DE102010004697A1

DE102010004697A1 - Torque-transfer clutch for power transmission device, has annular reaction unit with preformed spring steel element and undulations, which are project orthogonal with respect to planar surface of rigid plate

Info

Publication number: DE102010004697A1
Application number: DE201010004697
Authority: DE
Inventors: Gregory Mich. Mordukhovich
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-06-30

Abstract

The torque-transfer clutch (100) has a clutch reaction plate (10) with an annular reaction unit (12) that is fixedly attached to a rigid plate (11). The annular reaction unit comprises of a preformed spring steel element and undulations, which project orthogonal with respect to the planar surface of the rigid plate.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diese Offenbarung bezieht sich auf Kupplungsgegenplatten für die Übertragung von Drehmoment.This disclosure relates to clutch reaction plates for the transmission of torque.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die Angaben in diesem Abschnitt geben lediglich Hintergrundinformationen an, die auf die vorliegende Offenbarung bezogen sind und nicht unbedingt Stand der Technik bilden.The information in this section merely provides background information that is related to the present disclosure and is not necessarily prior art.

Kraftübertragungsvorrichtungen können Kupplungsvorrichtungen enthalten, die mit rotierenden koaxialen Elementen verbunden sind, um Drehmoment zu übertragen. Die Kupplungsvorrichtungen können wahlweise eingerückt werden, indem eine Zwangskraft, d. h. eine Kompressionskraft zwischen einer Gegenplatte, die mit einem der rotierenden Elemente drehfest verbunden ist, und einer Reibplatte, die mit einem Zweiten der rotierenden Elemente drehfest verbunden ist, ausgeübt wird. Dies kann Bremskupplungsvorrichtungen umfassen, die rotierende Elemente mit feststehenden Elementen, z. B. mit einem Getriebegehäuse, verbinden. Die Kompressionskraft kann durch eine Hydraulikkolbenvorrichtung oder einen weiteren geeigneten Kraftaktor ausgeübt werden.Power transmission devices may include coupling devices connected to rotating coaxial elements to transmit torque. The coupling devices may optionally be engaged by applying a constraining force, i. H. a compression force is exerted between a counterplate rotationally fixed to one of the rotating elements and a friction plate rotationally fixed to a second of the rotating elements. This may include brake coupling devices comprising rotating elements with fixed elements, e.g. B. with a transmission housing connect. The compression force may be exerted by a hydraulic piston device or another suitable force actuator.

Während die Kupplung eingerückt ist, können durch Reibung hervorgerufene Schwingungen ein Schütteln hervorrufen, das für einen Bediener wahrnehmbar ist. Es hat sich gezeigt, dass die Amplitude des Schüttelns in einem Kupplungspaket, das mehrere Gegenplatten besitzt, die hinsichtlich der Oberflächengeometrien, die individuelle unebene Oberflächenexzentrizitäten aufweisen, aneinander angepasst worden sind, abnimmt. Eine bekannte Praxis des Kupplungsentwurfs umfasst das Entwerfen einer Gegenplatte, die unter Verwendung bekannter Fertigungsprozesse einschließlich der Steuerung der Gegenplattendicke und der Gegenplatten-Ebenheit so eben wie möglich ist. Die Toleranz für Oberflächenexzentrizitäten, die aus einer Unebenheit resultieren, ist durch Materialbedingungen begrenzt. Diese Entwurfspezifikation umfasst eine Fertigungsprozesskontrolle, deren Kriterium eine Funktion von NICHTGUT und GUT ist und die einen vorgegebenen Spalt zwischen zwei parallelen Platten zum Gegenstand hat. Bekannte Prozesse für die Fertigung von Gegenplatten umfassen das Stanzen von Metall. Es ist bekannt, zwei verschiedene Fertigungsprozesse zu verwenden, um Gegenplatten eben zu machen, um die Krümmung nach dem Stanzen minimal zu machen, um Entwurfsspezifikationen zu erreichen, die mit der Oberflächengeometrie in Beziehung stehen. Bekannte Fertigungsprozesse umfassen die hydraulische Kompression von Metallblech vor dem Stanzen, um die Gegenplatte zu formen, und das Walzen der Platte nach dem Stanzen, womit die Gegenplatte geformt wird.While the clutch is engaged, vibrations caused by friction can cause shaking, which is perceptible to an operator. It has been found that the amplitude of shaking in a clutch pack having a plurality of counter plates which have been adapted to each other in terms of surface geometries having individual uneven surface eccentricities decreases. One known practice of coupling design involves designing a counterplate that is as flat as possible using known manufacturing processes including control of counterplate thickness and counterplate flatness. The tolerance for surface eccentricities resulting from unevenness is limited by material conditions. This design specification includes a manufacturing process control whose criterion is a function of NOT GOOD and GOOD and which has a predetermined gap between two parallel plates. Known processes for the manufacture of counterplates include the stamping of metal. It is known to use two different manufacturing processes to make counterplates flat to minimize post-punch curvature in order to achieve design specifications related to surface geometry. Known manufacturing processes include hydraulic compression of sheet metal prior to stamping to form the backing plate and rolling of the sheet after punching, thereby forming the backing plate.

