von Reibbelagwerkstoffen, die derzeit bei drehmomentübertragenden Mechanismen in Verwendung stehen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Reibbelagwerkstoffschicht
36 beispielsweise der Reibbelagwerkstoff, welcher in der
US 5,676,577 A gezeigt und beschrieben ist. Weiterhin kann die Reibbelagwerkstoffschicht
36 aus einem Reibbelagwerkstoff gefertigt sein, der von Borg-Warner Automotive, Inc., Sterling Heights, MI, unter der Produktkennzeichnungsnummer BW-6500 angeboten wird. In der vorliegenden Erfindung wird jedoch erwogen, dass die Reibbelagwerkstoffschicht
36 aus Cellulose, Kevlar, Harz, Sintermetall, Kohlenstofffasergewebe oder aus jeder beliebigen Kombination aus diesen Werkstoffen in unterschiedlichen Gewichtsprozentanteilen gefertigt sein kann, und zwar ungeachtet dessen, ob diese derzeit in Kupplungsanwendungen in Verwendung stehen oder nicht. Bei der bereitgestellten Ausführungsform als Nasskupplung ist die Reibbelagwerkstoffschicht
36 eine poröse Schicht, die es dem Schmierfluid
14 erlaubt, durch die Schicht
36 hindurch zu treten. Bei der Ausführungsform als Trockenkupplung kann der Reibbelagwerkstoff
36 nicht-porös sein. Weiterhin handelt es sich bei der Reibbelagwerkstoffschicht
36 um einen komprimierbaren, elastischen Werkstoff, der seine ursprüngliche Höhe und Gestalt, bevor er durch die Gegendruckscheibe
16 komprimiert worden ist, wieder annimmt, wenn die Schicht
36 nicht über ihre Elastizitätsgrenze hinaus komprimiert wird.
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Es sind Rillen 38 in der Reibbelagwerkstoffschicht 36 ausgebildet. Die Tiefe der Rillen 38 entspricht im Wesentlichen der Dicke der Reibbelagwerkstoffschicht 36. Vorzugsweise sind zumindest drei Rillen 38 in der Reibbelagwerkstoffschicht 36 ausgebildet. In der vorliegenden Erfindung wird jedoch auch erwogen, dass weniger als drei oder mehr als drei Rillen in der Reibbelagwerkstoffschicht 36 ausgebildet sein können. Außerdem sind die Rillen 38 voneinander beabstandet und über den Umfang der Reibscheibe 12 hinweg angeordnet. In der vorliegenden Erfindung wird erwogen, dass die Rillen 38 dergestalt ausgebildet sind, dass sie sich von dem Mittelpunkt der Scheibe 12 radial nach außen erstrecken oder gemäß einem Winkel relativ zu einer Linie, welche durch den Mittelpunkt der Scheibe 12 hindurch verläuft und sich radial nach außen erstreckt, angeordnet sind.
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Außerdem ist erfindungsgemäß ein druckbegrenzendes Element oder ein Einsatzelement 40 in einer jeden der Rillen 38 platziert. Das Einsatzelement 40 kann in einer Nasskupplung, wie in 1A gezeigt, oder in einer Trockenkupplung, bei der keine Schicht von Schmierfluid 14 vorhanden ist, wie in 1B gezeigt, zur Verwendung gelangen. Bei dem Einsatzelement 40 handelt es sich beispielsweise um eine separate Komponente. Das Einsatzelement 40 ist durch Presspassung in die Rillen 38 eingesetzt und steht nicht direkt in Kontakt mit der Reibscheibe 12. Das Einsatzelement 40 ist aus Kohlenstofffaser, Stahl, einer Metalllegierung oder einem ähnlichen Werkstoff gefertigt. Das Einsatzelement 40 muss steifer als der Reibbelagwerkstoff 36 sein. Segmente von Kohlenstoff oder Kohlenstofffaser mit Kohlenstoffmatrix können an der Reibscheibe 12 gemeinsam mit der ”weichen” Reibbelagschicht 36 angebracht sein. In diesem Fall erfährt das festere Material des Einsatzelements 40 ein gewisses Maß an elastischer Verformung und überträgt bis zu einem gewissen Ausmaß ein Drehmoment und verhindert dabei, dass sich die ”weiche” Reibbelagschicht 36 bei Nasskupplungs- und Trockenkupplungs-Ausführungsformen plastisch verformt und, im Fall einer Ausführungsform als Nasskupplung, drastisch an Durchlässigkeit verliert. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Breite Wi der Einsatzelemente 40 nicht breiter als eine typische Schmierfluidrillenbreite in einer herkömmlichen Reibscheibe. Darüber hinaus ist die Breite Wi des Einsatzes 40 ausreichend dimensioniert, um eine jede im Zuge einer Kupplungseinrückung empfangene Überbelastung aufzunehmen.