Testergebnisse für Gegenplatten, die aus einer üblichen Fertigungslinie stammen, lagen weitgehend in einem Bereich, der die Entstehung eines Schüttelns zulässt. Es hat sich gezeigt, dass das Schütteln unter nahezu allen Bedingungen bei bestimmten Gegenplatten hervorgerufen wird und bei anderen Gegenplatten nur in einem sehr spezifischen Bereich von Betriebsbedingungen hervorgerufen wird. Die gemessenen Oberflächengeometrien der getesteten Gegenplatten zeigen Unterschiede in der Oberflächenwelligkeitsform und in der Amplitude. Es wurden Schwankungen von Stapel zu Stapel und innerhalb desselben Stapels untersucht, die eine Welligkeitsform- und Amplitudenschwankung offenbart haben. Solche Schwankungen können zu Veränderungen der Steifigkeit und des elastischen Ansprechens führen, was zu Lastverteilungs- und Kontaktdruckveränderungen. führen kann. Unter einer Kompressionskraft können die räumlichen Frequenzen niedriger Ordnung der Welligkeit verschwinden, während räumliche Frequenzen höherer Ordnung nur eine geringe Verringerung der Welligkeit erfahren. Eine Lastverteilung kann sich im schlechtesten Fall aus einer steifen Platte, d. h. aus einer Platte höherer Ordnung mit einer Welligkeit mit großer Amplitude ergeben. Eine perfekt ebene Platte könnte für eine Lastverteilung unter einer Kompressionskraft bei eingeschaltetem Kupplungseinrückungs-Kolbendruck bevorzugt werden, wenn jedoch die Kompressionskraft weggenommen wird, d. h. bei abgeschaltetem Kupplungseinrückungs-Kolbendruck, können die Gegenplatte und die Reibplatte, die einander gegenüberliegen, aufgrund der Oberflächenspannung aneinander haften und fortgesetzt Drehmoment übertragen, was als Schleppen bezeichnet wird. Wenn die Gegenplatte und die Reibplatte vollkommen eben sind, können die mit dem Schleppen einhergehenden Verluste maximal werden, da der durchschnittliche Spalt zwischen Platten minimal ist.Test results for counterplates originating from a conventional production line were largely within a range that allows shaking to occur. It has been found that shaking is induced in almost all conditions on certain counterplates and is produced in other counterplates only in a very specific range of operating conditions. The measured surface geometries of the counterplates tested show differences in surface ripple shape and in amplitude. Variations were examined from stack to stack and within the same stack, which revealed a ripple shape and amplitude variation. Such variations can lead to changes in stiffness and elastic response, resulting in load distribution and contact pressure changes. can lead. Under a compressive force, the low-order spatial frequencies of the waviness may disappear while higher-order spatial frequencies experience only a small reduction in waviness. In the worst case, a load distribution may consist of a stiff plate, i. H. from a higher order plate with a large amplitude ripple. A perfectly flat plate could be preferred for load distribution under compressive force with clutch engagement piston pressure engaged, however, as the compression force is removed, i. H. when the clutch engagement piston pressure is off, the opposing plate and the friction plate, which face each other, may adhere to each other due to the surface tension and continue to transmit torque, which is referred to as dragging. If the backing plate and the friction plate are perfectly flat, the losses associated with drag can be maximized because the average gap between plates is minimal.

Es ist bekannt, ein Federelement mit aufzunehmen, um die Gegenplatte und die Reibplatte, die einander gegenüberliegen, zu trennen, wenn die Kompressionskraft nicht anliegt, wobei der Abriebverschleiß oder die elastische Verformung des Reibmaterials der Reibplatten ausgenutzt wird, um die tatsächliche Kontaktfläche der parallelen einander gegenüberliegenden Gegen- und Reibplatten maximal zu machen, wenn die Kompressionskraft ausgeübt wird. Eine Welligkeit niedriger Ordnung der Reibplatte kann als Federelement wirken. Die Reibplattenwelligkeit kann als eine Feder wirken, die zu einer räumlich begrenzten Überlastung des Reibmaterials führen kann, was zu einer übermäßigen lokalen plastischen Verformung, einem Permeabilitätsverlust, einer Reibung, einer Temperatur und im Ergebnis zu einem Schütteln führt. Die Welligkeit der Reibplatte kann zu einem übermäßigen Abriebverschleiß der Hochdruckpunkte bei Verringerung der Kupplungskapazität führen, bis die Welligkeit durch Verschleiß verschwunden ist.It is known to incorporate a spring member to separate the opposing plate and the friction plate which oppose each other when the compressive force is not applied, taking advantage of the abrasion wear or the elastic deformation of the friction material of the friction plates to the actual contact surface of the parallel one another maximum to make opposite counter and friction plates when the compression force is applied. A low order ripple of the friction plate may act as a spring element. The friction plate ripple can act as a spring, which can result in a spatially limited overload of the friction material, resulting in excessive local plastic deformation, a loss of permeability, friction, temperature and, as a result, shaking. The rippling of the friction plate may result in excessive wear of the high pressure points while reducing the clutch capacity until the waviness due to wear has disappeared.

Eine Gegenplatte kann mit einer strukturellen Form und Steifigkeit entworfen sein, die dadurch optimiert ist, dass für eine gegebene Drehmomentübertragung, eine gegebene Kompressionskraft, eine gegebene Elastizität des Reibmaterials, gegebene Kupplungsreibcharakteristiken, eine gegebene Anzahl von Platten in einer Kupplungspackung, ein gegebenes Keilnutschleppen, eine gegebene Entwurfskonfiguration und in Abhängigkeit davon, ob die Gegenplatte als Teil einer rotierenden Kupplung oder einer stationären Kupplung, d. h. einer Bremskupplung verwendet wird, ein Gleichgewicht zwischen der Drehmomentkapazität und den Drehverlusten [engl.: spinning losses] hergestellt wird.A counterplate may be designed with a structural shape and rigidity optimized by providing a given wedge-nut drag, a given compressive force, a given resiliency of the friction material, given clutch friction characteristics, a given number of plates in a clutch pack given design configuration and depending on whether the backplate as part of a rotating clutch or a stationary clutch, d. H. a brake coupling is used, a balance between the torque capacity and the spinning losses is produced.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Eine Drehmomentübertragungskupplung umfasst eine Kupplungsgegenplatte, die ein ringförmiges Gegenelement besitzt, das an einem starren Plattenelement fest angebracht ist. Das ringförmige Gegenelement umfasst ein im Voraus geformtes Federstahlelement und mehrere Welligkeiten, die senkrecht zu einer ebenen Oberfläche des starren Plattenelements vorstehen.A torque transfer clutch includes a clutch backing plate having an annular mating member fixedly attached to a rigid plate member. The annular mating member includes a pre-formed spring steel member and a plurality of undulations projecting perpendicular to a planar surface of the rigid plate member.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Im Folgenden werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:Hereinafter, one or more embodiments will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

1 und 2 zwei zweidimensionale schematische Darstellungen sind, die eine Drehmomentübertragungskupplung veranschaulichen, die eine Kupplungsgegenplatte und eine gegenüberliegende Reibplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält. 1 and 2 FIG. 2 is two-dimensional schematic diagrams illustrating a torque-transmitting clutch including a clutch backing plate and an opposing friction plate according to an embodiment of the present disclosure. FIG.

GENAUE BESCHREIBUNGPRECISE DESCRIPTION

Wenn nun auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, die den Zweck haben, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen zu veranschaulichen, und nicht, diese zu beschränken, so zeigen die 1 und 2 schematisch eine Drehmomentübertragungskupplung 100, die eine Kupplungsgegenplatte 10 und eine der Kupplungsgegenplatte 10 gegenüberliegende Reibplatte, die als eine gegenüberliegende Reibplatte 20 bezeichnet wird, umfasst. In einer Ausführungsform ist eine Kolbenvorrichtung 50 konfiguriert, um auf die Kupplungsgegenplatte 10 und auf die gegenüberliegende Reibplatte 20 eine Kompressionskraft auszuüben, um darüber eine Drehmomentübertragung zu bewirken. Es sind orthogonale Koordinatenachsen dargestellt, die eine x-, eine y- und eine z-Achse mit einem gemeinsamen Ursprung A umfassen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in den verschiedenen Figuren auf gleiche Elemente.Referring now to the drawings, which are intended to illustrate certain exemplary embodiments and not to limit them, FIGS 1 and 2 schematically a torque-transmitting clutch 100 that have a coupling counter plate 10 and one of the coupling counter plate 10 opposite friction plate acting as an opposite friction plate 20 is referred to. In one embodiment, a piston device 50 configured to access the coupling counter plate 10 and on the opposite friction plate 20 to exert a compressive force to cause a torque transfer thereabove. Orthogonal coordinate axes are shown which comprise an x, a y and a z axis with a common origin A. Like reference numerals refer to like elements throughout the several figures.

1 ist eine zweidimensionale schematische Ansicht der beispielhaften Kupplungsgegenplatte 10 der Drehmomentübertragungskupplung 100 in der x-y-Ebene. Die Kupplungsgegenplatte 10 besitzt eine bevorzugte nicht komprimierte Form einschließlich eines ringförmigen Gegenelements 12, das an einem starren Plattenelement fest angebracht und daran montiert ist. Das ringförmige Gegenelement 12 ist an dem starren Plattenelement 11 unter Verwendung mehrerer Niete 19 oder eines anderen geeigneten Befestigungsmechanismus fest angebracht. Das starre Plattenelement 11 ist vorzugsweise aus Stahl geformt und zu einem Eingangselement 28 koaxial und damit drehbar gekoppelt, um Drehmoment zu übertragen. Das Gegenelement 12 ist ein ringförmiges Element, das aus Federstahl oder einer Stahllegierung konstruiert ist. Das Gegenelement 12 besitzt einen Innendurchmesser D1 und einen Außendurchmesser D2 und umfasst eine Eingriffoberfläche 15 sowie eine erste Oberfläche 13, die in 2 gezeigt sind. 1 FIG. 12 is a two-dimensional schematic view of the exemplary counterpart coupling plate. FIG 10 the torque transmission clutch 100 in the xy plane. The coupling counter plate 10 has a preferred uncompressed shape including an annular mating member 12 which is fixedly mounted on a rigid plate member and mounted thereon. The annular counter element 12 is on the rigid plate element 11 using multiple rivets 19 or another suitable fastening mechanism firmly attached. The rigid plate element 11 is preferably formed of steel and to an input element 28 coaxial and rotatably coupled to transmit torque. The counter element 12 is an annular element constructed of spring steel or a steel alloy. The counter element 12 has an inner diameter D1 and an outer diameter D2, and includes an engagement surface 15 as well as a first surface 13 , in the 2 are shown.