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Bei der Ausführungsform als Nasskupplung umfasst das Einsatzelement 40 vorzugsweise eine Mehrzahl von Öffnungen 42 Die Öffnungen 42 erstrecken sich durch die Reibscheibe 12 hindurch und sind dafür ausgelegt, um Schmierfluid 14 aufzunehmen und es zu dem Grenzflächenbereich der Reibscheibe 12 und der Gegendruckscheibe 16 zu befördern.
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In 3, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Querschnittsansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 aus 1A an einer in 2 gezeigten Stelle und bei der anfänglichen Einrückung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei der anfänglichen Einrückung weist die Reibbelagwerkstoffschicht 36 vorzugsweise eine unkomprimierte Dicke T auf, welche größer als die Höhe Hi des Einsatzelements 40 ist. Somit sind die Rillen 38 bei der anfänglichen Einrückung vorhanden. Bei der Ausführungsform als Nasskupplung unterstützen die Rillen 38 den Strom von Schmierfluid 14 durch die drehmomentübertragende Vorrichtung 10 und tragen dazu bei, den hydrodynamischen Film zu durchbrechen und ein Aufschwimmen zu verhindern. Bei der Ausführungsform als Trockenkupplung, die in 1B gezeigt ist, befindet sich kein Schmierfluid 14 in den Rillen 38. Ein wichtiges Merkmal der Reibbelagwerkstoffschicht 36 ist die elastische Eigenschaft der Schicht 36. Im Spezielleren sollte die Reibbelagwerkstoffschicht 36 eine elastische Zone Ez aufweisen, die sich von ihrer unkomprimierten Dicke T bis knapp unter die Höhe der Einsatzelemente 40 erstreckt, wie in 3 durch Bezugszeichen dargestellt. Wenn die Reibbelagwerkstoffschicht 36 auf eine solche Dicke komprimiert wird, dass die Oberseite der Reibbelagwerkstoffschicht 36 sich innerhalb der elastischen Zone Ez befindet, bleibt die Schicht 36 federnd und nimmt, wenn sie dekomprimiert wird, wieder ihre ursprüngliche Dicke an. Darüber hinaus sind die Einsatzelemente 40 speziell dafür ausgelegt, zu gewährleisten, dass die Reibbelagwerkstoffschicht 36 nicht unter die elastische Zone Ez komprimiert wird, indem sie verhindern, dass die Gegendruckscheibe 16 sich weiter an die Reibscheibe 12 annähert. Anders ausgedrückt, die Reibscheibe 12 und die Gegendruckscheibe 16 bewegen sich aufeinander zu, bis die Gegendruckscheibe 16 mit den an der Reibscheibe 12 angebrachten Einsatzelementen 40 in Kontakt tritt.
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In 4 ist eine Querschnittsansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 aus 1A an einer in 2 gezeigten Stelle und während eines Gleitzustands bei hoher Drehzahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Während die Last auf die Gegendruckscheibe 16 ihre Maximalkapazität erreicht, verschwinden die Rillen 38, überträgt die Reibbelagwerkstoffschicht 36 den Großteil des Drehmoments in dem Bereich der elastischen Verformung, und tragen die Einsatzelemente 40 einen Teil des Drehmoments. Im Spezielleren wird während eines Gleitzustands bei hoher Drehzahl die Reibbelagwerkstoffschicht 36 dergestalt komprimiert, dass die Dicke Ths des Reibbelagwerkstoffs im Wesentlichen der Höhe der Einsatzelemente 40 entspricht. In diesem Zustand sind die Rillen 38 nicht mehr vorhanden. Die Einsatzelemente 40 weisen eine vorbestimmte Höhe Hi auf, welche verhindert, dass die Reibbelagwerkstoffschicht 12 über den Bereich bzw. die Zone Ez ihrer elastischen Verformung hinaus komprimiert wird. Außerdem schaffen die Einsatzelemente 40 eine Parallelität zwischen der Reibscheibe 12 und der Gegendruckscheibe 16, was sich in einer verbesserten Lastverteilung auswirkt. Weiterhin absorbieren die Einsatzelemente 40 jegliche zusätzlichen, vorübergehenden Lasteinwirkungen, wodurch eine plastische Verformung der Reibbelagwerkstoffschicht vermieden wird. Die plastische Verformung führt darüber hinaus zu einem Permeabilitätsverlust bei einer Nasskupplungsanwendung. In der Ausführungsform als Trockenkupplung, die in 1B gezeigt ist, ist keine Fluidschmierschicht 14 vorhanden und steht die Gegendruckscheibe 16 in direktem Kontakt mit der Reibbelagschicht 36 und den Einsatzelementen 40.
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In 5, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Querschnittsansicht der drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 aus 1A an einer in 2 gezeigten Stelle und während eines Gleitzustands bei niedriger Drehzahl gezeigt. Während eines Gleitzustands bei niedriger Drehzahl wird die Reibbelagwerkstoffschicht 36 dergestalt komprimiert, dass die Dicke Tls des Reibbelagwerkstoffs geringfügig unterhalb der Höhe der Einsatzelemente 40 liegt. In diesem Zustand sind die Rillen 38 nicht mehr vorhanden. Darüber hinaus ist die Reibbelagwerkstoffschicht 36 zur Gänze komprimiert und an ihrer elastischen Verformungsgrenze angelangt. Würde die Reibbelagwerkstoffschicht 36 über ihre elastische Verformungsgrenze hinaus komprimiert werden, so käme es zu einer plastischen Verformung der Schicht 36. Mit dem Auftreten einer plastischen Verformung würde die Reibbelagwerkstoffschicht 36 ihr Rückfederungsvermögen verlieren. Die vorliegende Erfindung stellt jedoch sicher, dass die Reibbelagwerkstoffschicht nicht plastisch verformt wird, und zwar durch die Schaffung von Einsatzelementen 40 mit einer vorbestimmten Höhe Hi, welche verhindert, dass die Gegendruckscheibe 16 die Reibbelagwerkstoffschicht 36 über deren Zone Ez elastischer Verformung hinausgehend komprimiert. Bei der in 1B gezeigten Ausführungsform als Trockenkupplung ist keine Fluidschmierschicht vorhanden und die Reibbelagwerkstoffschicht 36 wird nur bedingt durch die lokale Ablenkung der Gegendruckscheibe 16 über die Einsatzelemente 40 hinaus komprimiert.
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In 6 und 7, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine alternative drehmomentübertragende Vorrichtung allgemein durch die Bezugszahl 100 angegeben. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 100 ähnelt der in 1A gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 und der in 16 gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 110, und es werden gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen angegeben. Bei der drehmomentübertragenden Vorrichtung 100 kann es sich entweder um eine Nasskupplung oder um eine Trockenkupplung handeln, ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 100 umfasst eine Reibbelagschicht 136 und ein Einsatzelement 140. Die Reibbelagschicht 136 ist an der Reibscheibe 12 festgeklebt und ähnelt der in 1A und 1B gezeigten Reibbelagschicht 36. Die Reibbelagschicht 136 umfasst jedoch eine Mehrzahl von Rillen 138, die in einer Außenfläche der Reibbelagschicht 136 angeordnet sind. In dem bereitgestellten Beispiel haben die Rillen 138 eine Tiefe, welche geringer als eine Dicke der Reibbelagschicht 136 ist. Es ist jedoch festzustellen, dass die Rillen 138 auch eine Dicke aufweisen können, die gleich der Dicke der Reibbelagschicht 136 ist (d. h. ein Abschnitt der Reibscheibe 12 ist innerhalb der Rillen 138 freigelegt), ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Darüber hinaus haben die Rillen 138 in dem bereitgestellten Beispiel einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt. Es ist jedoch festzustellen, dass die Rillen 138 eine andere Querschnittform, beispielsweise rechteckig oder halbkreisförmig, aufweisen können, ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die Rillen 138 sind vorzugsweise in Form eines im Wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Gitters an der Außenfläche der Reibbelagschicht 136 angeordnet. Das Einsatzelement 140 ähnelt dem in 1A und 1B gezeigten Einsatzelement 40, das Einsatzelement 140 ist jedoch in Form eines Gitters angeordnet, um mit der Anordnung der Rillen 138 zusammenzupassen. Das Einsatzelement 140 ist durch Presspassung in die Rillen 138 eingesetzt. In der Ausführungsform als Nasskupplung kann das Einsatzelement 140 Öffnungen (nicht gezeigt) aufweisen, um ein Kommunizieren von Schmierfluid 14 durch das Einsatzelement 140 und die Reibscheibe 12 hindurch zu erlauben.