2 zeigt eine entsprechende zweidimensionale schematische Ansicht der Drehmomentübertragungskupplung 100, die die Kupplungsgegenplatte 10 und die entsprechende Reibplatte 20 umfasst, die in der y-z-Ebene dargestellt sind. Die Kupplungsgegenplatte 10 umfasst das starre Plattenelement 11 und das Gegenelement 12 einschließlich der Eingriffoberfläche 15. Die Eingriffoberfläche 15 wird mit der Reibplatte 20 durch Kompression gekoppelt, um eine Drehmomentübertragung zu bewirken, wenn die Kolbenvorrichtung 50 so gesteuert wird, dass sie darauf eine Kompressionskraft ausübt. Das starre Plattenelement 11 ist in der z-Richtung vorzugsweise im Wesentlichen eben. 2 shows a corresponding two-dimensional schematic view of the torque transmitting clutch 100 holding the coupling counter plate 10 and the corresponding friction plate 20 includes, which are shown in the yz plane. The coupling counter plate 10 includes the rigid plate element 11 and the counter element 12 including the engagement surface 15 , The engagement surface 15 is with the friction plate 20 coupled by compression to effect torque transfer when the piston device 50 is controlled so that it exerts a compressive force on it. The rigid plate element 11 is preferably substantially planar in the z-direction.

Die Reibplatte 20 ist mit einem Ausgangselement 26 drehbar gekoppelt, wobei beide zu der Kupplungsgegenplatte 10 auf der z-Achse koaxial sind. Die Reibplatte 20 umfasst ein starres Plattenelement 24, das vorzugsweise aus Stahl geformt ist und auf dem Reibmaterial 23 fest angebracht ist. Das Reibmaterial 23 umfasst vorzugsweise eine ringförmige Reiboberfläche 22, die in der x-y-Ebene im Wesentlichen eben ist und der Eingriffoberfläche 15 des Gegenelements 12 der Kupplungsgegenplatte 10 entspricht. Die Eingriffoberfläche 15 des Gegenelements 12 gelangt mit der Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 in Eingriff, wenn darauf die Kompressionskraft ausgeübt wird, um die Gegenplatte 10 in der z-Richtung translatorisch zu bewegen. Selbstverständlich kann die Reibplatte 20 an einem Getriebegehäuse fest angebracht sein, wenn die Drehmomentübertragungskupplung 100 als eine Bremskupplungsvorrichtung konfiguriert ist. Für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet sind Entwurfselemente für die Reibplatte 20 ersichtlich.The friction plate 20 is with an initial element 26 rotatably coupled, both to the coupling counter-plate 10 coaxial on the z-axis. The friction plate 20 comprises a rigid plate element 24 which is preferably formed of steel and on the friction material 23 firmly attached. The friction material 23 preferably comprises an annular friction surface 22 which is substantially planar in the xy plane and the engagement surface 15 of the counter element 12 the coupling counter plate 10 equivalent. The engagement surface 15 of the counter element 12 gets to the friction surface 22 the friction plate 20 engaged, when the compression force is applied to the counter-plate 10 to translate in the z-direction. Of course, the friction plate 20 fixed to a gearbox be attached when the torque-transmitting clutch 100 is configured as a brake coupling device. Those of ordinary skill in the art are design elements for the friction plate 20 seen.

Das Gegenelement 12 der Kupplungsgegenplatte 10 ist vorzugsweise im Voraus mit mehreren Welligkeiten ausgebildet. Das Gegenelement 12 besitzt eine Dicke und erfährt eine Material-/Oberflächenbehandlung, die eine elastische Verformung und eine Abflachung des Gegenelements 12 gegen die Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 zulassen, wenn die Kompressionskraft z. B. von der steuerbaren Kolbenvorrichtung 50 ausgeübt wird. Dadurch kann der tatsächliche Oberflächenkontaktbereich zwischen der Kupplungsgegenplatte 10 und der Reibplatte 20 erhöht werden.The counter element 12 the coupling counter plate 10 is preferably formed in advance with multiple ripples. The counter element 12 has a thickness and undergoes a material / surface treatment, the elastic deformation and a flattening of the counter element 12 against the friction surface 22 the friction plate 20 allow, if the compression force z. B. from the controllable piston device 50 is exercised. As a result, the actual surface contact area between the coupling counter plate 10 and the friction plate 20 increase.