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In 8, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine alternative drehmomentübertragende Vorrichtung allgemein durch die Bezugszahl 200 angegeben. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 200 ist der in 1A gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 und der in 1B gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 110 ähnlich und gleiche Bauteile sind durch gleiche Bezugszahlen angegeben. Bei der drehmomentübertragenden Vorrichtung 200 kann es sich entweder um eine Nasskupplung oder um eine Trockenkupplung handeln, ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 200 umfasst eine Reibbelagschicht 236 und eine Mehrzahl von Einsatzelementen 240. Die Reibbelagschicht 236 ist an der Reibscheibe 12 festgeklebt und ähnelt der in 1A und 1B gezeigten Reibbelagschicht 36. Die Reibbelagschicht 236 umfasst jedoch eine Mehrzahl von Rillen 238, die in einer Außenfläche der Reibbelagschicht 236 angeordnet sind. Die Rillen 238 haben eine Tiefe, die kleiner oder gleich der Dicke der Reibbelagschicht 236 ist. Die Rillen 238 sind vorzugsweise im Wesentlichen als diskrete Abschnitte oder Sektoren eines Rings geformt, welcher annähernd am radialen Mittelpunkt zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser der Reibbelagschicht 236 angeordnet ist. Die Rillen 238 sind jeweils gleich voneinander beabstandet entlang dem radialen Mittelpunkt der Reibbelagschicht 236 angeordnet. Die Einsatzelemente 240 ähneln den in 1A und 1B gezeigten Einsatzelementen 40, die Einsatzelemente 240 sind jedoch als Ringsektoren geformt, um mit der Form der Rillen 238 zusammenzupassen. Die einzelnen Einsatzelemente 240 sind durch Presspassung in die einzelnen Rillen 238 eingesetzt. In der Ausführungsform als Nasskupplung können die Einsatzelemente 240 Öffnungen (nicht gezeigt) umfassen, um ein Kommunizieren von Schmierfluid 14 durch die Einsatzelemente 240 und die Reibscheibe 12 hindurch zu erlauben.
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In 9, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine alternative drehmomentübertragende Vorrichtung allgemein durch die Bezugszahl 300 angegeben. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 300 ähnelt der in 1A gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 und der in 1B gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 110, und gleiche Bauteile sind durch gleiche Bezugszahlen angegeben. Bei der drehmomentübertragenden Vorrichtung 300 kann es sich entweder um eine Nasskupplung oder um eine Trockenkupplung handeln, ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 300 umfasst eine Reibbelagschicht 336 und eine Mehrzahl von Einsatzelementen 340. Die Reibbelagschicht 336 ist an der Reibscheibe 12 festgeklebt und ähnelt der in 1A und 1B gezeigten Reibbelagschicht 36. Die Reibbelagschicht 336 umfasst jedoch eine Mehrzahl von Rillen 338, die in einer Außenfläche der Reibbelagschicht 336 angeordnet sind. Die Rillen 338 können eine Tiefe aufweisen, die kleiner oder gleich der Dicke der Reibbelagschicht 336 ist. Die Rillen 338 sind vorzugsweise im Wesentlichen als Zylinder geformt, welche an diskreten Stellen über die Außenfläche der Reibbelagschicht 336 hinweg angeordnet sind. Die Einsatzelemente 340 ähneln den in 1A und 1B gezeigten Einsatzelementen 40, die Einsatzelemente 340 sind jedoch als kreisrunde Zapfen oder Zylinder geformt, um mit der Form der Rillen 338 zusammenzupassen. Es ist jedoch festzustellen, dass die Rillen 338 und die Einsatzelemente 340 jede beliebige Form, wie beispielsweise rechteckig oder dreieckig, annehmen können, ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die einzelnen Einsatzelemente 340 werden durch Presspassung in die einzelnen Rillen 338 eingesetzt. In der Ausführungsform als Nasskupplung können die Einsatzelement 340 Öffnungen (nicht gezeigt) aufweisen, um ein Kommunizieren von Schmierfluid 14 durch die Einsatzelemente 340 und die Reibscheibe 12 hindurch zu erlauben.
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In 10, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine alternative drehmomentübertragende Vorrichtung allgemein durch die Bezugszahl 500 angegeben. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 500 ähnelt der in 1A gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 10 und der in 1B gezeigten drehmomentübertragenden Vorrichtung 110, und gleiche Bauteile sind durch gleiche Bezugszahlen angegeben. Bei der drehmomentübertragenden Vorrichtung 500 kann es sich entweder um eine Nasskupplung oder um eine Trockenkupplung handeln, ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die drehmomentübertragende Vorrichtung 500 umfasst eine Reibbelagschicht 536 und ein Einsatzelement 540. Die Reibbelagschicht 536 ist an der Reibscheibe 12 festgeklebt und ähnelt der in 1A und 1B gezeigten Reibbelagschicht 36. Die Reibbelagschicht 536 umfasst jedoch eine Rille 538, die in einer Außenfläche der Reibbelagschicht 536 angeordnet ist. Die Rille 538 kann eine Tiefe aufweisen, die kleiner oder gleich der Dicke der Reibbelagschicht 536 ist. Die Rille 538 ist vorzugsweise im Wesentlichen als ein Ring geformt, welcher am radialen Mittelpunkt zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser der Reibbelagschicht 536 angeordnet ist. Das Einsatzelement 540 ähnelt dem in 1A und 1B gezeigten Einsatzelement 40, das Einsatzelement 540 ist jedoch in Form eines Rings ausgebildet, um mit der Form der Rille 538 zusammenzupassen. Es ist jedoch festzustellen, dass die Rille 538 und das Einsatzelement 540 als an jeder beliebigen radialen Stelle der Reibbelagschicht 536 angeordnete Ringe ausgebildet sein können. Das Einsatzelement 540 ist durch Presspassung in die Rille 538 eingesetzt. In der Ausführungsform als Nasskupplung kann das Einsatzelement 540 Öffnungen (nicht gezeigt) aufweisen, um ein Kommunizieren von Schmierfluid 14 durch das Einsatzelement 540 und die Reibscheibe 12 hindurch zu erlauben.
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Alternative Auslegungen, einschließlich Kombinationen aus den in 1–10 gezeigten Ausführungsformen, können zur Anwendung kommen, solange die lokale Ablenkung der Gegendruckscheibe 16 begrenzt ist.
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Die vorliegende Erfindung weist gegenüber dem Stand der Technik zahlreiche Nutzen und Vorteile auf. Darüber hinaus können die Lehren der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, um zahlreiche Probleme, die bei drehmomentübertragenden Vorrichtungen nach dem Stand der Technik aufgetreten sind, zu beseitigen. So beseitigt die vorliegende Erfindung beispielsweise zumindest teilweise das Problem des Zitterns und andere Probleme, die in einer von Robert C. Lam, Bulent Chavdar und Tim Newcomb erstellten und von der Gesellschaft der Kraftfahrzeugingenieure ”The Society of Automotive Engineers” herausgegebenen Abhandlung mit dem Titel New Generation Friction Materials and Technologies (Ref. # SAE 2006-01-0150) erörtert werden, welche hiermit durch Bezugnahme hierin miteingeschlossen ist.