Das Gegenelement 12 übt auf das starre Plattenelement 11 und auf die Reibplatte 20 eine rückstellende Federkraft aus, um das starre Plattenelement 11 von der Reibplatte 20 zu trennen, wenn die Kompressionskraft weggenommen wird, wobei das Gegenelement 12 vorzugsweise in seine ursprüngliche nicht komprimierte Form zurückkehrt.The counter element 12 exercises on the rigid plate element 11 and on the friction plate 20 a restoring spring force to the rigid plate member 11 from the friction plate 20 to separate when the compression force is removed, the counter element 12 preferably returns to its original uncompressed form.

In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Gegenelement 12 die mehreren Welligkeiten, die in der z-Richtung der Eingriffoberfläche 15, d. h. senkrecht zu der x-y-Ebene, die durch die ebene Oberfläche des starren Plattenelements 11 definiert ist, vorstehen. Die Welligkeiten sind vorzugsweise auf kontinuierliche und nicht unterbrochene Weise um den gesamten Umfang der Gegenplatte 12 gebildet. Das Gegenelement 12 umfasst ferner Welligkeiten in der ersten Oberfläche 13, die den Welligkeiten in der Eingriffoberfläche 15 entsprechen. Die Welligkeiten in der Eingriffoberfläche 15 umfassen mehrere Bögen 16 und Täler 18, die in Bezug auf die z-Achse beschrieben werden. In einer Ausführungsform sind, wie gezeigt ist, auf der Eingriffoberfläche 15 drei Täler 18 und drei Bögen 16 vorhanden.In the embodiment shown, the counter element comprises 12 the several undulations that are in the z-direction of the engagement surface 15 that is, perpendicular to the xy plane passing through the flat surface of the rigid plate member 11 is defined, project. The undulations are preferably in a continuous and uninterrupted manner around the entire circumference of the counter-plate 12 educated. The counter element 12 further includes ripples in the first surface 13 that the ripples in the engagement surface 15 correspond. The ripples in the engagement surface 15 include several bows 16 and valleys 18 which are described in terms of the z-axis. In one embodiment, as shown, on the engagement surface 15 three valleys 18 and three bows 16 available.

Die Kupplungsgegenplatte 10, die das Gegenelement 12 enthält, kann hinsichtlich ihrer Abmessungen in der z-Richtung gekennzeichnet sein, vorzugsweise dann, wenn die Gegenplatte 12 im nicht komprimierten Zustand ist. Eine erste Abmessung Z1 beschreibt eine z-Dicke des Materials des Gegenelements 12. In der Ausführungsform von 1 ist die erste Abmessung Z1, die die z-Dicke des Materials des Gegenelements 12 beschreibt, sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung des Gegenelements 12 vorzugsweise im Wesentlichen konstant.The coupling counter plate 10 that is the counter element 12 may be characterized in terms of their dimensions in the z-direction, preferably when the counter-plate 12 in the uncompressed state. A first dimension Z1 describes a z-thickness of the material of the counter element 12 , In the embodiment of 1 is the first dimension Z1, which is the z-thickness of the material of the mating element 12 describes, both in the radial direction and in the circumferential direction of the counter element 12 preferably substantially constant.

Eine zweite Abmessung Z2 beschreibt einen z-Abstand zwischen dem Scheitelpunkt jedes der Bögen 16 und einem Sohlenpunkt jedes der Täler 18 des Gegenelements 12. Eine dritte Abmessung Z3 beschreibt einen z-Abstand zwischen dem Scheitelpunkt der Bögen 16 und einer Oberfläche des starren Plattenelements 11, auf der das Gegenelement 12 montiert ist.A second dimension Z2 describes a z-distance between the vertex of each of the arcs 16 and a sole point of each of the valleys 18 of the counter element 12 , A third dimension Z3 describes a z-distance between the vertex of the arcs 16 and a surface of the rigid plate member 11 on which the counter element 12 is mounted.

Die Entwurfselemente des beispielhaften Gegenelements 12 umfassen einen Oberflächenbereich der Eingriffoberfläche 15, eine Drehmomentübertragungsfähigkeit der Eingriffoberfläche 15, die anhand des Innendurchmessers D1 und des Außendurchmessers D2 definiert ist, und Auslenkeigenschaften des Gegenelements 12 hinsichtlich der Kompressionskraft und der Kompressionsbeanspruchung.The design elements of the exemplary counter element 12 include a surface area of the engagement surface 15 , a torque transmitting capability of the engagement surface 15 , which is defined by the inner diameter D1 and the outer diameter D2, and deflection properties of the counter element 12 in terms of compression force and compression stress.

Das über die Kupplung 10 zwischen dem Eingangselement 28 und dem Ausgangselement 26 übertragene Drehmoment, wenn die Kupplungsgegenplatte 10 durch Kompression gegen die Reibplatte 20 gedrückt wird, berücksichtigt die Druckverteilung über die Reiboberflächen, d. h. die Eingriffoberfläche 15 des Gegenelements 12, wenn sie auf die Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 ausgeübt wird. Die Drehmomentübertragung (Tq) kann folgendermaßen berechnet werden: Tq = 0,5·f·(D1 + D2)·F_N (1) wobei f der Reibkoeffizient ist und F_N die Größe einer Kompressions- oder Normalkraft ist, die auf das Gegenelement 12 über die Kupplungsgegenplatte 10 und die Reibplatte 20 unter Verwendung der Kolbenvorrichtung 50 ausgeübt wird. Daher kann der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet für ein gegebenes System den Innendurchmesser D1 und den Außendurchmesser D2 der Eingriffoberfläche 15 des Gegenelements 12 entwerfen, um eine erwünschte oder maximale Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement 28 und dem Ausgangselement 26 zu erzielen. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kann die Kompressions- oder Normalkraft F_N, die dem gewünschten Drehmoment zugeordnet ist, berechnen, um die Last-/Auslenkeigenschaften und die Materialauswahl für das Gegenelement 12 unter Berücksichtigung von Entwurfsfaktoren, Abmessungsbeschränkungen und von Merkmalen der Kupplung 100 und der zugeordneten Getriebevorrichtung entwerfen. Die bevorzugte Größe der Kompressionskraft F_N ist die Größe der Kompressionskraft, die auf die Kupplungsgegenplatte 10 und die gegenüberliegende Reibplatte 20 ausgeübt wird, die erforderlich ist, um darüber Drehmoment zu übertragen, wobei sie auf der Grundlage der Drehmomentübertragungsanforderungen der spezifischen Kupplungsanwendung bestimmt wird. Die Entwurfsfaktoren des Gegenelements 12 umfassen die erste Abmessung Z1, d. h. die Dicke des Materials des Gegenelements 12, die zweite Abmessung Z2, d. h. den z-Abstand zwischen dem Scheitelpunkt jedes der Bögen 16 und einem Sohlenpunkt jedes der Täler 18 des Gegenelements 12, und die dritte Abmessung Z3, d. h. den z-Abstand zwischen dem Scheitelpunkt der Bögen 16 und einer Oberfläche des starren Plattenelements 11, auf dem das Gegenelement 12 montiert ist, wobei Materialeigenschaften wie etwa der Elastizitätsmodul berücksichtigt werden. Ein bevorzugter Entwurf für das Gegenelement 12 enthält die erste Abmessung Z1, die zweite Abmessung Z2, die dritte Abmessung Z3 und einen Elastizitätsmodul für das Material hierfür, derart, dass sich das Gegenelement 12 in der z-Richtung in eine im Wesentlichen abgeflachte Form verformt, wenn die Kompressionskraft F_N ausgeübt wird, wodurch die Eingriffoberfläche 15 des Gegenelements 12 dazu veranlasst wird, mit der ringförmigen Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 einen vollständigen physikalischen Kontakt herzustellen, um Drehmoment zu übertragen. Das Gegenelement 12 verformt sich vorzugsweise elastisch, d. h., dass es in seine ursprüngliche nicht gewellte, nicht komprimierte Form zurückkehrt, wenn die Kompressions- oder Normalkraft F_N weggenommen wird. Das Gegenelement 12 übt die rückstellende Federkraft aus, um eine Rückformung in seine nicht gewellte nicht komprimierte Form zu bewirken, wenn die Kompressions- oder Normalkraft F_N verringert oder weggenommen wird. Die Drehmomentübertragung ist zwar mit Bezug auf eine einzige Kupplungsgegenplatte 10 und eine einzige Reibplatte 20 beschrieben worden, sie ist jedoch selbstverständlich auf eine Kupplungsvorrichtung anwendbar, die mehrere Kupplungsgegenplatten 10 und mehrere Reibplatten 20 besitzt.That's about the clutch 10 between the input element 28 and the output element 26 transmitted torque when the clutch counter plate 10 by compression against the friction plate 20 is pressed takes into account the pressure distribution over the friction surfaces, ie the engagement surface 15 of the counter element 12 when on the friction surface 22 the friction plate 20 is exercised. The torque transmission (Tq) can be calculated as follows: Tq = 0.5 · f · (D1 + D2) · F _N (1) where f is the coefficient of friction and F _{N is} the magnitude of a compression or normal force acting on the mating element 12 over the coupling counter plate 10 and the friction plate 20 using the piston device 50 is exercised. Therefore, one of ordinary skill in the art, for a given system, may consider the inner diameter D1 and the outer diameter D2 of the engagement surface 15 of the counter element 12 designed to provide a desired or maximum torque transfer between the input member 28 and the output element 26 to achieve. One of ordinary skill in the art can calculate the compression or normal force F _{N associated} with the desired torque to provide load / deflection characteristics and material selection for the mating member 12 taking into account design factors, dimensional restrictions and characteristics of the coupling 100 and the associated transmission device design. The preferred amount of compressive force F _N is the amount of compressive force applied to the mating backplate 10 and the opposite friction plate 20 which is required to transmit torque therethrough, being determined based on the torque transmission requirements of the specific clutch application. The design factors of the counter element 12 include the first dimension Z1, ie the thickness of the material of the mating element 12 , the second dimension Z2, ie the z-distance between the vertex of each of the arcs 16 and a sole point of each of the valleys 18 of the counter element 12 , and the third dimension Z3, ie the z-distance between the vertex of the arcs 16 and a surface of the rigid plate member 11 on which the counter element 12 is mounted, taking into account material properties such as the modulus of elasticity. A preferred design for the counter element 12 includes the first dimension Z1, the second dimension Z2, the third dimension Z3 and a modulus of elasticity for the material therefor, such that the counter element 12 deformed in the z-direction into a substantially flattened shape when the compression force F _{N is} applied, whereby the engagement surface 15 of the counter element 12 is caused to, with the annular friction surface 22 the friction plate 20 to make a full physical contact to transmit torque. The counter element 12 preferably deforms elastically, that is, it returns to its original non-corrugated, uncompressed shape when the compression or normal force F _{N is} removed. The counter element 12 exerts the restoring spring force to effect recovery into its non-corrugated uncompressed shape as the compression or normal force F _{N is} reduced or removed. Although the torque transmission is with respect to a single coupling counter plate 10 and a single friction plate 20 However, it is of course applicable to a coupling device comprising a plurality of coupling counter plates 10 and several friction plates 20 has.

Das Gegenelement 12 und die Kupplungsgegenplatte 10 erzielen eine bevorzugte rückstellende Federkraft durch Steuern der oben genannten Materialeigenschaften und physikalischen Abmessungen einschließlich des Elastizitätsmoduls für deren Material und der ersten Abmessung Z1, der zweiten Abmessung Z2 und der dritten Abmessung Z3. In einer Ausführungsform ist das Gegenelement 12 aus Stahl oder aus einer Stahllegierung konstruiert, der bzw. die vorzugsweise einen Elastizitätsmodul von etwa 2,12·10⁵ MPa besitzt. Vorzugsweise ist das Gegenelement 12 so entworfen, dass es sich in z-Richtung verformt, so dass die Eingriffoberfläche 15 mit der Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 in einen vollständigen physikalischen Kontakt gelangt, wenn die Kompressions- oder Normalkraft F_N auf die Kupplungsgegenplatte 10 und die Reibplatte 20 ausgeübt wird. Vorzugsweise wird die Kompressions- oder Normalkraft F_N gleichmäßig über die Eingriffoberfläche 15 und die Reiboberfläche 22 ausgeübt.The counter element 12 and the coupling counter plate 10 achieve a preferred restoring spring force by controlling the above-mentioned material properties and physical dimensions including the Young's modulus for their material and the first dimension Z1, the second dimension Z2 and the third dimension Z3. In one embodiment, the counter element 12 constructed of steel or a steel alloy, which preferably has a modulus of elasticity of about 2.12 x 10 ⁵ MPa. Preferably, the counter element 12 designed so that it deforms in z-direction, leaving the engagement surface 15 with the friction surface 22 the friction plate 20 come into complete physical contact when the compression or normal force F _N on the coupling counter-plate 10 and the friction plate 20 is exercised. Preferably, the compression or normal force F _N becomes uniform across the engagement surface 15 and the friction surface 22 exercised.

Das Gegenelement 12 lenkt sich in Umfangsrichtung aus, wenn die Kompressionskraft F_N ausgeübt wird. Die Kupplungsgegenplatte 10 umfasst die für jede Anwendung vorgegebene Abmessungsform und Rückstellfederkraft, um eine im Wesentlichen flache Oberfläche zu erzielen, wenn die Kompressionskraft F_N ausgeübt wird, um den Oberflächenbereichskontakt zwischen dem Gegenelement 12 und der Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 maximal zu machen. Eine Zunahme des tatsächlichen Kontaktbereichs, die der Umfangsauslenkung des Gegenelements 12 zugeordnet ist, kann eine Erhöhung des übertragenen Drehmoments bewirken, wenn die Kupplung 100 eingerückt wird. Eine Zunahme des tatsächlichen Kontaktbereichs kann eine Zunahme der zulässigen Kupplungsschleifdauer bewirken, ohne dass eine örtliche Überhitzung der Kupplungsreibplatten 20 auftritt.The counter element 12 deflects in the circumferential direction when the compression force F _{N is} exerted. The coupling counter plate 10 includes the dimensional shape and return spring force given for each application to achieve a substantially flat surface when the compression force F _{N is} applied to the surface area contact between the mating member 12 and the friction surface 22 the friction plate 20 to make maximum. An increase in the actual contact area, that of the peripheral deflection of the counter element 12 is assigned, can cause an increase in the transmitted torque when the clutch 100 is indented. An increase in the actual contact area can cause an increase in the allowable clutch grinding time without causing local overheating of the clutch friction plates 20 occurs.

Das Gegenelement 12 kehrt in seine nicht komprimierte Form zurück, um den Oberflächenbereichskontakt zwischen dem Gegenelement 12 und der Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 minimal zu machen, wenn die Kompressionskraft F_N weggenommen wird. Die rückstellende Federkraft, die durch das Gegenelement 12 ausgeübt wird, drängt die Reibplatte 20 von dem Gegenelement 12 weg, wenn die Kompressionskraft F_N weggenommen wird, wodurch der Oberflächenbereichskontakt verringert wird. Das übertragene Drehmoment, das mit Durchrutsch- bzw. Drehverlusten bei ausgerückter Kupplung einhergeht, nimmt bei einer Abnahme des tatsächlichen Oberflächenbereichskontakts ab.The counter element 12 returns to its uncompressed form to prevent surface area contact between the mating element 12 and the friction surface 22 the friction plate 20 to minimize when the compression force F _{N is} removed. The restoring spring force caused by the counter element 12 is exercised, the friction plate urges 20 from the counter element 12 away when the compression force F _{N is} removed, whereby the surface area contact is reduced. The transmitted torque associated with slip losses when the clutch is disengaged decreases with a decrease in actual surface area contact.

Die Gegenplatte 12 wirkt oberhalb eines Schwellenpegels der ausgeübten Kompressionskraft wie eine Feder mit maximaler Nachgiebigkeit, um den maximalen Kontakt mit der Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 zu erzielen. Die rückstellende Federkraft des Gegenelements 12 reicht im Wesentlichen aus, um eine kapillare Haftung, die zwischen dem Gegenelement 12 und der Reiboberfläche 22 der Reibplatte 20 auftritt, zu überwinden und um die Platten voneinander weg zu drängen, was einen minimalen Oberflächenbereichskontakt in der x-y-Ebene in einem freien Zustand, d. h. dann, wenn die ausgeübte Kompressionskraft weggenommen worden ist, zur Folge hat.The counter plate 12 acts above a threshold level of applied compression force, such as a maximum compliance spring, for maximum contact with the friction surface 22 the friction plate 20 to achieve. The restoring spring force of the counter element 12 is essentially sufficient to create a capillary adhesion between the counter element 12 and the friction surface 22 the friction plate 20 occurs, and to force the plates away from each other, resulting in minimal surface area contact in the xy plane in a free state, ie, when the applied compressive force has been removed.

Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen daran beschrieben. Andere Personen könnten auf weitere Abwandlungen und Veränderungen kommen, wenn sie die Beschreibung lesen und verstehen. Daher ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die besondere(n) Ausführungsform(en), die als die beste Art für die Ausführung dieser Offenbarung offenbart worden sind, beschränkt sein soll, vielmehr soll diese Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.The disclosure has described certain preferred embodiments and modifications thereto. Other people may come to other modifications and changes as they read and understand the description. Therefore, it is intended that the disclosure not be limited to the particular embodiment (s) disclosed as the best mode for carrying out this disclosure, but that disclosure is intended to encompass all embodiments that fall within the scope of the attached claims.

Claims

Torque transfer clutch comprising: a coupling counter-plate containing an annular counter-element fixedly attached to a rigid plate member; and an annular mating member including a pre-formed spring steel member and having a plurality of undulations projecting perpendicular to a planar surface of the rigid plate member.

The torque transmitting clutch of claim 1, wherein the annular mating member deforms in response to a compressive force exerted on the rigid plate member and on an opposing friction plate, such that an engagement surface of the annular mating member fully contacts a friction surface of the opposing friction plate.

The torque transmitting clutch of claim 2, wherein the annular mating member elastically deforms in response to the compression force into a substantially flattened surface.

The torque transmitting clutch of claim 3, wherein the annular mating member exerts a restoring spring force to restore the plurality of undulations that protrude perpendicular to the planar surface of the rigid plate member when the compression force is removed.

The torque transmitting clutch of claim 4, wherein the annular mating member exerts the restoring spring force to recover the plurality of undulations protruding perpendicular to the planar surface of the rigid plate member to separate the mating backplate from the opposing friction plate when the compressive force is removed.

The torque transmitting clutch of claim 1, wherein the plurality of undulations of the annular mating member projecting perpendicular to the planar surface of the rigid plate member are continuous and uninterrupted around the entire circumference of the mating member. and or the annular mating element having a constant thickness about its circumference perpendicular to the planar surface of the rigid plate element, and or wherein the annular counter element is deflected in the circumferential direction when a compressive force is applied.

A torque transfer clutch configured to transfer torque between an input member and an output member, comprising: the input member coupled to a coupling counterplate including a fixed member fixedly attached to a rigid plate member; the output member coupled to an opposing friction plate opposite the coupling counterplate; the counter element comprising a pre-formed spring steel element and having a plurality of undulations projecting perpendicular to a planar surface of the rigid plate element; wherein the opposing friction plate is coaxial with the coupling interference plate; and a device for applying a compressive force to the coupling counterplate and to the opposing friction plate to effect a torque transfer thereacross.

The torque transmitting clutch of claim 7, wherein the mating member elastically deforms in response to the compression force such that an engagement surface of the mating member fully contacts a friction surface of the opposing friction plate. in which in particular, the counter element elastically deforms in response to the compressive force to a substantially flattened surface, in which in particular, the counter element exerts a restoring spring force to restore the plurality of ripples projecting perpendicular to the planar surface of the rigid plate member when the compressive force is removed, in which in particular, the counter element exerts the restoring spring force to restore the plurality of corrugations projecting perpendicular to the planar surface of the rigid plate member to separate the coupling counter plate from the opposing friction plate when the compressive force is removed.

A torque transmitting clutch as claimed in claim 7, wherein said plurality of corrugations of said mating member projecting perpendicularly to said planar surface of said rigid plate member are continuous and uninterrupted around an entire circumference of said mating member. in which in particular, the counter-member has a constant thickness about its circumference perpendicular to the flat surface of the rigid plate member.

A torque transmitting clutch according to claim 7, wherein the shaped counter element deflects in the circumferential direction when the compression force is applied.